气候与环境研究
氣候與環境研究
기후여배경연구
CLIMATIC AND ENVIRONMENTAL RESEARCH
2014年
2期
153-163
,共11页
王哲%王自发%李杰%郑海涛%晏平仲%李健军
王哲%王自髮%李傑%鄭海濤%晏平仲%李健軍
왕철%왕자발%리걸%정해도%안평중%리건군
气象—化学双向耦合%WRF-NAQPMS%灰霾%气溶胶直接辐射效应%大气边界层
氣象—化學雙嚮耦閤%WRF-NAQPMS%灰霾%氣溶膠直接輻射效應%大氣邊界層
기상—화학쌍향우합%WRF-NAQPMS%회매%기용효직접복사효응%대기변계층
Two-way coupling of meteorology and chemistry%WRF-NAQPMS%Haze%Aerosol direct radiation effect%Atmospheric boundary layer
为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响,建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块,研制气象—化学双向耦合器,以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS (Nested Air Quality Prediction Modeling System)为基础,建立了NAQPMS和中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecasting Model)的双向耦合模式(WRF-NAQPMS).利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京—天津—河北地区一次秋季严重灰霾过程.结果表明,考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物(PM2.5)浓度与观测结果更为一致.灰霾期间,气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素,北京—天津—河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%,2m高度的温度平均下降1℃,湍流动能下降20%,10m高度的风速降低超过0.2m/s,边界层高度下降25%,使得边界层大气更加静稳,进而造成了重污染地区污染进一步加剧,如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%.分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制,采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程.
為解析大氣汙染物與氣象的雙嚮反饋機製及其對氣象和環境的影響,建立基于Mie散射理論的氣溶膠—光學性質模塊,研製氣象—化學雙嚮耦閤器,以嵌套網格空氣質量預報模式NAQPMS (Nested Air Quality Prediction Modeling System)為基礎,建立瞭NAQPMS和中呎度氣象模式WRF (Weather Research and Forecasting Model)的雙嚮耦閤模式(WRF-NAQPMS).利用此模式數值模擬瞭2013年9月27日至10月1日的北京—天津—河北地區一次鞦季嚴重灰霾過程.結果錶明,攷慮氣溶膠輻射反饋的雙嚮耦閤模式模擬的氣象要素和細顆粒物(PM2.5)濃度與觀測結果更為一緻.灰霾期間,氣溶膠直接輻射效應顯著改變瞭邊界層氣象要素,北京—天津—河北地區地麵接收的太暘短波輻射減少25%,2m高度的溫度平均下降1℃,湍流動能下降20%,10m高度的風速降低超過0.2m/s,邊界層高度下降25%,使得邊界層大氣更加靜穩,進而造成瞭重汙染地區汙染進一步加劇,如石傢莊近地麵細顆粒物濃度增加可達30%.分析錶明灰霾與邊界層氣象要素之間存在一種正反饋機製,採用該機製的雙嚮耦閤模式有利于準確模擬和預報灰霾汙染過程.
위해석대기오염물여기상적쌍향반궤궤제급기대기상화배경적영향,건립기우Mie산사이론적기용효—광학성질모괴,연제기상—화학쌍향우합기,이감투망격공기질량예보모식NAQPMS (Nested Air Quality Prediction Modeling System)위기출,건립료NAQPMS화중척도기상모식WRF (Weather Research and Forecasting Model)적쌍향우합모식(WRF-NAQPMS).이용차모식수치모의료2013년9월27일지10월1일적북경—천진—하북지구일차추계엄중회매과정.결과표명,고필기용효복사반궤적쌍향우합모식모의적기상요소화세과립물(PM2.5)농도여관측결과경위일치.회매기간,기용효직접복사효응현저개변료변계층기상요소,북경—천진—하북지구지면접수적태양단파복사감소25%,2m고도적온도평균하강1℃,단류동능하강20%,10m고도적풍속강저초과0.2m/s,변계층고도하강25%,사득변계층대기경가정은,진이조성료중오염지구오염진일보가극,여석가장근지면세과립물농도증가가체30%.분석표명회매여변계층기상요소지간존재일충정반궤궤제,채용해궤제적쌍향우합모식유리우준학모의화예보회매오염과정.