大气质量模式通用计算程序的研究与开发

为满足广大环境保护工作者在大气环境影响评价和环境质量管理工作中的需要,北京市环境保护科学研究所大气室的科研人员与有关方面通力协作联合研究开发了一套大气质量模式通用计算程序。这套软件内有若干个功能不同互相独立的计算程序,一些辅助程序和数据文,计算程序可以分别计算高架点源在各类大气稳定度和各级风速条件下的下风向108个评价点的小时地面浓度分布和点源周围16个方位共288个计算点地面的月、季、年长期平均浓度分布,还可以计算不同尺度的面源在各类大气稳定度、各种风向、各级风速条件下的小时地面浓度和长     

黑龙江省大气边界层不同高度风速变化

利用黑龙江省1961—2010 年哈尔滨、嫩江、齐齐哈尔、伊春4 个气象站探空和地面风速资料,分析了边界层内不同高度风速的气候学特征和时间变化趋势,获得以下结论:①黑龙江省边界层内不同高度年平均风速随高度增加而增大,10 m到300 m风速垂直递增率最大;风速在年内具有明显的季节性特征,各高度都是春季最大,近地面层冬季风速最小,其余高度夏季风速最小。②1961—2010 年,近地面10 m高度平均风速1970 年代最大,其后各年代风速逐渐减小,2000 年代风速最小;300、600、900 m高度,平均风速1980 年代最大,从1980 年代到2000 年代逐渐减小,300 m高度平均风速最小出现在1960 年代,600 m和900m最小出现在1970 年代。③1961—2010 年,近地面10 m高度平均风速呈明显减弱趋势,递减率为0.162 m/(s·10 a),递减趋势主要发生在1970 年代以后,但300、600 和900 m高度平均风速变化均不显著。④黑龙江省近地面风速变化趋势可能主要与观测环境改变和城市化等非自然因素影响有关,上层的风速变化则主要受大尺度大气环流变化的影响。     

地面风对瓦里关山大气CO2本底浓度的影响分析

使用 1994年 7月— 2 0 0 0年 7月大气CO2 和地面风现场连续观测资料 ,分析了瓦里关全球大气本底基准站 (36°17′N ,10 0°5 4′E ,海拔 3816m)地面风变化对大气CO2 本底浓度的影响 .结果表明 ,水平风向、风速和垂直风向、风速的变化对大气CO2 观测值的影响在春、夏、秋、冬季有明显不同 .由大量观测事实的统计平均还给出了瓦里关山大气CO2 浓度在不同季节的分布范围和日变化类型 ,并分析了形成原因 .将地面风数据作为大气CO2 本底资料的过滤因子之一 ,提出了适用于不同使用目的和要求的我国内陆高原地区大气CO2 本底数据筛选方法     

固体微粒的扩散与行星边界层风速廓线

文章利用大气边界层风速廓线的理论和实验研究结果,重新推导了高斯扩散沉积模式中烟轴高度、地面反射系数及输送因子表达式,从而导出了能描述风速随高度变化的新的高斯扩散沉积模式。 文章还利用数值计算的结果讨论了风速廓线对地面相对浓度的影响。     

贵阳市混合层高度的研究

根据风速、温度的低探资料，直接估算了大气混合层高度。通过分析贵阳市冬、夏两季混合层高度与大气稳定度的关系及逆温、地面气温和风速等气象因子对混合层高度的影响，得到以下几点结论：（１）贵阳市夏季混合层高度大于冬季。（２）不同稳定度下，混合层高度不同；大所越不稳定，混合层高度越大。（３）逆温频率与混合层高度随时间呈反向变化趋势，而地面气温和风速与混合层高度有较好的正相关性。     

有风条件下点源高斯模式的参数敏感性分析

分析有风条件下点源高斯模式的参数敏感性,计算结果表明大气稳定度对污染物最大落地浓度最敏感,但规律性不明显。其余参数的敏感性如下,烟囱几何高度(H)>排放强度(Qs)>距地面10 m高处的10min的平均风速(U10)>烟囱出口烟气温度(Qv)>环境大气温度。因此在环境影响评价收集资料的过程中要注意,烟囱几何高度取值要准确,个位一定要明确;排放强度的确定最好精确到小数点后三位;平均风速的确定尽量精确到小数点后两位;当资料不足时,烟囱出口烟气温度可以根据实际情况估算。     

青岛大气颗粒物数浓度变化及对能见度的影响

为研究青岛地面大气颗粒物数浓度的变化及对能见度的影响,2010年9月~2011年8月使用便携式light house激光粒子计数器进行了大气颗粒物数浓度观测,利用Hysplit模式计算大气颗粒物的后向轨迹,运用统计分析方法初步探讨了气象因子对大气颗粒物数浓度和能见度的影响.结果表明,青岛大气颗粒物数浓度冬春最高,秋季次之,夏季最低;源自新疆、甘肃一带的气团颗粒物数浓度偏高,而来自于东北方向及海上的大气颗粒物数浓度较低;大气颗粒物数浓度变化与风速、相对湿度和混合层高度的变化呈现较好的负相关关系.当气团来源于西或西北方向,地面风向为南到东南风且混合层高度较低时,细粒子数浓度较高,容易出现低能见度现象.     

西宁地区大气边界层风、温场特征研究

利用西宁地区2009-2011 年地面气象及高空探测资料,统计及数值模拟研究了大气边界层风、温场特征。结果表明,西宁地面风场状况受地形的影响较大,风场复杂。地面较高频率风向与河谷走向基本一致,谷底平均风速较小,在北川河谷及湟中县西南为风速低值区。高空和地面主导风向在100 m以下发生转换,7：00 高空以西风和西西北风为主,19：00 则以东东南风和西西北风为主,风速均以西风和西西北风最大。风速垂直切变在冬季大,夏季小,夏季傍晚的风速垂直切变明显高于清晨。温度场特征表现为冬季出现逆温频率高,夏季低,清晨出现逆温层厚度较傍晚厚且逆温增温率强。逆温特征较黄土高原河谷城市及黄土高原较湿润地区更为明显,但较黄土高原干旱区则相对弱。混合层高度特征表现为春、夏季较高,冬季最小,气温相当的干旱季节混合层高度大于湿润季节,日混合层平均高度约在200～3 000 m变化,变化幅度大,扩散条件的日变化相差较大。     

宜昌地区中低空风速变化特征分析

利用宜昌1958—2013年逐日探空风资料,通过趋势系数、滑动t检验和小波分析等方法,分析宜昌中低空规定高度平均风速的时间变化,并和同期地面风速变化进行对比。结果表明：1）500和1 000 m高度月平均风速变化均呈双峰曲线,1 500和2 000 m月平均风速变化趋势较为一致,3 000 m月平均风速波动较大。2）从季节分布来看,500~2 000 m平均风速均为春季最大,3 000 m平均风速冬季最大;不同高度层季平均风速随高度上升增幅不同。3）500 m年和四季平均风速的年际变化最剧烈;500~2 000 m,年平均风速的离差系数随高度上升明显减小。4）1971—2013年,宜昌地面10、 500、 2 000、 3 000 m年平均风速显著减小;1 000和1 500 m年平均风速略有增大但未通过显著性检验。5）宜昌中低空平均风速主要经历了20世纪80年代由下降到上升和90年代由上升到下降的突变;冬季平均风速的突变次数最多,夏季平均风速突变次数最少;各高度年、季平均风速的突变次数随高度上升而减少。6）各高度普遍存在8~14 a的较长周期和2~4 a的较短周期,其中较长周期主要出现在夏、秋季,较短周期主要出现在春、冬季。     

区域大气污染物总量控制模型软件使用简介

区域大气污染物总量控制模型和软件是国家“九五”重点攻关课题研究成果，也是为了配合全国大气污染物总量控制制度实施而开发的大气污染物总量控制管理软件，该研究课题已通过国家鉴定。软件内容有一组基础计算程序和适用于不同的情况的５组总量模型程序组。基础程序计算组可以选择各种不同的大气扩散参数，风速扩线指数和计算参数，确定大气污染物基础排放量和一些基础计算：其中有单源地面浓度计算、考虑混合层的单源地面浓度计算，考虑地形影响的单源地面浓度计算和颗粒物的地面浓度，计算区间和计算参数可以任意选择，并且马上组出地面…     

区域大气污染物总量控制模型软件使用简介

区域大气污染物总量控制模型和软件是国家“九五”重点攻关课题研究成果，也是为了配合全国大气污染物总量控制制度实施而开发的大气污染物总量控制管理软件，该研究课题已通过国家鉴定。软件内容有一组基础计算程序和适用于不同的情况的５组总量模型程序组。基础程序计算组可以选择各种不同的大气扩散参数，风速扩线指数和计算参数，确定大气污染物基础排放量和一些基础计算：其中有单源地面浓度计算、考虑混合层的单源地面浓度计算，考虑地形影响的单源地面浓度计算和颗粒物的地面浓度，计算区间和计算参数可以任意选择，并且马上组出地面…     

河口湿地近地面大气 CO2浓度日变化和季节变化

2011年12月~2012年11月对闽江河口湿地近地面大气CO2浓度(摩尔分数)进行观测,研究CO2浓度的日变化和季节变化特征,结果表明,闽江河口湿地近地面大气CO2浓度的日变化和季节变化都呈典型的"单峰型",表现为"昼低夜高"和"夏低冬高"的规律,日变幅在16.96~38.30μmol·mol-1之间.春、夏、秋、冬这4个季节近地面大气CO2平均浓度分别为(353.74±18.35)、(327.28±8.58)、(354.78±14.76)和(392.82±9.71)μmol·mol-1,而年平均浓度为(357.16±26.89)μmol·mol-1.闽江河口湿地近地面大气CO2浓度的日变化与温度、风速、光合有效辐射、总辐射等主要气象因子呈负相关关系(P<0.05),而1月近地面大气CO2浓度日变化与潮汐水位呈负相关,7月与潮汐水位呈正相关.     

大气污染物长期平均浓度估算中风资料的应用

针对平均风速在大气长期平均污染浓度估算中的不适用性，提出了平均污染风速的概念。实际应用证明，平均污染风速能正确地使用于估算长期平均浓度和污染系数中，文章具体地对上海地区３个气象站１９９４年平均风速和平均污染风速及其采用此两种风速计算的污染系数做了分析，证明用平均污染风速代替平均风速来计算风向下的大气污染物长期平均浓度与实际情况较一致。最后还寻找了两者之间的联系和差异。     

南京城市下垫面变化对夏季臭氧浓度的影响研究

利用南京基准地面气象站1951~2010年的气象数据分析南京气象要素的长期变化,利用2007年南京草场门大气污染物监测数据探讨O3同气象要素之间关系并分析气象要素改变对污染的可能影响,结合WRF-CALGRID模式基于2008年7月的情景模拟研究1990年代以后南京城市下垫面变化对气象要素变化的贡献,并分析其对O3浓度的影响.结果显示,南京气温呈现增长趋势,平均风速、大气湿度、日照时数呈现降低趋势.气温与O3浓度呈一定的正相关关系、较小的风速和相对湿度有利于O3的生成.城市下垫面的增加使得南京城区气温增高超过1℃、风速减小0.4m/s、湿度下降0.5g/kg、混合层高度增加100m.气象要素的改变使地面NOx浓度减小,最大减小量超过6×10-9.对O3浓度的影响有增有减,南京市北部、西部增加,增加量超过2×10-9,主要受温度增加、风速减小以及NO的垂直输送影响;主城区的南部、东部O3浓度减小,减少量1×10-9~3×10-9,主要受混合层高度增加的影响.     

大气扩散模式通用计算程序研究完成

为满足广大环境保护工作者在环境保护工作和环境影响评价工作的需要,北京市环境保护研究所科研工作者与有关方面通力协作,研究开发了一套大气扩散模式通用计算程序,本软件包内有若干个功能不同互相独向的计算程序,可以分别计算点源在各种不同稳定度,各种风速条件下的下风向瞬时地面浓度,点源周围16个方位利用稳定度、风向,风速联合频率加权计算的月、季、年长     

基于高架点源大气中汞演变规律数值模拟研究

在分析大气中汞来源的基础上,根据前人研究成果建立了大气中汞的累积量模型,对大气中汞的累积量进行预测。通过合理化简修正高架源扩散模型,采用控制变量法研究了风速、有效源高度、大气稳定度和湿度对Hg扩散的影响,并比较大气稳定度对市区和平原郊区的影响差异。此外,综合分析了上述4个因素对汞在大气中扩散的总体影响。研究结果表明:大气中Hg的扩散是随着有效源的距离增长而逐渐降低;有效源高度不同,其浓度最大值所在的位置就不同,高度越小,其扩散程度越剧烈;湿度越大,Hg的浓度随之增大;大气越稳定,Hg的扩散越稳定,但大气稳定度对市区和平原郊区的影响差异不大,且风速不影响其最大浓度值的所在位置;综合考虑影响大气汞扩散的因素时,风速和有效源高度对大气Hg扩散起协同促进作用;湿度则起抑制作用;大气稳定度与其它几个因素间几乎无影响。     

初夏一次典型大气污染过程的局地气象和大气环流形势的分析

本文根据上海市气象局观象台的高空和地面气象常规观测资料和上海市环境监测中心对SO_2、CO和NO_x的自动监测资料,对1984年5月上半月的一次典型大气污染过程作了分析,探讨了大气污染物的日平均浓度演变过程与局地气象条件,特别是逆温层高度、温度垂直梯度、里查逊数及地面风速随时间分布相互关系;同时分析了大气环流形势的演变过程。从中找出影响这次大气污染过程的主要气象参数以及大气污染——局地气象条件——大气环流形势之间的对应关系,这将有益于研究大气污染潜势预报,特别是初夏季节的大气污染预报。     

西安泾河夏季黑碳气溶胶及其吸收特性的观测研究

为研究西安泾河夏季黑碳气溶胶及其吸收特性,利用2011年夏季西安远郊泾河大气成分站观测的黑碳气溶胶浓度、颗粒物质量浓度、探空资料、地面气象资料,计算边界层顶高度、气溶胶吸收系数、大气消光系数,导出单次散射反照率,并对其进行分析讨论.结果表明:西安夏季黑碳气溶胶浓度为6.07μg/m3;黑碳气溶胶占颗粒物质量浓度PM1.0比值为21.9%,黑碳气溶胶与颗粒物质量浓度PM1.0、PM2.5、PM10相关系数分别为0.69、0.85、0.91;黑碳气溶胶浓度受城市边界层顶高度影响,风向、风速对泾河黑碳气溶胶的堆积输送有不同作用;气溶胶吸收系数和大气消光系数日变化显著,气溶胶吸收系数占大气消光系数比值范围在12%~30%;季单次散射反照率平均值为0.76,变化范围在0.70~0.84.     

排放高度对大气污染的影响

燃料燃烧产生大量的SO_2、CO、NO_x、尘等污染物,并且通过烟囱排入大气,在大气中稀释扩散,从烟囱中排出的有害气体的最大落地浓度与排放高度的平方成反比,排放高度愈高则有害气体的落地浓度愈低,因此高空排放可以大大地降低地面上人、植物、动物和建筑物所接触的浓度。但是它并不能减少排入大气中的污染物总量。对减轻大气污染只有局地性或区域性的效益。 1.不同排放高度对地面污染浓度的分布型     

边界层方案对山西冬季一次静稳天气PM_(2.5)浓度模拟的影响

准确的空气质量数值预报模式依赖于精确的气象条件模拟,尤其依赖于大气边界层的准确模拟.为理解边界层过程如何影响空气污染物的传输与混合,利用WRF-Chem模式不同边界层方案(YSU和MYJ)进行敏感性试验,针对山西冬季典型静稳天气,对地面温度场、地面风场、PM_(2.5)浓度及边界层内部的动力和热力层结进行模拟分析,并与观测资料进行对比,分析不同PBL方案对于气象要素和PM_(2.5)浓度分布的模拟能力,探讨边界层内部热力层结和湍流输送差异对PM_(2.5)浓度模拟的影响.结果表明:2种边界层方案均能较好模拟出冬季静稳天气背景下地面温度、风速及PM_(2.5)浓度的空间分布和日变化特征,气温模拟的较大误差主要出现在夜间,而地面风速和PM_(2.5)浓度的模拟结果在午后误差较大;相对于YSU方案,局地MYJ方案模拟的温度、风场和PM_(2.5)浓度的误差更小,模拟结果更接近于实况观测.地面PM_(2.5)浓度的模拟误差可能与近地面逆温层、混合层及地面风速等的模拟误差有关;不同边界层参数化方案导致的边界层内热力层结和湍流输送的模拟差异,可能是影响近地面PM_(2.5)浓度模拟差异的主要原因;夜间MYJ方案逆温层厚度较厚,地面PM_(2.5)模拟浓度较低;午后MYJ方案混合层高度较低,加之地面风速较弱,导致地面PM_(2.5)模拟浓度较高.