植物冠层动量交换特征的实验研究

使用湍流梯度测试资料，对植物冠层动量交换特征进行了详细研究，结果表明；森林冠层内惯性副区能谱曲线仍可用幂指数描述，但斜率比－２／３更负；森林冠层内湍流尺度有变小的趋势；森林上层的耗散系数比下层大；由植被吸收引起动量及动量通量随冠层深度增加而明显减小；冠层下层的动量通量和耗散系数分别与上层的量有好的正相关；森林冠层内耗散系数和动量通量随大气稳定度有明显变化。

对流层物质垂直交换模式中的参数化处理

为了研究对流层(TL)中垂直涡旋扩散系数(K_z)随高度变化的参数化形式对物质垂直交换的贡献,用“高分辨TL物质交换模式”(EM3)对5种不同K_z型进行了数值对比模拟,结果表明:KK_z型较好地描述了行星边界层(PBL)内受下垫面影响的高频湍流和PBL以上TL由各种动力学和热力学过程产生的切变湍流;垂直运动和K_z对PBL下层的物质输送到TL上层和从源高度向下输送到PBL低层两者均有重要作用;垂直运动的作用具有间隙性,而K_z是连续的.

冠层内动量和物质吸收特征的数值研究

本文设计了一冠层(CL)和大气边界层(ABL)之间物质和动量交换的耦合模式,并对CL内风速、物质随高度分布和日变化作了数值模拟.结果表明,由大尺度扩散引起冠层低层的第二个风速极大和多极值的浓度分布,CL内湍流通量和物质浓度随高度减小而迅速降低,以及CL动量减小对浓度分布的重要影响,模式都能很好地描述,模拟结果与观测事实有好的一致性.利用浓度和温度廓线相似假设,导出了质量汇的经验关系.

一个高分辨对流层物质交换模式

在区域酸沉积模式(RADM)基础上,设计了一个高分辨对流层(TL)物质交换模式(EM3)。EM3在以下五个方面明显不同于RADM:第一,增加行星边界层(PBL)的垂直网格层次;第二、TL内考虑分层的垂直涡旋扩散系数型;第三,使用TL内分层的水平涡旋扩散系数型;第四,采用包含有植物冠层垂直结构影响的新干沉积速度型;第五,使用数值扩散小的二阶矩守恒平流格式.用EM3和RADM对OSCAR Ⅳ实例作对比模拟,结果表明EM3能更好地预测出TL内的三维物质分布规律,在同样条件下,两模式预测的PBL低层中心浓度比值均大于1.8,最大值可大于3。

污染气象学

污染气象学雷孝恩（中国科学院大气物理研究所北京１０００２９）关键词大气污染，湍流扩散，迁移过程，化学转化，生态效应大气污染是影响气候变化的重要因子，也是近３０年蓬勃发展起来的环境科学重要研究问题的组成部分。大气被污染的现实，向大气科学领域提出了许多亟...

一个新的干沉积速度型及其在高分辨区域酸沉积模式中的应用

为研究区域尺度干沉积过程，发展了一新的干沉积速度型（ＮＤＤＶＰ）。ＮＤＤＶＰ与１０２２次于沉积速度（Ｖｄ）实测资料之间平均比值为１．０６±０．８２，表明ＮＤＤＶＰ与实测资料有好的一致性。用分别具有ＮＤＤＶＰ和原Ｖｄ型的高分进区域酸沉积模式（ＥＭ３）作实例预测，发现仅由Ｖｄ型的不同所引起的ＳＯ＝４中心浓度之间最大比值可达２．４，用ＮＤＤＶＰ预测的物质浓度和干沉积量比用原Ｖｄ型有明显的改善。

植物冠层内物质交换特征的实验研究

使用湍流和ＳＯ２通量梯度测试资料，对植被冠层内物质交换特征进行了详细研究，揭示了一些有意义的结果：植物的生物过程对物质的吸收作用非常明显；在冠层内物质通量是随冠层深度加大而明显减小；对高的植被，上层沉积速度（Ｖｇｕ）大于下层（Ｖｇｄ）；冠层内的沉积速度（Ｖｇ）表现出明显的日变化，冠层内物质的生物吸收作用与太阳总辐射量有直接联系；冠层的Ｖｇ与速度尺度Ｖ和平均风成正变关系；森林的Ｖｇ比麦地小；新的Ｖｇ理论公式能更好地预测重庆森林和麦地的结果。

用拉氏动力学理论研究PBL非均匀湍流扩散

将Gifford和Legg使用的拉氏动力学技巧从地面层延伸到行星边界层(PBL),讨论了平均风和湍流的垂直非均匀性以及大气稳定度对中尺度扩散特征的影响,得到了它们之间的解析表达式,理论结果与野外实测资料之间有较好的一致性.本文结果表明,经典的湍流统计理论不能直接用来研究中尺度范围的扩散,要合理地考虑动力学因子的影响.

城市空气污染数值预报模式系统及其应用

介绍了城市空气污染数值预报模式系统,并利用该系统对济南市空气污染进行了预报.结果表明,该系统具有较好的预报性能;预报与实测值之间有较好的相关性;空气质量级别的预报效果更好,对SO2、PM10和NO2 3项污染物的级别预报准确率分别为84.6%,83.2%和94.6%,其总体级别预报准确率达到87.5%.研究结果还显示,济南市的SO2污染已得到明显改善,机动车尾气污染相对较轻,而PM10的污染比较严重,已上升为首要污染物,其来源、扩散、转化机制及其控制措施的研究是目前济南市面临的首要问题.

大气边界层和大气环境研究进展

大气边界层物理和大气环境是大气科学的重要领域,中国科学院大气物理研究所自成立以来在这一研究领域取得了丰硕的成果。作者重点介绍最近十多年来在大气边界层探测、大气边界层结构特征、大气湍流理论、城市和区域大气污染预测预报模式研究等方面取得的重要进展,并对大气边界层和大气环境研究的未来发展作了展望。

济南市城市热岛和山谷风环流的模拟研究

基于区域大气模拟系统 (RAMS) ,采用水平网格嵌套等方法 ,实现了使用同一模式对区域尺度和城市尺度气象场的同步模拟。作者重点模拟和分析了济南地区两种典型的中尺度局地环流———城市热岛环流和山谷风环流。在考虑复杂地形条件和非均匀下垫面型对中尺度天气系统的动力过程和热力过程的影响下 ,结合考虑长短波辐射、湍流扩散和积云对流等多类重要物理过程 ,揭示了影响济南地区这两种中尺度局地环流的基本特征及其形成、演变规律。

广州地区臭氧浓度变化规律研究

通过对 1999年广州市 3个监测点 (市监测中心站 ,麓湖公园和龙归 )地面O3浓度的分析 ,研究广州地区地面O3浓度的时空分布及其变化特征 ,结果表明 :①天气条件的变化对O3形成具有明显的作用 ,即 :晴天O3平均浓度都大于多云天和阴雨天的值 ,阴雨天的值最小 ;②O3浓度具有明显的季节变化 ,其大小次序排列为冬季、秋季、夏季和春季 ;③远郊区的龙归测点O3的值均大于市监测中心站 ,麓湖公园测点也大于市监测中心站 ,这表明二次污染物的高浓度中心与一次污染物的中心不相重合 ,二次污染物在一次污染物的下风方形成。同时利用高分辨化学模式模拟了市监测中心站测点O3浓度廓线随时间的变化 ,结果表明 :对流层低层的O3浓度日变化幅度较大 ,尤其是白天变化非常明显 ;自由大气层内的O3浓度日变化较小。

济南市空气质量数值预报研究

在大规模大气环境参数综合野外测试资料的基础上 ,为在济南市开展大气污染业务预报新近开发了空气质量数值预报模式系统。该系统由污染源模型 (SM)、下垫面参数化模型 (XDM)、诊断模式 (DM)、中尺度 -α气象模式 (M -αM)、中尺度 -β气象模式 (M -βM)、行星边界层(PBL)湍流统计量参数化模式 (PBLTM)、干湿沉积模式 (DWDM)和高分辨化学模式 (HRCM)组成。该系统已成功地应用于济南市空气质量数值预报工作 ,其预报与实测质量浓度之间有很好的一致性 ,日平均预报准确率可达 80

城市空气污染预报方法简述

概括论述了城市空气污染预报的基本方法（潜势预报、统计预报和数值预报）、数值预报的主要特征（空间尺度与预报时效、高分辨率、多化学物质、理化生过程耦合、污染气象与污染物排放特征）及其用于天津和沈阳等城市的空气污染数值预报模式系统（α中尺度和β中尺度气象预报模式与城市空气污染预报模式）。

地形性中尺度环流的数值模拟及验证

建立了一个高分辨三维边界层诊断模式以模拟下垫面热力和动力的非均匀性对边界层结构的影响。模式模拟了广东大亚湾核电站厂址区域 （１２ ｋｍ ×１２ ｋｍ ） ４７ 个典型天气系统下的地形性中尺度环流， 其大坑的模拟风向、风速和温度与观测值相比， 风向差小于１７．５°的概率为８７．５％ ， 风速比值在０．７～１．３ 之间的概率为７２．９％ ， 温度差小于０．４°Ｃ的概率为７２．９％ 。

长江上空辐射雾的数值研究

为研究长江上空辐射雾的形成和发展与长江水面和长江两岸复杂地形的关系,我们设计了一个二维辐射雾的数值模式,模式包含大气长波辐射冷却、地表能量收支、液态水的重力沉降等影响雾的形成和发展的主要因子。 结果表明:长江两岸的地形和长江水面对雾的形成和发展影响较大,若在长江河道较宽且配有合适的地形地区,长江上空的雾可发展到一个较高的高度,而在长江两岸地形较陡的地区,雾有可能就不出现。长江水面的宽窄直接影响着雾的深浅。

城市空气污染数值预报试验

采用城市空气污染数值预报模式系统， 并结合天津市部分气象资料和浓度监测资料对１９９８ 年１ 月１～１５ 日的ＳＯ２、ＮＯｘ和ＴＳＰ浓度进行数值模拟和试预报。结果表明，该模式运行稳定， 计算满足预报时效要求， 对ＳＯ２和ＮＯｘ日均值预报的准确率可分别达到６４％ 和７０％ ， 对ＳＯ２逐时预报的准确率为５５％ ～６２％ ， 对ＴＳＰ预报的准确率低于ＳＯ２和ＮＯｘ。此次预报试验说明，该模式可作为城市空气污染数值预报的基本模式进行初步应用，但仍需进一步的研究。

天津市空气污染数值预报实验中的模式系统

介绍了天津市空气污染数值预报实验中城市空气污染数值预报模式系统的构成及各模块的功能。在天津市空气污染预报实验期间， α中尺度气象模式对区域范围内的逐时风、温、湿及其降水预报取得了较好的效果， 且模式的计算时间短； β中尺度气象模式在边界层内具有较高的垂直分辨率， 模拟结果合理， 其中计算与观测的风向差小于６０ｏ的概率达到６４３％ ， 计算与观测的风速比值接近于１； 预报的地面ＳＯ２、ＮＯｘ和ＴＳＰ浓度与同步监测值相比， 城市空气污染预报模式对ＳＯ２和ＮＯｘ的日平均浓度的预报效果较好， 预报准确率达６４０％ ，

复杂地形局地环流的数值模拟研究

采用一个三维中尺度动力学诊断模式，对重庆地区气象场进行了实例模拟，研究了复杂地形和不同下垫面型对流场的动力和热力作用，揭示了中尺度局地环流（山谷风、河陆风）的基本特征和变化规律，模拟结果与实测资料有好的一致性，表明该模式能够成功地模拟复杂地形局地环流。

济南市局地环流数值预报试验研究

利用多尺度气象耦合模式对济南市城市热岛和山谷风局地环流进行了数值预报试验,其预报和实测日均风速比值总体平均为1.18±0.39,风向差值总体平均为45±30°,温度差值总体平均为0.32±0.25(°C)。