Modeling study on the roles of the deposition and transport of PM2.5 in air quality changes over central-eastern China

The role of PM_2.5 (particles with aerodynamic diameters ≤ 2.5 µm) deposition in air quality changes over China remains unclear. By using the three-year (2013, 2015, and 2017) simulation results of the WRF/CUACE v1.0 model from a previous work (Zhang et al., 2021), a non-linear relationship between the deposition of PM_2.5 and anthropogenic emissions over central-eastern China in cold seasons as well as in different life stages of haze events was unraveled. PM_2.5 deposition is spatially distributed differently from PM_2.5 concentrations and anthropogenic emissions over China. The North China Plain (NCP) is typically characterized by higher anthropogenic emissions compared to southern China, such as the middle-low reaches of Yangtze River (MLYR), which includes parts of the Yangtze River Delta and the Midwest. However, PM_2.5 deposition in the NCP is significantly lower than that in the MLYR region, suggesting that in addition to meteorology and emissions, lower deposition is another important factor in the increase in haze levels. Regional transport of pollution in central-eastern China acts as a moderator of pollution levels in different regions, for example by bringing pollution from the NCP to the MLYR region in cold seasons. It was found that in typical haze events the deposition flux of PM_2.5 during the removal stages is substantially higher than that in accumulation stages, with most of the PM_2.5 being transported southward and deposited to the MLYR and Sichuan Basin region, corresponding to a latitude range of about 24°N-31°N.     

城市形态参数对边界层气象条件影响的模拟

利用耦合城市冠层方案的气象模式WRF,选取高密度城市深圳,通过在模式中设置不同建筑物高度和密度的敏感性试验,研究城市形态参数对边界层气象条件的影响.结果表明：建筑物高度和密度增加会使日间城市冠层对热量的截留作用增强,城市储热分别增加约6W/m²和9W/m²;在城市冠层遮蔽效应和截限作用的共同影响下,建筑物高度增加会使日间地表温度降低约0.3℃,而建筑物密度增大则会引起地表温度增加0.6℃以上,2m温度和地表温度的变化有很好的一致性.城市建筑物高度和密度增加均会引起地表粗糙度增加,造成风速分别降低约0.4m/s和0.6m/s,同时在夜间,由于湍流运动增强,使得夜间边界层高度分别增加约30~40m和20~30m.反之,建筑物高度和密度减小使日间储热减小6~7.5W/m²,10m风速增加约0.3m/s和0.4m/s,夜间边界层高度降低约30~50m和10~30m.     

一次对流过程对气溶胶清除和再生过程的影响

利用中尺度天气预报和研究模式(WRF)对2007年4月23～24日广东省发生的一次飑线过程进行了模拟,研究了水凝物粒子对气溶胶的清除过程、液滴蒸发引起的气溶胶再生过程以及动力输送作用对气溶胶数浓度的影响.结果表明,降水与近地层气溶胶数浓度的变化呈负相关关系.综合对比各水凝物种类的碰撞清除率和核化清除率,发现云滴核化过程...     

区域空气资源的评估方法及其在台湾海峡西岸地区的应用

从区域大气环境管理的需要出发,提出了空气资源的概念、等级计算及评估方法.以台湾海峡西岸（简称＂海西＂）地区为例,在深入分析该地区污染气候特征和各种特殊污染气象过程特点、频率及对空气资源的制约因素基础上,利用新一代气象模式WRF进行了区域尺度和局地尺度的气象场模拟.从模拟的气象要素场及湍流特征量中筛选出影响空气资源的主要...     

北京市2013年1月一次空气重污染过程分析

采用数值模式与观测资料相结合的方式,对北京市2013年1月9～15日一次空气重污染过程的大气环境背景、气象条件和形成原因进行了初步分析。结果表明,此次重污染过程北京市空气质量从9日的二级跳至10日五级重度污染,11日一13日空气质量维持连续3d严重污染,14日降为重度污染,15日转为轻度污染;重污染过程期间10—14日P（PM2.5）平均值为323μg／m。,平均风速为1．47m／s,平均相对湿度为73．6％,24h变温基本为一2．72～2．68℃,24h平均变压为一3．65～2．63hPa。指出,此次重污染过程与当地气象条件密切相关,稳定的大气环流形势为污染的持续提供了大气环流背景,风速较小、湿度较大、边界层较低、持续逆温是造成重污染的主要原因,地面风场辐合及边界层下沉运动是造成重污染的重要原因。     

基于WRF三峡地区不同区域降水中下垫面效应数值试验研究

利用具有代表性的三峡地区区域性降水个例,基于WRF模式,在模式下垫面中加入长江水体以及修改局地地形,研究局地环流和气象要素对局地下垫面变化的响应。结果表明：加入长江水体后,不同区域性降水个例空间降水变化上,没有出现明显的降水变化区,表明长江水体对区域局地性降水影响较小;同时加入长江水体和修改地形高度后,空间上降水具有明显的变化,且与修改地形后的降水空间变化较一致,表明局地地形对区域降水空间变化具有重要影响;加入长江水体后,近地面2 m高度相对湿度变化上,不同区域性降水个例表现不一,总体上对局地相对湿度影响较小;近地面2 m温度、地表向上的水汽通量和地表向上的潜热通量均为增加,在局地地形的“喇叭口”效应作用下,长江水体拐弯处增加效应明显     

Low energy buildings in Taiwan mountain areas: A weather data analysis

The energy consumption of buildings is influenced by the climates tremendously. Taiwan is an island covered with high mountains. Crossed by the tropic of cancer, the basic climates zones include tropical and subtropical climates. In this research, the degree day and degree hour methods were used to analyze 37 weather stations data in mid and high elevation regions of Taiwan collected over 10 years. The WRF model were used to predict summer cooling hours using 26, 28, 30°C as the base temperatures. The research showed that Taiwan has complicated climate zones due to the variations of the elevation. The low air-conditioning load areas in the mid and high elevation regions will be the most suitable areas to design low energy consumption buildings in Taiwan.     

海南岛地区大气输送和扩散特征的数值模拟

采用中尺度气象模式WRF及风场诊断模式CALMET,结合轨迹分析和拉格朗日随机游走模拟方法,分析了海南岛地区低层大气中尺度水平输送和扩散特性,并计算了各季平均大气扩散模态.结果表明,该区域大气污染物的扩散和输送主要受到大尺度背景环流、海陆风等局地环流及地形绕流等的影响.海陆风局地环流是沿海城市源排放的大气污染物向海南本岛输送和扩散的主要机制.北部城市海口的大气扩散对岛内影响最大,冬季平均影响范围可覆盖西北半部;春、秋季主要影响西北和北部区域;夏季对本岛的影响仅限于北部沿岸.南部城市三亚的大气扩散对岛内影响较小,秋季向西南海面的扩散对本岛几乎没有影响;冬、春季对三亚以西沿岸的影响有所增加;夏季扩散影响全面指向岛内,并因地形的作用而东、西向大角度扩展,影响海岛南部的大部分沿岸地区.西北部昌江的平均输送扩散方向与当地海岸线的走向基本一致,污染影响不易深入到岛内.其中,秋季扩散影响以偏西南方向为主,仅对昌江西南部分海岸有少量影响;冬、春季扩散形态类似但影响范围扩大到以东方市为代表的低山盆地地带;海岛西北部大部分沿海地带可受到昌江夏季扩散的影响,但平均扩散方向指向东北偏北的海面.     

AERMOD模式高空气象资料处理方法研究

文章针对《环境影响评价技术导则大气环境》(HJ2.2-2008)推荐的AERMOD模式所需要的高空气象格点数据格式,以模拟山东省2009年逐时高空风温场、湿度数据为例,建立WRF中尺度模式模拟系统,并对WRF模式输出的模拟结果进行分析处理,编制格式处理程序,处理成rao探空标准格式,最终形成了高空气象资料处理技术方法。     

河谷城市大气环境容量的研究

科学核算大气环境容量,对于合理确定污染物总量控制指标,进而实施大气污染管控措施、治理区域大气污染问题有重要意义.以河谷城市兰州市中心城区为研究区域,利用WRF模式模拟了研究区域的边界层高度及混合层平均风速,并根据地形条件,从污染气象角度给出了扩散单元面积,利用A值法（A为地理区域性总量控制系数）计算兰州市中心城区SO₂、NO_x及VOCs的大气环境容量;同时,将兰州市中心城区2016年SO₂和NO_x的排放总量与SO₂和NO_x的环境容量进行对比,结合区域环境质量监测资料说明大气环境容量设置的合理性.结果表明:①兰州市中心城区的A值具有季节性变化特征,其在春、夏两季较大,在秋、冬两季较小,春、夏两季A值较大的主要原因是边界层高度及边界层内的平均风速较大,而冬季则相反.②兰州市中心城区SO₂、NO_x和VOCs的大气环境容量分别为4.05×104、1.81×104和5.44×104 t/a.③2016年SO₂的实际年排放量（1.62×104 t）未超过大气环境容量限值（4.05×104 t）,尚有余量（2.43×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（SO₂）年均值均达到GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准的现状一致;NO_x的实际年排放量（3.16×104 t）已超过大气环境容量限值（1.81×104 t）,无环境容量（-1.35×104 t）,这与兰州市2016年4个环境空气质量监测点ρ（NO_x）年均值均超过GB 3095-2012二级标准值的现状一致.研究显示,采用A值法计算的兰州市大气环境容量符合区域污染扩散特征.