Implementation of a windblown dust parameterization into MODELS-3/CMAQ: Application to episodic PM events in the US/Mexico border

Windblown dust is known to impede visibility, deteriorate air quality and modify the radiation budget. Arid and semiarid areas with unpaved and unvegetated land cover are particularly prone to windblown dust, which is often attributed to high particulate matter (PM) pollution in such areas. Yet, windblown dust is poorly represented in existing regulatory air quality models. In a study by the authors on modeling episodic high PM events along the US/Mexico border using the state-of-the-art CMAQ/MM5/SMOKE air quality modeling system [Choi, Y.-J., Hyde, P., Fernando, H.J.S., 2006. Modeling of episodic particulate matter events using a 3D air quality model with fine grid: applications to a pair of cities in the US/Mexico border. Atmospheric Environment 40, 5181–5201], some of the observed PM₁₀ NAAQS exceedances were inferred as due to windblown dust, but the modeling system was incapable of dealing with time-dependent episodic dust entrainment during high wind periods. In this paper, a time-dependent entrainment parameterization for windblown dust is implemented in the CMAQ/MM5/SMOKE modeling system with the hope of improving PM predictions. An approach for realizing windblown dust emission flux for each grid cell over the study domain on an hourly basis, which accounts for the influence of factors such as soil moisture content, atmospheric stability and wind speed, is presented in detail. Comparison of model predictions with observational data taken at a pair of US/Mexico border towns shows a clear improvement of model performance upon implementation of the dust emission flux parameterization.     

济南市空气污染现状及控制对策

利用2013年1—12月济南市大气监测数据,分析该市空气质量现状及时空分布特征,结果表明:2013年济南市空气主要污染物质量浓度均超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值,空气污染严重时段为冬季采暖期,颗粒物污染严重区域为该市西部和西北部地区,SO2、NO2污染严重区为中心城区,并从点源、面源和移动源3个方面提出相应的污染防治对策。在SO2、NOx和工业烟粉尘分别减排22.5%、18.2%和31.4%的条件下,运用Models-3/CMAQ模型模拟计算得出:2015年1月和7月,济南市空气中SO2、NO2、PM10和PM2.5的质量浓度与2010年同期相比将分别降低23.9%和29.7%、11.4%和15.9%、21.9%和32.6%、13.5%和26.9%,空气质量得到明显改善。     

达州市城区环境空气质量变化趋势及CMAQ模型预报分析

利用Spearman秩相关系数法、污染日历图、浓度分析法和CMAQ预测模型研究了达州市城区2015-2019年空气质量状况.结果表明:2015-2019年,达州市城区O3浓度变化趋势为显著上升(P＜0.05),季度变化明显,8月易发生因O3超标导致的轻度污染状况;CO年均值变化趋势为显著降低(P＜0.05);NO2年均...     

《大气污染防治行动计划》实施环境效果模拟

本研究利用2010年污染源普查数据和MEIC排放清单建立全国大气污染物高时空分辨率排放清单,在此基础上利用2012年环境统计数据对其进行修订建立2012年全国大气污染物高时空分辨率排放清单;结合《大气污染防治行动计划》(以下简称《计划》)研究工作,测算了《计划》实施后在污染源综合治理、落后产能淘汰、能源结构调整方面对SO2、NOx、颗粒物、VOCs的减排量,同时对污染物新增量进行了预测,建立了《计划》实施后全国大气污染物高时空分辨率排放清单;利用CMAQ空气质量模型模拟分析了《计划》实施的空气质量改善效果。结果表明:《计划》实施后,将可以减少641万吨SO2、859万吨NOx、547万吨颗粒物(不含扬尘污染控制)、627万吨VOCs,全国、京津冀、长三角及珠三角区域PM2.5年均浓度将分别比2012年下降22.08%、33.99%、23.98%、24.04%。如果《计划》要求全部落实,可以实现空气质量改善目标。     

大连市酸雨来源的模拟研究

大连市酸雨的来源受外来地区输送的影响较大,利用CMAQ模型对大连市酸性物质的沉降进行定量模拟分析。结果表明,大连市本地源排放对空气质量的影响较大,但对酸性物质的沉降影响较小,对硫和氮的湿沉降的贡献仅在10%~20%之间。外来源中,山东污染物排放对大连市湿沉降的贡献占30%~40%,而辽宁其他区域的贡献仅10%左右。另外,在雨季5~8月,日本、朝鲜和韩国等境外污染物排放对大连市和周边地区湿沉降的贡献也不容忽视。     

不同模式对珠三角地区细颗粒物污染模拟效果对比评估

运用CAMxv5.4、CMAQv4.7.1、CMAQv5.0.2(AEOR5)和CMAQv5.02(AEOR6)模拟2013年12月珠三角地区空气质量,并对比评估不同模式、不同模式版本、不同气溶胶机制在PM_(2.5)模拟上的表现.各模式在PM_(2.5)的模拟上均表现良好,呈现出合理且相似的时空特征,在市区和非超标时段CAMx模式表现最优,而在郊区和超标时段则不存在表现最优的模式.CMAQ系列模式在市区和郊区、超标时段和非超标时段均表现相似,CMAQ4模式表现均优于CMAQ5系列模式,而CMAQ5AE6模式在反映PM_(2.5)的浓度水平的能力上强于CMAQ5AE5模式,但在重现PM_(2.5)小时浓度变化趋势的能力上却劣于CMAQ5AE5模式.边界条件是不同模式PM_(2.5)模拟差异的主要来源之一,且在超标时段边界条件对PM_(2.5)模拟效果的影响大于非超标时段.此外,CAMx模式与CMAQ5AE5模式之间硫酸盐、硝酸盐和有机颗粒的差异导致了其PM_(2.5)模拟表现上差异,CMAQ4模式与CMAQ5AE5模式之间硫酸盐、硝酸盐和铵盐等无机盐组分的差异是导致其PM_(2.5)模拟差异的主要原因,硝酸盐和铵盐的差异是CMAQ5AE5模式与CMAQ5AE6模式之间PM_(2.5)模拟差异的主要因素.     

我国东部沿海春季主要大气污染物垂直分布及来源模拟研究

利用2011年3月22日—4月26日在青岛沿海地区及青岛—济南—西安转场航测数据和CMAQ(4.7.1)模式分析了不同航次我国东部沿海春季大气污染物浓度的垂直分布。结果表明,模拟值与监测值有较好的一致性;污染物浓度呈现明显的空间分布特征和时间变化特征;垂直方向上污染物浓度随高度的增加呈下降趋势,污染物主要集中在3 000 m以下;水平方向上污染物浓度分布与污染源位置相对应,呈现出由城市边缘向城市中心推移递增的趋势及区域性特征。通过后向轨迹聚类及情景模拟分析发现,春季我国东部近海大气污染物主要来自山东省、京津冀、江苏省和辽宁省,且随着高度增加京津冀地区污染物的分担率及背景、边界条件对各受体点污染物贡献率逐渐升高。     

淮海经济区核心区污染排放对重点区域城市PM2.5贡献研究

基于WRF-CMAQ空气质量模型,采用开关污染源排放的敏感性试验方法,定量分析了淮海经济区核心区污染排放对京津冀区域、“2+26”大气污染传输通道城市、汾渭平原地区和长三角区域PM2.5的贡献.结果表明,对京津冀区域,污染贡献比例最大值出现在10月份,同时对不同城市的贡献值在10％以内变化;对“2+26”大气传输通道城...     

河北及周边地区霾污染特征的模拟研究

应用MM5-Models-3/CMAQ空气质量模拟系统对河北及周边地区进行了区域尺度的模拟,并选取石家庄、邢台、北京、天津、太原、郑州6个代表性城市分析了该地区霾污染特征.首先,通过气象观测数据对2001—2010年10年间的霾天气进行了识别,就统计结果来看,该地区霾污染的季节变化非常显著,冬季最为严重,其次是夏秋季;5月份的发生频率则最低,其次是4月和6月.选取霾污染较为严重的2007年12月进行了模拟,在模拟时段内,霾日的平均PM2.5浓度是非霾日的1.6~3.1倍,霾的发生有很明显的区域同步性.霾日PM2.5的成分也有显著变化,硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒物的百分比含量有明显的增加,说明该地区霾的出现与二次颗粒物的形成有非常密切的关系.