【摘要】：霾污染是高濃度大氣氣溶膠造成低能見度的大氣現(xiàn)象,為了完善目前空氣質(zhì)量模式的大氣能見度參數(shù)化方案,以準(zhǔn)確地預(yù)報霾污染過程的能見度變化,基于已有的大氣總消光系數(shù)與大氣能見度的關(guān)系,依據(jù)Mie理論和大氣分子的消光特性,計算顆粒物和NO_2的消光系數(shù),提出一種改進的大氣能見度參數(shù)化方案.為了驗證這一改進的參數(shù)化方案的大氣能見度預(yù)報性能,(1)利用空氣質(zhì)量模式WRF-Chem3.7模擬2013年12月南京地區(qū)兩次霾污染個例,并且與實際觀測數(shù)據(jù)對比,證實其能夠準(zhǔn)確地模擬大氣顆粒物和NO_2的濃度變化;(2)利用模擬的大氣顆粒物和NO_2的濃度數(shù)據(jù),分別采用改進的能見度參數(shù)化方案及已有的IMPROVE方案和CHEN的能見度參數(shù)化等3個方案,計算兩次霾污染個例的大氣能見度變化;(3)與觀測能見度比較,評估3個能見度參數(shù)化方案的模擬準(zhǔn)確性。評估表明,改進的參數(shù)化方案模擬的兩個霾污染個例能見度的平均標(biāo)準(zhǔn)化偏差和平均偏差分別為17.19%、3.18%和517、173 m,并且和觀測能見度的相關(guān)系數(shù)分別提高到0.76、0.87,其能見度模擬的準(zhǔn)確性優(yōu)于其它兩種已有的參數(shù)化方案,并在不同相對濕度(RH)和能見度范圍內(nèi)改進的參數(shù)化方案模擬的標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差均小于其它兩種參數(shù)化方案,其中,在RH80%和能見度≥1 km范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差均低于50%.研究顯示,改進的大氣能見度參數(shù)化方案能夠有效地提高空氣質(zhì)量模式的霾污染環(huán)境大氣能見度的預(yù)報準(zhǔn)確性.
【圖文】：

大氣能見度模擬性能，計算了這兩個污染個例模擬和觀測的大氣能見度的統(tǒng)計量(見表2)．平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差越小，相關(guān)系數(shù)越大，，表示模擬越好．表23種能見度參數(shù)化方案模擬的統(tǒng)計值Table2Statisticvaluesofvisibilitysimulationsbetweenthreeparameterizations項目個例1個例2方案A方案B方案C方案A方案B方案C相關(guān)系數(shù)0.790.690.760.860.890.87標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差湓%93.33－35.0517.19102.23－31.353.18標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差湓%96.4445.9748.23102.2736.2227.16平均偏差湓m2810－12165175570－1708173圖2不同霾污染時段內(nèi)3種參數(shù)化方案模擬能見度與觀測值的對比Fig.2Visibilitysimulatedbythreeparameterizationsversusobservationintwohazeepisodes為便于與觀測的大氣能見度比較，設(shè)置模擬的大氣能見度上限為30km．由模擬結(jié)果可以看出，3種能見度參數(shù)化方案均能反映觀測大氣能見度的變化趨勢(見圖2)．對于個例1，方案A模擬的大氣能見度整體偏高，在高能見度(≥10km)時間段偏差明顯，平均偏差達(dá)2810m;方案B模擬的大氣能見度略低1684

鉩日銀宓陀詮鄄庵擔(dān)囡詰湍薌鉩仁奔?段模擬較好，但對于高能見度，模擬偏差明顯;與方案A、B相比，方案C在整個時段內(nèi)的大氣能見度模擬偏差顯著減小，模擬最為準(zhǔn)確，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.87，平均偏差僅為173m，標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差和標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差分別為3.18%、27.16%(見表2)．3.2不同能見度和ＲH范圍模擬評估為進一步評估參數(shù)化方案對能見度的模擬性能，該文將觀測的大氣能見度值劃分為:能見度≥10km、5km≤能見度＜10km、1km≤能見度＜5km以及能見度＜1km4個等級，統(tǒng)計各能見度等級內(nèi)3個方案模擬的大氣能見度的平均偏差〔見圖3(a)〕和標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差〔見圖4(a)〕．方案A對高能見度(≥10km)模擬偏高，平均偏差達(dá)8km;對低能見度模擬相對較好，偏差隨能見度降低而減�。桨窧模擬能見度整體偏低，尤其是高能見度范圍內(nèi)平均偏差達(dá)－6km，隨能見度降低模擬偏差逐漸縮小;在能見度＜1km范圍內(nèi)，模擬效果優(yōu)于其他兩種方案，模擬值相對觀測值偏大0.6km．方案C在能見度≥5km時模擬偏低，平均偏差最大為2.6km;而在能見度＜5km時模擬偏高，最大偏差接近2km．3種參數(shù)化方案在能見度＞5km的標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差均小于50%，在能見度＜1km的標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差均大于400%，是其他能見度等級平均誤差的3～4倍，表明對低能見度(＜1km)模擬較差;方案C在各能見度等級標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差均優(yōu)于其他兩種方案．此外，該文將觀測的ＲH劃分為7個等級，即ＲH＜40%、40%≤ＲH＜50%、50%≤ＲH＜60%、60%≤ＲH＜70%、70%≤ＲH＜80%、80%≤ＲH＜90%、ＲH≥90%，統(tǒng)計各ＲH等級內(nèi)3個方案模擬的大氣能見度的平均偏差〔見圖3(b)〕和標(biāo)準(zhǔn)化平均誤差〔見圖4(b)〕．方案A在低濕(ＲH＜50%)情況下對能見度的模擬較差，模擬值比觀測值偏大5km，平均偏差隨ＲH增大而減小;當(dāng)ＲH≥50%

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