检索结果-内蒙古大学图书馆

天津科技 2023年第9期50卷 94-98页

作者：马庚雪李钢杨健博天津市北辰区气象局天津300400 天津市气象台天津300074 天津市气象科学研究所天津300074

分析2019—2021年天津wrf-chem模式日预报结果与实况对比的误差时空特征,得出以下结论:①模式预报结果与O_(3)浓度的相关性最好(0.90),与PM_(10)(0.59)的最差;②模式预报结果对污染物浓度的高估现象更显著,PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)浓... 详细信息

分析2019—2021年天津wrf-chem模式日预报结果与实况对比的误差时空特征,得出以下结论:①模式预报结果与O_(3)浓度的相关性最好(0.90),与PM_(10)(0.59)的最差;②模式预报结果对污染物浓度的高估现象更显著,PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)浓度的预报绝对误差明显高于其他3种污染物;③模式预报的相对误差大小排序为O_(3)模式预报效果最差的是PM_(10),其次为PM_(2.5)。

关键词： wrf-chem模式空气污染浓度预报误差天津

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基于wrf-chem模式对一次大气污染过程气溶胶的模拟分析

基于WRF-Chem模式对一次大气污染过程气溶胶的模拟分析

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创新驱动发展提高气象灾害防御能力——第30届中国气象学会年会

作者：郝子龙臧增亮潘晓滨尤伟解放军理工大学气象海洋学院

本文将wrf-chem模式的模拟和美国CalNex试验期间的地面观测和飞行观测进行了对比分析。与地面观测的对比表明,模拟结果在空间分布形势和时间演变趋势上与观测具有较好的相关性,但PM2.5浓度的模拟值与观测值有一定偏差,这一差异在沿海站... 详细信息

本文将wrf-chem模式的模拟和美国CalNex试验期间的地面观测和飞行观测进行了对比分析。与地面观测的对比表明,模拟结果在空间分布形势和时间演变趋势上与观测具有较好的相关性,但PM2.5浓度的模拟值与观测值有一定偏差,这一差异在沿海站点更为明显。在与飞行观测的对比中表明,模式对硫酸盐的模拟效果最好,对其它成分的模拟均存在相关性偏低或均方根误差偏大的问题。同时,模式对不同高度段的模拟效果具有一定差异,总体而言,在边界层以内(1000m以下高度)模拟与观测的相关性低于边界层以上高度。

关键词：气溶胶 wrf-chem模式相关系数均方根误差

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基于多源遥感数据的城市下垫面多维信息提取及wrf--chem模式优化

基于多源遥感数据的城市下垫面多维信息提取及WRF--Chem模式优化

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作者：刘娜中国科学院大学

学位级别：硕士

大气污染是当今社会发展关注的重点问题，空气质量的优劣直接影响着人类的生产生活。受燃煤、工业、机动车排放等影响，中国北方地区大气污染问题显著。目前，可通过空气质量国控点监测实现实时以及历史大气污染物数据获取，但通过国控... 详细信息

大气污染是当今社会发展关注的重点问题，空气质量的优劣直接影响着人类的生产生活。受燃煤、工业、机动车排放等影响，中国北方地区大气污染问题显著。目前，可通过空气质量国控点监测实现实时以及历史大气污染物数据获取，但通过国控点无法实现区域尺度的大气污染物数据获取，而大气污染是区域性的环境污染问题，研究时一般需要考虑大气污染物在区域尺度的分布扩散情况。wrf-chem模式是目前最常用的空气质量模式之一，运用wrf-chem模式可同时进行气象要素（风场、温度、降水等）和化学要素（PM2.5、CO、O3等）在区域尺度的模拟，该模式充分考虑化学过程和气象过程之间的相互作用，实现气象模式和化学模式的完全耦合，因此利用wrf-chem模式可较好地进行大气污染分布扩散情况的模拟。　　城市是最复杂的下垫面类型，受快速城镇化进程的影响，城市地物目标在水平和垂直方向上都在发生着快速变化。wrf-chem模式默认输入参数采用2005年的MODIS土地利用与土地覆盖数据表征不同地类的分布情况，更新速度慢，并不能反映城市区域的真实情况。光学遥感数据已被广泛用于城市区域分类，而合成孔径雷达数据对目标几何结构极其敏感，因此，综合利用多源遥感数据有利于实现城市下垫面水平和垂直向特征的同时提取，改善wrf-chem模型的模拟效果。因此本文综合利用多源遥感数据，分别提出了城市下垫面范围提取和城市粗糙元高度特征刻画的方法，然后利用提取的城市下垫面信息对wrf-chem模式进行改进，最后利用ISD气象站点获取的风场数据和国控点获取的PM2.5数据对模式改进后的效果进行了评价。　　本文主要从以下两方面展开研究:　　(1)本文首先提出了综合利用多源遥感数据刻画城市下垫面水平和垂直向特征的方法，为wrf-chem模式输入参数的更新提供基础。具体包括两方面的内容。一是利用雷达后向散射对建筑物目标敏感的特点，提出基于区域增长算法利用ALOS-2影像进行建筑物区域范围的快速提取，并且引入NPP-VIIRS夜间灯光数据对建筑物区域范围提取结果进行优化，结果表明，直接采用ALOS-2影像提取的建筑物区域全局精度为79.2％，用户精度为67.8％，可提取出实验区大部分建筑物区域，但是由于提取过程存在虚警问题，部分山区和植被区域被误判为建筑物区域，在引入NPP-VIIRS夜间灯光数据之后，建筑物区域提取精度得到改进，全局精度为91.3％，用户精度为80.1％，对城市建筑物区域提取效果较好。另一方面，城市粗糙元高度和分布对风场具有显著影响，进而直接影响大气污染物的分布和扩散，因此，城市下垫面粗糙度精细刻画对于wrf-chem模型的效果具有直接影响。针对这一问题，论文基于LCZ分区方法对城市区域地类进行细分，利用TSX/TDX双星干涉测量数据结合MSD算法提高了城市下垫面建筑物的高度特征，然后利用几何形态学方法实现了城市下垫面空气动力学粗糙度的反演。利用以上方法在北京地区得到了不同城市地类对应的空气动力学粗糙度的值，对北京地区城市地类进行细分后获得的不同城市地类的空气动力学糙度:紧凑高层建筑区为1.74m，紧凑中层建筑区为0.75m，紧凑低层建筑区为0.02m，开敞高层建筑区为0.84m，开敞中层建筑区为0.57m，开敞低层建筑区为0.004m，大型低层建筑区为0.03m，wrf-chem默认的城市地类粗糙度为0.50m，与wrf-chem默认城市下垫面空气动力学粗糙度相比，本文获得的城市下垫面空气动力学粗糙度更细致地刻画了城市下垫面的垂直向特征，进而有利于保证wrf-chem模式模拟的精度。　　(2)利用以上方法获取城市下垫面信息对wrf-chem模式默认参数信息进行更新，进而实现wrf-chem模式的改进，并通过设计对照实验，分别以京津冀和北京地区为实验区，利用ISD气象站点获取的风场和国控点获取的PM2.5的分布对wrf-chem模式改进效果进行了评价。风场是对大气污染物分布扩散影响较大的气象要素，因此首先以京津冀地区作为为实验区，以风场为模拟对象对比分析了城市下垫面范围更新前后wrf-chem模式模拟结果。选取4、7、10、1四个月的代表春夏秋冬四个季节，每个季节模拟七天的风场，并利用ISD气象站点获取的地面观测数据进行验证，结果表明，总体模拟效果，更新城市下垫面范围前后，实验区风速自东南向西北方向均呈现大-小-大的空间分布特征，1月、10月西北部地区西北风出现频率较高，而4月、7月西北部地区和东南部地区出现频率较高的风向分别变为西南风和东南风，与京津冀地区风场实际情况保持一致，对比ISD气象站点获得的风场数据，未更新城市下垫面范围，模拟风速的均方根误差为2.1m/s、平均偏差为0.7m/s，平均误差为0.7m/s，城市下垫面范围更新后，模拟风速的均方根误差减小为1.5m/s、平均偏差减小

关键词：大气监测城市下垫面多源遥感数据信息提取 wrf-chem模式

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wrf-chem中沙尘天气过程对模式分辨率及边界层方案的敏感性试验

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安徽农业科学 2012年第6期40卷 3462-3466页

作者：杨贵成兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000

利用数值模式wrf-chem对兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)所在地区2010年4月10～11日的沙尘天气过程进行了水平分辨率分别为10、3和1 km的模拟分析。在每个试验中分别采用了YSU和MYJ边界层方案。结果表明,3种分辨率的试验都较好... 详细信息

利用数值模式wrf-chem对兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)所在地区2010年4月10～11日的沙尘天气过程进行了水平分辨率分别为10、3和1 km的模拟分析。在每个试验中分别采用了YSU和MYJ边界层方案。结果表明,3种分辨率的试验都较好地反映了沙尘天气过程中PM10随时间的变化特征,显示出wrf-chem对沙尘天气过程具有良好的模拟能力,但是在复杂地形区域,模式分辨率的提高并不能相应提高模拟结果的精度。在该试验中,采用MYJ边界层方案对PM10的模拟效果优于YSU方案,反映出在热通量对整个过程不具有决定性影响的情况下,MYJ方案取得了更加接近实际的结果。

关键词： wrf-chem模式沙尘气溶胶模式分辨率边界层方案

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基于模式模拟的苏皖鲁豫交界区典型月份PM_(2.5)来源解析

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环境科学学报 2023年第2期43卷 365-375页

作者：程先富周志凌蔡菁菁安徽师范大学地理与旅游学院芜湖241002 南京市宁海中学南京210024

基于wrf-chem模式模拟分析了2019年1月、7月苏皖鲁豫交界区本地排放对PM_(2.5)污染水平的贡献以及不同污染源对PM_(2.5)浓度和化学组分的贡献.结果表明:wrf-chem模式合理地模拟了研究时段内苏皖鲁豫交界区PM_(2.5)的空间分布特征,PM_(2... 详细信息

基于wrf-chem模式模拟分析了2019年1月、7月苏皖鲁豫交界区本地排放对PM_(2.5)污染水平的贡献以及不同污染源对PM_(2.5)浓度和化学组分的贡献.结果表明:wrf-chem模式合理地模拟了研究时段内苏皖鲁豫交界区PM_(2.5)的空间分布特征,PM_(2.5)的化学组分中冬季NO3-含量最高,夏季SO42-含量最高.在不同的污染源中,民用源是冬季苏皖鲁豫交界区PM_(2.5)最主要的来源,贡献约为35.87%,农业源和工业源对PM_(2.5)的贡献分别为28.71%、22.17%;工业源是夏季苏皖鲁豫交界区PM_(2.5)最主要的来源,贡献达到50.57%,电力源、农业源和民用源的贡献分别为18.05%、15.14%和12.22%.从各污染源对PM_(2.5)污染贡献量的小时变化上看,工业源和民用源对冬季PM_(2.5)贡献量呈现明显的双峰双谷变化特点,其它污染源对PM_(2.5)贡献量的小时变化特征都不明显.冬季应通过控制民用源和工业源的排放来减轻苏皖鲁豫交界区PM_(2.5)污染,夏季应通过控制工业源和农业源的排放来减轻PM_(2.5)污染.

关键词： wrf-chem模式 PM_(2.5) 化学组分来源解析苏皖鲁豫交界区

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COVID-19管控期间气象条件变化对京津冀PM_(2.5)浓度影响

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环境科学 2022年第6期43卷 2831-2839页

作者：邱雨露陈磊朱佳马志强李梓铭郭恒唐颖潇京津冀环境气象预报预警中心北京100089 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 北京城市气象研究院北京100089 天津市环境气象中心天津300074

2020年初新冠肺炎疫情(COVID-19)暴发后,中国多地实施了严格的管控措施,导致污染物排放量明显下降.但在减排实施的情况下,京津冀PM_(2.5)等污染物浓度较过去5 a同期却明显增长,出现了两次PM_(2.5)重度污染事件.利用欧洲中心ERA5再分析... 详细信息

2020年初新冠肺炎疫情(COVID-19)暴发后,中国多地实施了严格的管控措施,导致污染物排放量明显下降.但在减排实施的情况下,京津冀PM_(2.5)等污染物浓度较过去5 a同期却明显增长,出现了两次PM_(2.5)重度污染事件.利用欧洲中心ERA5再分析资料分析发现,相对于过去5 a,COVID-19管控期间京津冀地区的气象场表现为偏高的相对湿度、偏低的边界层高度和边界层内异常的辐合上升运动,有利于颗粒物的吸湿增长和二次转化,不利于污染物垂直方向上的扩散.此外,利用wrf-chem模式开展敏感性试验发现,在京津冀中部地区气象场的变化导致2020年管控期间ρ(PM_(2.5))升高了20~55μg·m^(-3),升高比例高达60%~170%.进一步利用过程诊断分析法得出,增强的气溶胶化学过程和不利的湍流扩散条件是2020年COVID-19管控期间PM_(2.5)浓度升高的主要原因.在当今减排的大背景下,边界层高度和相对湿度的变化可能成为预报预测京津冀地区PM_(2.5)污染事件的重要指标.

关键词：新冠肺炎疫情 PM_(2.5) 气象气溶胶 wrf-chem模式过程分析减排

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秸秆燃烧气溶胶的气象反馈及其棕碳吸光效应

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1212-1224页

作者：王璐瑶张磊安兴琴王格慧中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象科学研究院气象影响与风险研究中心北京100081 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081 华东师范大学地理科学学院上海200062

本文利用wrf-chem模式模拟研究了2013年6月华北地区秸秆燃烧排放气溶胶的气象效应,并对秸秆燃烧产生的吸收性有机气溶胶(即棕碳或BrC)的光吸收效应进行分析.设置4组敏感性试验,通过与AERONET观测结果对比分析了BrC对光吸收的影响.结果表... 详细信息

本文利用wrf-chem模式模拟研究了2013年6月华北地区秸秆燃烧排放气溶胶的气象效应,并对秸秆燃烧产生的吸收性有机气溶胶(即棕碳或BrC)的光吸收效应进行分析.设置4组敏感性试验,通过与AERONET观测结果对比分析了BrC对光吸收的影响.结果表明:模式较好再现了研究时段内各变量变化;在不考虑BrC吸收的情况下,秸秆燃烧产生的气溶胶在主要的农业产区造成地表短波辐射的减弱,月平均值减弱约12.42W/m2,且造成近地面降温而2km以上高空增温,其中近地面温度降幅为0.12~3.64℃,致使边界层趋于稳定,垂直扩散能力减弱;气压整体升高,正变压中心与火点密集区域重合.同时,秸秆燃烧引发近地面较强的风辐散,抑制海洋高湿气团向秸秆燃烧区域的水平输送.在考虑BrC的吸收作用后,光学参数的模拟效果得到了一定提升,AAOD模拟值与观测值的拟合线性斜率由0.47升至0.53,AOD斜率值由0.19升至0.21.生物质燃烧排放BrC对气溶胶消光的影响显著,如AAOD与AOD均出现不同程度的上升.

关键词：生物质燃烧 BrC 光吸收 wrf-chem模式华北地区

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兰州市高分辨率人为源排放清单建立及在wrf-chem中应用评估

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环境科学 2021年第2期42卷 634-642页

作者：郭文凯李光耀陈冰夏佳琦张瑞欣刘晓朱玉凡陈强兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室兰州730000

城市尺度高分辨率人为源大气污染物排放清单是城市空气质量预报预警、污染成因分析和减排措施制定的重要基础数据,目前我国西部地区城市尺度的人为源排放清单研究仍然相对薄弱,能对接于空气质量模式的排放清单更为缺乏.本文整合已发表... 详细信息

城市尺度高分辨率人为源大气污染物排放清单是城市空气质量预报预警、污染成因分析和减排措施制定的重要基础数据,目前我国西部地区城市尺度的人为源排放清单研究仍然相对薄弱,能对接于空气质量模式的排放清单更为缺乏.本文整合已发表的清单文献,建立了可对接于空气质量模式的2016年兰州市城市尺度的人为源清单模型(HEI-LZ16),将之应用于wrf-chem模式,评估HEI-LZ16的准确性和适用性.结果表明:兰州市2016年人为源排放的SO_(2)、NO_(x)、CO、NH_(3)、VOCs、PM_(10)、PM_(2.5)、BC和OC总量分别为25642、53998、319003、10475、35289、49250、19822、2476和1482 t·a^(-1).在模拟时间内,HEI-LZ16相比于MEIC,O_(3)和PM_(2.5)的NME值分别减小了140.2%和28.8%,HEI-LZ16更加准确适用.分析了HEI-LZ16情景下模拟的PM_(2.5)和O_(3)时空分布,兰州市臭氧MDA8呈现冬春季城区低而郊区高,夏秋季河谷城区西部及其下风向地区高的分布特征,夏秋季高浓度区的分布受偏东风和光化学反应的共同影响,冬季城区O_(3)浓度受NO_(x)排放的抑制作用浓度反而降低.PM_(2.5)浓度的高值区主要集中在黄河河谷盆地,本研究表明沿白银—兰州黄河河谷盆地走向的西侧存在一个污染物传输通道,其对兰州市环境空气质量具有较大的影响.

关键词：人为源排放清单 wrf-chem模式臭氧(O_(3)) PM_(2.5) 时空分布

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VOCs源强不确定性对臭氧生成及污染防治影响的模拟分析

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环境科学 2021年第12期42卷 5713-5722页

作者：王峰汪健伟杨宁翟菁侯灿安徽环境科技研究院股份有限公司合肥230031 宣州区生态环境分局综合执法大队宣城242000 安徽省气象科学研究所合肥230031

本文基于三维区域空气质量模式wrf-chem,通过修改模式化学模块,量化输出过程量和诊断量,提供了一种定量分析挥发性有机化合物(VOCs)源强不确定性对O_(3)生成影响的方法.为无法定量计算VOCs源强导致的臭氧生成率[P(O_(3))]偏差,以及由此... 详细信息

本文基于三维区域空气质量模式wrf-chem,通过修改模式化学模块,量化输出过程量和诊断量,提供了一种定量分析挥发性有机化合物(VOCs)源强不确定性对O_(3)生成影响的方法.为无法定量计算VOCs源强导致的臭氧生成率[P(O_(3))]偏差,以及由此对O_(3)体积分数分布和污染控制相关联的VOCs敏感区和NOx敏感区分布的误判提供了方法参考.采用标准统计参数对wrf-chem模式的气象场与污染场模拟性能进行了评估,相关指标均优于前人结果.以INTEX-B(intercontinental chemical transport experiment-phase B)人为源、FINNv1(fire inventory from NCAR version 1)生物质燃烧源和MEGAN(model of emissions of gases and aerosols from nature)生物源作为基准源,并以卫星观测数据作为约束,对排放源进行改进,评估了源改进前后臭氧生成率[P(O_(3))]、O_(3)体积分数和O_(3)控制敏感区指标(Ln/Q)的变化情况.仅人为VOCs(AVOCs)源增加68%后,P(O_(3))模拟峰值增升比例达13%~82%,以北京观测站点为例,P(O_(3))模拟月均峰值增加42%(22.5×10^(-9) h^(-1)).对P(O_(3))形成贡献比例最大的主要化学反应是HO2+NO(占比约68%),AVOCs源增加68%后,该反应贡献比例下降至65%.在改进源下,P(O_(3))普遍增加达到2×10^(-9)~4×10^(-9) h^(-1),O_(3)各季节增幅较大的区域均主要集中在京津冀、长三角和珠三角中心城市及周边区域,与我国大型城市区基本都是VOCs敏感区的结论一致.整体而言,VOCs源强改进后,NOx敏感区O_(3)体积分数增加幅度不大,不超过4×10^(-9),而部分VOCs敏感区增幅超过20×10^(-9).VOCs源强的不确定性会影响O_(3)形成过程中NOx和VOCs敏感区的判断,特别是VOCs源强明显低估会夸大VOCs敏感区的范围,从而降低O_(3)调控对策的有效性.

关键词：挥发性有机化合物(VOCs) 源强不确定性臭氧(O_(3)) wrf-chem模式调控对策

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基于四维通量法的佛山臭氧污染输送量化

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环境科学 2023年第8期44卷 4262-4270页

作者：吴莉萍莫海华杨丽婷蔡梓炯吴国彤白玉洁邓思欣司徒淑娉常鸣王雪梅暨南大学环境与气候研究院广州511443 广东省佛山生态环境监测站佛山528000

定量输送过程对大气污染事件的贡献程度一直是目前区域大气污染防控的突出难点和重要需求.对此,基于wrf-chem模式对佛山典型区域性臭氧(O_(3))污染事件开展模拟,应用四维通量法分别量化周边区域对佛山市臭氧及其前体物的输送通量,厘清... 详细信息

定量输送过程对大气污染事件的贡献程度一直是目前区域大气污染防控的突出难点和重要需求.对此,基于wrf-chem模式对佛山典型区域性臭氧(O_(3))污染事件开展模拟,应用四维通量法分别量化周边区域对佛山市臭氧及其前体物的输送通量,厘清臭氧直接输送和前体物输送的贡献,发现周边区域对佛山市输送的O_(3)总通量平均值为120.3 t·h^(-1);挥发性有机化合物(VOCs)总通量平均值为30.2 t·h^(-1);其对应的臭氧生成潜势(OFP)为114.8 t·h^(-1).通过统计各O_(3)污染事件的输送通量,发现污染期间输入佛山O_(3)通量最大的城市为广州(贡献率为44%);输入VOCs通量最大的城市为肇庆(贡献率为48%).分析输送VOCs排放导致的O_(3)生成潜势发现含氧挥发性有机物(OVOCs)对OFP的贡献最大,在“最大输入事件”中占比为47%.甲醛、二甲苯、醛类、丙酮和苯酚类等OVOCs和芳香烃是对OFP贡献前5的物种,贡献量占总OFP的50%以上,主要来自工业溶剂源.

关键词：佛山臭氧污染区域输送四维通量法 wrf-chem模式

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