拉格朗日烟团空气质量模式系统气象要素模拟验证

侧重介绍拉格朗日烟团空气质量模式系统及其在北京的应用。这套模式系统充分考虑了天气系统与中、小尺度气象过程对污染物之输送、扩散、转化和迁移过程的影响,区域与城市尺度之间大气污染物的相互影响,以及污染物在大气中的气相与液相化学过程、气溶胶过程和干湿沉积过程对污染物浓度时空分布的影响。在空气质量模拟方面,采用烟团函数分割方法,垂直坐标采用地形追随坐标。可以模拟区域与城市尺度大气气溶胶、对流层臭氧、酸雨、能见度和常规污染物的浓度。在环境风险预警与应急过程中,能为政府提供可靠的环境空气质量及暴露水平数据。通过对比气象要素(风向、风速和露点温度)的模拟值与观测值,结果表明,模拟值与其相应的观测值具有很好的线性关系,相关系数分别为0.95,0.74,0.94。这套模式系统将诊断模型与中尺度模型相耦合,对城市区域的环流特征和边界层结构具有很好的模拟能力,同时能够较真实地模拟下垫面非均匀性对大气边界层结构和局地天气条件的影响。

利用烟团轨迹模式预测山区空气质量的研究

本文建立了适合山复杂地形、中尺度范围的空气质量模式——烟团轨迹模式。在模式中考虑了地形、沉积、化学衰减和混合层顶多次反射等影响因素的作用。经过实测资料检验,表明模式具有较高的模拟能力。文中尝试将二维地面流场诊断模式输出风场引入烟团轨迹模式,用数值模拟的风场来决定烟团运行轨迹,估算长期平均浓度,弥补了单站实测地面风资料之不足。

SCIPUFF模式的简化及验证

将SCIPUFF (Second-order Closure Integrated PUFF) 模式中烟团分解和合并的思想予以保留,而对其与二阶矩有关的扩散参数则予以简化。用Briggs公式给出扩散参数。开发出合并与分解的烟团模式(Splitting-Merging Puff),简称SMP模式。通过与SCIPUFF模式结果相比较,SMP模式对计算精度影响不大。与Monte-Carlo方法相比较,两者模拟结果较接近,但计算效率至少可以提高一个数量级。SMP模式在预报的准确性和时效性方面都能满足开展空气质量预报的要求。

利用航测数据反推福岛核事故^(137)Cs的释放量

日本福岛第一核电站发生事故后,造成大量的放射性物质释放。为准确评估事故的释放量,本文根据美国公布的航测137 Cs地面沉积浓度图和日本福岛第一核电站事故发生后观测的气象数据,利用拉格朗日烟团模式反推137 Cs的释放量,并通过计算估算日本福岛第一核电站核事故向大气释放的131I当量,约为1.07×1018 Bq,估算结果与日本政府公布的估算结果接近。