【摘要】：本文以新一代空氣質(zhì)量模式CMAQ為工具,采用動力統(tǒng)計相結(jié)合的CMAQ-MOS方法和污染源“Nudging”修正技術(shù),實現(xiàn)對城市排放源清單的更新,修正空氣污染數(shù)值模擬與預(yù)報偏差:集成了MM5_UCP-CMAQ城市大氣環(huán)境數(shù)值模擬系統(tǒng),研究城市冠層特殊的下墊面和建筑群對邊界層大氣的動力熱力效應(yīng),以及對污染物分布及其物理化學(xué)過程的影響;基于國家級業(yè)務(wù)平臺和巨型計算機(jī)建立了中國區(qū)域的城市空氣質(zhì)量數(shù)值業(yè)務(wù)預(yù)報系統(tǒng),主要研究內(nèi)容如下: (1) 以北京和周邊城市為對象,研究城市尺度和區(qū)域尺度大氣污染的時空變化特征,提出CMAQ-MOS動力統(tǒng)計相結(jié)合的空氣質(zhì)量預(yù)報方法,進(jìn)行城市空氣質(zhì)量預(yù)報試驗和檢驗。結(jié)果表明CMAQ-MOS方法明顯修正了由于排放源清單的非客觀性產(chǎn)生的模式預(yù)報偏差,提高了預(yù)報效果。 (2) 提出污染源“Nudging”修正模型,進(jìn)行城市SO_2、NO_x排放強(qiáng)度的“Nudging”修正試驗,討論了“Nudging”試驗的收斂條件和誤差因子,并進(jìn)行了北京SO_2和CO逐小時排放的“Nudging”修正試驗。檢驗結(jié)果表明“Nudging”修正技術(shù)顯著改進(jìn)了城市污染物的濃度預(yù)報和趨勢預(yù)報效果,具有較高的可信度和應(yīng)用價值。 (3) 分析比較了中國三大經(jīng)濟(jì)圈的區(qū)域污染特征,利用“Nudging”修正源結(jié)果模擬了北京和上海不同季節(jié)的污染物濃度,在此基礎(chǔ)上計算本地和周邊污染源對北京和上海大氣污染的貢獻(xiàn)。 (4) 集成城市冠層大氣環(huán)境數(shù)值模擬系統(tǒng)MM5_UCP-CMAQ,研究了冬夏季北京邊界層大氣的動力熱力效應(yīng),以及對污染物分布、變化及物理化學(xué)過程的影響。發(fā)現(xiàn)城市冠層特殊的動力熱力作用使城區(qū)的溫度升高,風(fēng)速減小,湍流動能增強(qiáng),形成明顯的增溫區(qū)、阻風(fēng)區(qū)和湍能增強(qiáng)區(qū),改變了城市大氣污染的物理化學(xué)過程,尤其阻風(fēng)效應(yīng)明顯增強(qiáng)了城區(qū)的污染物濃度,形成污染物的多尺度堆積。 (5) 將CMAQ模式移植到國家氣象局IBM巨型計算機(jī)上,結(jié)合CMAQ-MOS技術(shù)和污染源“Nudging”修正成果,基于國家氣象中心數(shù)值業(yè)務(wù),建立了CMAQ城市空氣質(zhì)量數(shù)值業(yè)務(wù)預(yù)報系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：X823
【圖文】：

M田Pps(EmissionProjeetionnadPoreessingsystem)，目前進(jìn)一步開發(fā)了和天氣預(yù)報模式wR衛(wèi)以及排放源模式sMo跳(sparseM翻xoperoatrKe角el枷ission)的接口，作為MoDELs一3的核心，cMAQ具有先進(jìn)的動力框架，完善的化學(xué)機(jī)制，科學(xué)的參數(shù)化方案，被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的空氣污染數(shù)值模式之一。3.1CMAQ模式組成cMAQ模式由6個模塊組成(圖2.10)，核心是化學(xué)傳輸模塊CCTM。CION和BCON為CCTM提供污染物初始場和邊界場，PJORC計算光化學(xué)分解率，MCPI是氣象模式MMS和CCTM的接口，為CCTM提供氣象驅(qū)動場，ECPI是MEPPS和CCTM的接口，為CCTM提供污染源排放清單，目前EpA推薦用排放源模式SMOKE代替ECIP和州舊PPS。此外CMAQ還包括兩個后處理模塊RPOCAN和AGGREGATION，前者用于對物理過程和化學(xué)過程的診斷分析，后者用于估算或預(yù)測排放源或污染物的季節(jié)和年際平均場。cMAQ模塊化的結(jié)構(gòu)便于修改和維護(hù)，接受更多的數(shù)據(jù)來源。.----一~~一~~~-.，

琴獲河北尸、dJ7‘西尹盆滬rJ、，了欣西390400380370山東何南000戶045，j3幾」330Leeesj靈之乞、一-一一一--一-之乙一1080110011201140116011801200122012401260(E)圖2.11cMAQ模式華北業(yè)務(wù)化預(yù)報區(qū)域圖2.12為cMAQ模式預(yù)報的2004年2月13日華北地區(qū)50:和NO:的日平均濃度分布，對比發(fā)現(xiàn)兩種污染物的高值中心基本對應(yīng)，反映出京津唐地區(qū)與山西一河北，以及與山東半島的污染物通道，構(gòu)成華北地區(qū)污染物呈東南一西北向，相互聯(lián)系、相互影響的帶狀分布。華北地區(qū)北京和周邊城市的502、NO:預(yù)報濃度值具有一定可信度，cMAQ模式能夠預(yù)報污染物的分布形勢，具有應(yīng)用價值與多尺度研究意義。

況對比;(e)eMAQ一0--51、(d)CMAQ一MosesZ預(yù)報的NoZ的API指數(shù)分別與CMAQ(放大2倍)和實況對比(陰影表示預(yù)報結(jié)果和實況的偏差，深色為正，淺色為負(fù))圖2.16CMAQ一MOS_1和CMAQ一MoS夕試驗結(jié)果與觀測值的滑動相關(guān)系數(shù)(a)502;(b)NO:(虛線為90%的信度檢驗)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2805925