珠江三角洲地區(qū)局地環(huán)流與污染物擴(kuò)散的數(shù)值模擬.pdf

1、最近，珠江三角州地區(qū)氮氧化物(NOx)的污染越來(lái)越嚴(yán)重，其主要來(lái)源于工廠(chǎng)和汽車(chē)尾氣排放。本文在選取美國(guó)賓州大學(xué)和網(wǎng)家大氣研究中心研制的非靜力中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式MM5v3.74的基顧上，置入一個(gè)空氣污染物質(zhì)量連續(xù)方程，利用修改后的模式進(jìn)行珠江三角洲地區(qū)NOx的擴(kuò)散、傳輸模擬。論文設(shè)計(jì)三個(gè)模擬試驗(yàn)，分別是基準(zhǔn)試驗(yàn)，敏感性試驗(yàn)M1和敏感性試驗(yàn)M2；并將它們分為兩組作對(duì)比，第一組基準(zhǔn)試驗(yàn)和敏感性試驗(yàn)M1，第二組敏感性試驗(yàn)M1和敏感性試驗(yàn)M2

2、?；鶞?zhǔn)試驗(yàn)選取MERCATOR地圖投影的四重雙向嵌套網(wǎng)格，網(wǎng)格分辨率分別采用54km，18km，6km，2km。最外層54km的粗網(wǎng)格區(qū)域差不多覆蓋了整個(gè)中國(guó)大陸和赤道低緯地區(qū)，用于模擬大尺度靜環(huán)境條件；而最內(nèi)層2km的細(xì)網(wǎng)格區(qū)域(300km×300km)基本覆蓋了整個(gè)珠三角地區(qū)，NOx的擴(kuò)散、傳輸過(guò)程在這一區(qū)域中送行模擬。模式垂直分層45層，其中1km以下的大氣邊界屢占27層，對(duì)垂直方向邊界層的分辨率進(jìn)行精細(xì)化處理。模擬時(shí)間從2008

3、年10月21日00時(shí)(UTC)到10月23日00時(shí)(UTC)，共積分48個(gè)小時(shí)。敏感性試驗(yàn)M1在基準(zhǔn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提高模式分辨率，將四重雙向嵌套網(wǎng)格的網(wǎng)格分辨率改為27km，9km，3km，1km。其它模式設(shè)計(jì)和物理方案的選擇跟基準(zhǔn)試驗(yàn)一致。敏感性試驗(yàn)M2則是在敏感性試驗(yàn)M1的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用LandsatTM(ThematicMapper)反演得到珠江三角洲地區(qū)1km分辨率的下墊面數(shù)據(jù)，替換1993年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)舊的珠三

4、角地區(qū)下墊面數(shù)據(jù)。模式其它設(shè)計(jì)方案跟敏感性試驗(yàn)M1相同。 研究結(jié)果主要得到以下結(jié)論： 1、復(fù)雜下墊面對(duì)模擬風(fēng)速和風(fēng)向有較大影響，精細(xì)化模式分辨率和采用盡可能真實(shí)的土地利用分類(lèi)能更好的優(yōu)化模擬結(jié)果。 2、對(duì)比基準(zhǔn)試驗(yàn)和敏感性試驗(yàn)M1發(fā)現(xiàn)最細(xì)網(wǎng)格分辨率為1km時(shí)，能夠更好和更細(xì)致的模擬出海陸風(fēng)，以及更為明顯的海陸風(fēng)變化。試驗(yàn)M1模擬的海風(fēng)爆發(fā)時(shí)間比基準(zhǔn)試驗(yàn)提早約2個(gè)小時(shí)。 3、從模擬污染物的垂直分布圖

5、上分析可見(jiàn)，邊界層高度存在明顯的晝夜變化。由于受海陸熱力性質(zhì)不同，形成向岸或向海上的熱力內(nèi)邊界層結(jié)構(gòu)。污染物的三維擴(kuò)散受風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)影響較大。污染物治主導(dǎo)風(fēng)向擴(kuò)散，所以三個(gè)模擬試驗(yàn)?zāi)M的大部分污染物堆積在D04區(qū)域的西北部，但是由于西北部區(qū)域的內(nèi)陸風(fēng)場(chǎng)復(fù)雜，導(dǎo)致污染物集中在此區(qū)域無(wú)規(guī)則擴(kuò)散。 4、對(duì)比敏感性試驗(yàn)M2和敏感性試驗(yàn)M1的氣象要素場(chǎng)，試驗(yàn)M2城市下墊面所占面積增加后，明顯出現(xiàn)城市下墊面區(qū)域感熱通量增大，潛熱通量減少，相對(duì)