城市空气质量数值预报系统对PM_(2.5)的数值模拟研究

发展了南京大学城市空气质量数值预报模式系统(NJU-CAQPS),在模式系统中引入了气溶胶模块.运用该系统对南京地区冬夏两季PM2.5浓度的时间变化规律和空间分布特征进行了数值模拟研究,通过与实际观测资料对比,检验发展后的模式系统对于细颗粒物的模拟性能.结果表明,南京市城近郊内冬夏两季PM2.5浓度具有明显的时空变化特征,一般在半夜和清晨会出现较高浓度,午后至傍晚浓度较低.冬季浓度高于夏季,冬夏两季算例的浓度日均值之比为1.51.空间分布受到排放源位置、地面流场等因素影响.二次气溶胶在PM2.5中占相当的份额,冬夏两季算例中二次气溶胶在PM2.5中所占比例分别为12%和15%,夏季二次气溶胶对PM2.5浓度贡献较冬季大.与实际观测资料的对比验证表明,经过发展的该模式系统对于城市PM2.5等颗粒物的模拟性能良好.

华中区域空气质量数值预报系统评估及气溶胶辐射效应的模拟研究

基于多种检验指标对2015年6月至2016年2月华中区域空气质量数值预报系统的6种污染物(PM_(10),PM_(2.5),SO_2,NO_2,CO,O_3)和AQI指数的预报结果进行检验评估,在确保模拟效果的基础上,通过敏感性试验研究区域气溶胶对地面气象要素的影响,结果表明:华中区域空气质量数值预报系统对湖北省6种污染物和AQI具有稳定且较好的预报效果。存在03预报较实况偏高,预报误差较大的问题,后期将通过误差订正来减小误差。对比CUACE模式预报效果表明,24～48 h的预报效果区域模式优于CUACE,72 h两个模式预报效果相当。气溶胶对地面气象要素具有一定的影响,对2015年1月9-12日的模拟过程而言,气溶胶的总辐射效应使地表接收太阳辐射减少7.740 W·m^(-2),2 m气温降低0.162℃,行星边界层高度降低16.457 m,相对湿度增加0.557%,10 m风速减小0.011 m·s^(-1),其中直接效应和间接效应各有一部分贡献,气溶胶对白天地面气象要素的影响比夜间大。由于区域接受太阳辐射减小、气温降低、行星边界层高度降低、风速降低、湿度增加有利于气溶胶吸湿增长等条件不利于污染物扩散,污染物浓度不断累积升高又促使气象条件的上述变化,由此产生了气象条件与大气污染之间的双向反馈作用。

AQI标准下北京市空气质量数值预报系统及其在重大活动保障中的应用

围绕新AQI标准下环境空气重污染预报预警工作的需求,全面优化升级了北京市空气质量数值预报系统。该系统集成了新一代天气模式WRF,并进一步发展污染源处理模型SMOKE,实现了点源、面源、机动车源等排放源高时空分辨率制作,同时紧追空气质量模型(CMAQ、CAMx、NAQPMS)新发展,实现在线源解析模块的业务应用。这一系统不仅在日常业务预报中有效提升了北京市空气重污染过程的预报准确率,还成功应用于2014年APEC会议、2015年纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵等重大活动空气质量保障工作中,满足了重大活动对空气质量预报预警的特殊需求,为进一步提高城市空气质量预报预警技术的发展做出有益尝试,并积累了丰富的经验。

区域空气质量数值预报系统CAPPS3在辽宁的应用

利用城市大气污染数值预报系统CAPPS的第三版(CAPPS3),经过安装、调试和本地化、自动化处理,建立起适合于辽宁的区域空气质量数值预报系统,用于预报辽宁的城市污染指数和等级以及各污染物的日均浓度分布。通过模式预报结果与监测资料的对比,发现辽宁14个主要城市SO2、NO2预报准确率的总体水平明显高于PM10。区域污染物浓度分布位置和大小的预报结果与实际情况相符,污染物小时浓度的演变也与实际风场的变化趋势保持一致,表明CAPPS3模式系统能够及时准确地预报出区域污染的形成和发展过程。

珠三角空气质量数值预报系统的检验与订正研究

通过对珠三角空气质量预报模式的模拟结果进行检验,发现模式预报值整体偏小,特别是峰值,但变化趋势与实测一致,峰值都能较好模拟出。模式对PM10的预报准确率要高于PM2.5,从等级预报来看PM10和PM2.5的二级预报准确率要高于一级,利用MOS方法对模式预报结果进行订正,订正后颗粒物平均偏差都有一定程度的下降,颗粒物等级预报准确率PM10由64.7%提高到77.6%,PM2.5由59.9%提高至74.5%,准确率的提高明显。

珠三角空气质量数值预报系统的模拟结果分析

通过对珠三角空气质量预报模式的模拟结果与观测资料进行对比,发现模式颗粒物预报的等级准确率存在季节差异,夏季等级预报较好,春季较差;灰霾等级预报准确率高,达到84%以上,秋季灰霾等级预报较好,春季较差;不易出现灰霾月份的灰霾天气过程和易出现灰霾月份清洁天气过程的预报准确率都较高,达到80%以上。

城市空气质量数值预报模式系统及其应用

介绍了一种城市空气质量数值预报模式系统 ,该系统由气象模式 (中尺度气象模式MM5及城市大气边界层模式CBLM)和大气污染物输送扩散化学模式组成 .将模式系统应用于南京市 ,试预报结果同监测结果一致 ,表明模式具有较好的模拟性能 .模式系统试运行后的检验改进工作 ,气象资料、污染源及环境参数等质量的提高 ,预报结果检验方法的确定等都是模式系统业务化时应予以充分考虑的 .

珠江三角洲空气质量与能见度数值预报模式系统

珠三角已构建并准业务运行的空气质量与能见度(大气灰霾)数值预报模式系统能反映污染物的产生、聚集和消亡,能模拟大气灰霾的形成过程;预报结果与观测结果随时间演变的趋势比较一致,较好地体现了污染物的日变化特征。通过对2009年11月严重大气灰霾过程的模拟分析表明,广州地区引起灰霾天气的气溶胶主要是细粒子即硫酸盐气溶胶、碳气溶胶(黑碳与有机碳)与铵盐气溶胶的消光作用;在高湿度条件下硫酸盐的消光作用明显增大。

集合数值预报系统在上海市空气质量预测预报中的应用研究

介绍了上海市世博环境空气质量集合数值预报系统的框架,分析了各模式在上海市空气质量预报及排放源污染贡献测算中的应用情况,提出开发多种预报手段、实施集合预报是提高城市空气质量预报准确率的发展方向。

基于Java RMI空气质量预报系统数值预报模式的设计与实现

针对当前国内已有空气质量预报系统在数值预报计算模式更新方面存在的弊端,提出基于Java RMI的数值 预报计算模式的构建方法,该计算模式具有易变性。通过分析两类传统方法在计算模式更新上存在的弊端,指出 Java RMI的远端对象调用机制在实现方法上的优越性。阐述基于Java RMI的新方法的实现,展示如何在集成该 处理模块的新系统中保证预报内容的准确性、及时性及其良好的可扩展性。

南京气象学院简单空气质量数值预报模式系统研究

建立了一个简单空气质量数值预报模式系统,该系统由中尺度数值预报模式(MM5)、Pielke中-β尺度气象模式和Euler大气平流—扩散模式以及Erisman干沉降模式组成。该模式系统具有资料获取容易、结构简单、使用方便、运行稳定等特点。应用该模式系统对南京、沈阳等城市的SO2浓度值进行了预报试验,结果表明,该模式系统能够较为准确地模拟城市范围内污染物的时空分布,可用于城市空气质量预报业务,现已在上海和南京的空气质量预报业务中得到应用。

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

空气质量数值模式预报中资料同化的初步研究

利用嵌套网格空气质量预报模式,在对上海市环境监测中心提供的观测数据进行必要的质量控制后,采用最优插值方法对可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2)进行资料同化。选取2004年8月1～20日做作逐日同化试验的结果表明,无论是PM10、NO2还是SO2,其同化偏差平均值均在20μg.m-3以下,比同化前减少了至少50%;3种污染物的同化偏差小于其未同化偏差的天数均在16天以上。在大气清洁和污染两种情况下,对PM10分别作10天的同化试验表明,同化后的均方根误差均小于同化之前。此同化方法能利用观测数据较好地修正空气质量模式预报场,从而为模式提供与实际更加接近的初始场。

区域空气质量数值预报模型

给出了区域尺度空气质量数值预报模型的基本物理构架， 重点介绍了欧拉型输送／沉降模式对各种物理 （沉降、输送）、化学 （气相化学与液相化学） 过程、初值与边界条件等问题的处理／简化； 利用本模型作了一周的预报实验， 实验结果与分析说明， 区域空气质量数值预报模型能够较好地反映全国重点城市的空气质量以及污染物随时间的演变态势； 最后， 指出了需要进一步完善的工作。

区域空气质量数值预报模式CAPPS3在福建省的应用

利用区域空气质量数值预报模式CAPPS3,预报了2009年9月1日～11月30日福州市SO2、NO2、PM10的等级和浓度,将其污染物等级预报准确率、浓度预报准确率、转折性天气预报准确率、综合评分等,与人工经验预报和统计预报结果进行对比。结果表明:CAPPS3模式对SO2、NO2、PM10污染物等级预报准确率分别为100%、94.5%、70.3%,转折性天气预报准确率27.2%;SO2、NO2、PM10浓度预报值与监测值的线性相关系数分别为0.62、0.74、0.71;CAPPS3模式对天气形势的变化反应不灵敏,特别是相临两天污染物浓度突变时,CAPPS3的预报能力差,当天气形势稳定时,预报效果较好;CAPPS3模式污染物等级和浓度预报值偏高情况较多;模式对前日污染实况依赖性强,导致预报结果滞后;综合评分低于人工经验预报,略低于统计预报,总体预报效果较好,可提供有价值的指导预报,适合业务运行。

城市空气质量数值预报方法研究

城市空气质量数值预报,在时空分辨率和预报客观性方面具有明显优势,是未来城市空气质量预报的主要发展方向。以济南市为例,探索建立了一套较为成熟的城市空气质量数值预报方法。该方法采用高分辨率对流层化学模式系统为预报模式基础,同时根据济南市特点对模式系统进行修正,取得了较好的预报效果。此外,该模式系统由于能够较为准确地模拟城市范围内污染物的时空分布,在城市空气污染防治规划方面具有较为广泛的应用前景。

沈阳市区2种空气质量数值模式预报结果的对比分析

建立了一个简单空气质量数值模式预报系统(SAQMS)。该系统是由中尺度数值预报模式(MM5)、Pielke中-β尺度气象模式和Eu-ler大气平流-扩散模式以及Erisman干沉降模式所组成。分别利用该系统和中科院大气物理研究所提供的高分辨率化学模式预报系统(HRCM)对沈阳地区的SO2浓度值进行了预报试验,结果表明,这2个模式的预测值都非常接近实测值,初步说明该模式系统可用于沈阳市的空气质量预报业务。

兰州市空气质量预报系统研究

从潜势预报、统计预报、数值预报三方面介绍了兰州市空气质量预报系统的研究方法和结构特点,并检验分析了2001年4～10月兰州市空气质量预报,结果表明,此系统具有较强的预报能力,适用于兰州市空气质量预报业务。

城市空气质量数值预报的不确定性与可预报性

主要综述了数据误差、随机误差和模式物理误差所造成的城市空气质量数值预报的不确定性，简要介绍分析预报不确定性的统计方法。

兰州市空气质量预报系统结构及效果检验

文中从潜势预报、浓度预报、统计预报和数值预报 4方面介绍了兰州市空气质量预报业务系统的研究方法和结构特点。对 2 0 0 1年 4～ 10月兰州市空气质量预报与日报 (实况 )进行了分析研究 ,结果表明 ,该系统对兰州市空气质量预报有较强的预报能力 ,适用于兰州市空气质量预报业务。