《边界层方案对华北一次污染过程模拟的影响》

  • 来源专题:农业立体污染防治
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2019-02-20
  • 采用WRF模式中YSU、MYJ和ACM2 3种边界层参数化方案,利用WRF模式和空气质量模式CAMx对2015年11月11~15日发生在京津冀地区的一次污染过程进行了模拟,同时利用地面气象要素、风廓线、秒探空和空气质量观测数据对3种参数化方案下的模拟结果进行了验证对比.一种基于临界垂直湍流交换系数确定边界高度的方法被用于对比3种参数化方案之间垂直扩散能力的差异.结果表明,MYJ方案对10m风速高估最大(平均高估0.66m/s),对2m温度和2m湿度低估最小,YSU和ACM2方案对地面气象要素的模拟效果相近;ACM2方案对于边界层内垂直廓线模拟效果优于YSU和MYJ方案,但是3种参数化方案对边界层内风速均存在高估(高估可达2.6m/s);基于临界垂直湍流交换系数方法定义的边界层高度更能反映大气的垂直扩散能力,MYJ方案边界层高度最小,其模拟的PM2.5浓度最高;MYJ方案对于地面风速的高估,会降低模拟的区域整体PM2.5浓度,但是会增加风速较大区域下风向的PM2.5浓度;ACM2方案对边界层垂直廓线模拟最好,夜间底层垂直湍流交换系数计算值较大,使得ACM2方案对于本次过程中PM2.5等污染物的模拟优于MYJ和YSU方案.

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  • 《大气边界层污染垂直加强观测试验启动》

    • 来源专题:农业立体污染防治
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2018-12-18
    • 记者今天(12月17日)从中国科学院大气物理研究所获悉,该所主持的国家重点研发计划项目“陆地边界层大气污染垂直探测技术”日前在河北省望都县启动了大型大边界层污染加强观测试验。 这次观测试验预计将持续10天左右,主要探测平台是一个32米长、1900立方米的大型系留汽艇,艇上载有二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、PM2.5、总挥发性有机物,以及气溶胶质谱、粒径谱、黑炭和颗粒物计数等大气污染观测仪器,同时还搭载有风速、风向,温度、湿度、气压、三维湍流脉动风速脉动温度等气象要素观测仪器。 “这是一次在京津冀地区开展的规模较大的多平台、多要素大气边界层综合观测试验,将获得冬季重污染期间点面结合、三维立体的大气污染垂直分布信息。”项目首席科学家、中国科学院大气物理所研究员胡非说,此次观测试验的特点是测量要素全,观测范围全,观测的时空分辨率高,观测的连续性和空间代表性强。 在这次观测试验中,项目自主研发的新型臭氧激光雷达、二氧化氮激光雷达、高空湍流超声风速仪探测系统以及涡度相关PM2.5湍流通量观测系统等均属首次亮相,自主研发的基于汽艇浮空器平台的“软塔”梯度观测系统,也拟在实验后期开展观测试验。 胡非认为,这次试验将为不同大气污染探测设备的对比校验、数据质量控制、数据融合和归一化、标准化研究,以及大气污染模式的发展提供帮助,为我国大气污染垂直探测技术和科学研究的发展作出贡献。 在望都加强观测的同时,项目还在津冀地区开展了包括北京325米高塔和天津255米高塔梯度观测、激光雷达走航观测、飞机观测和地面台站观测在内的同步协同观测。 此外,为与京津冀地区的观测相对照,由项目参加单位在珠三角地区也同时实施了大气边界层污染加强观测试验,主要探测平台有深圳356米高塔和广州600米电视塔,以及大气污染移动观测车等。 据了解,离地面1~2千米厚的大气边界层是大气污染的主要发生地,为深入认识大气污染机理和开展大气污染防治,迫切需要进行污染物在大气边界层内的垂直分布规律研究。目前国内外有多种大气边界层和大气污染探测设备和分析仪器,但它们之间的可比性、融洽性和校准技术研究还很不够,制约着该领域的发展。“陆地边界层大气污染垂直探测技术”项目旨在解决基于塔基、地基遥感、艇基和飞机等一体化探测平台的边界层三维垂直结构探测技术。
  • 《夏季对流层臭氧辐射强迫对华北地区天气和空气质量的影响》

    • 来源专题:大气污染防治与碳减排
    • 编译者:李扬
    • 发布时间:2023-07-03
    •     自2013年我国实施《大气污染防治行动计划》以来,大气颗粒物浓度显著降低,但臭氧(O3)污染日益严峻,同时对流层O3作为一种重要的温室气体,其辐射强迫能够影响天气和空气质量。利用双向耦合的区域空气质量模型WRF-Chem,再现2017年6月发生在华北地区的一次O3污染事件,通过敏感性试验分析对流层臭氧辐射强迫(TORF)对当地气象场的影响,以及改变的气象变量对O3空气质量的反馈作用.结果表明,WRF-Chem模式在气象要素的模拟上表现出较好的性能,并且能够很好地捕捉到O3浓度的时空演变特征.TORF使北京-天津-河北-山东地区的近地面气温平均升高0.23 K (最大增温可达0.8 K)、近地面相对湿度降低1.84%、边界层高度增加27.73 m.TORF对风速的影响较弱(-0.02 m ·s-1),但产生的西南风异常容易将上游污染地区的O3和其前体物输送至华北地区.在臭氧辐射反馈的影响下,研究区域内φ(O3)平均增加1.7%(1.23×10-9),而在污染严重的北京和天津地区,φ(O3)增加量最高可达5×10-9.进一步利用过程诊断分析法可以发现,增强的气相化学反应是TORF恶化近地面O3污染的主导原因.