本文格式為Word版，下載可任意編輯——大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)目前，市大氣環(huán)境數(shù)值研究面臨的兩大難題：一是由于城市冠層的動(dòng)力熱力的特殊性，對(duì)污染物的化學(xué)物理過程造成的影響；二是如何更新排放源的清單。對(duì)此，本文主要通過對(duì)城市冠層中的大氣環(huán)境數(shù)值模擬系統(tǒng)的集成，進(jìn)而研究城市大氣的動(dòng)力以及熱力效應(yīng)以及它對(duì)污染物的化學(xué)物理過程、變化、分布的影響。其次，結(jié)合污染源Nudging和CMAQ-MOS技術(shù)來對(duì)城市大氣污染數(shù)值技術(shù)的修正，從而提升了對(duì)城市污染趨勢(shì)及污染物濃度的預(yù)報(bào)，使得城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)更具有應(yīng)用價(jià)值和可行度。

大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)；集成；提升；應(yīng)用

A隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，資源的緊缺、環(huán)境的惡化、人口的膨脹等現(xiàn)象嚴(yán)重制約了我國城市的可持續(xù)進(jìn)展，尤其大氣污染嚴(yán)重影響了北京、上海、廣州等一線城市的生活質(zhì)量，因此對(duì)大氣環(huán)境的研究和改善已迫在眉睫。目前為止，主要是通過數(shù)值技術(shù)的手段對(duì)污染物于大氣中所體驗(yàn)的各種化學(xué)和物理過程舉行模擬來研究城市的大氣環(huán)境的。由于當(dāng)前各種有關(guān)的化學(xué)機(jī)制不斷完善，氣象場(chǎng)和排放源的精度和客觀性成為了影響大氣環(huán)境預(yù)料和數(shù)值模擬水平最關(guān)鍵的因素。

關(guān)于城市大氣污染的研究，我們務(wù)必建立起一套完整的城市環(huán)境評(píng)估和預(yù)料預(yù)警的系統(tǒng)，并為城市的規(guī)劃和人類的健康供給確定的技術(shù)支持，以及為研究供給足夠的科學(xué)證據(jù)，從而以此來調(diào)控治理大氣污染和預(yù)警嚴(yán)重的環(huán)境污染事情。空氣污染數(shù)值的模擬主要是建立在污染源的排放清單和氣場(chǎng)數(shù)據(jù)的的根基上的。但由于污染分布的空間變化對(duì)比快且排放強(qiáng)度對(duì)比大，因此它給環(huán)境數(shù)值的預(yù)報(bào)和模擬造成了巨大的困難。

1.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的集成

天氣系統(tǒng)以及城市污染源兩者的相互作用，使得多種污染物在城市尺度范圍內(nèi)具有了相近的變化趨勢(shì)，但污染源在事情變化和空間分布上卻極度不平勻，遠(yuǎn)郊地區(qū)的污染源在排放強(qiáng)度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)比城市地區(qū)低，并且郊區(qū)和城市的污染源在極度變化方面的差異也分外顯著，尤其是城市地區(qū)的污染源排放的強(qiáng)度在采暖期這一階段會(huì)變得很高。而CMAQ模式能夠有效預(yù)報(bào)城市污染物的變化趨勢(shì)，并且效果特別顯著。由于不同測(cè)點(diǎn)的污染物在城市尺度內(nèi)會(huì)具有同步性和同位相的變化特征，因此，我們可以通過對(duì)點(diǎn)與面預(yù)報(bào)思路的結(jié)合，建立起一個(gè)中心測(cè)點(diǎn)以及其它方位的測(cè)點(diǎn)的大氣環(huán)境污染數(shù)學(xué)模型，然后再通過中心測(cè)點(diǎn)的城市大氣數(shù)值產(chǎn)品對(duì)周邊污染物的濃度舉行預(yù)報(bào)。此外，在空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)方面，要舉行在面的根基上舉行多點(diǎn)試驗(yàn)，CMAQ-MOS技術(shù)的集成在實(shí)用性方面具有很大的潛力。

2.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的提升

由于現(xiàn)有污染源的排放清單對(duì)于城市地區(qū)的污染源的變化特征和時(shí)空的分布很難作出一個(gè)切實(shí)客觀的描述，這在確定程度上使得城市空氣質(zhì)量在數(shù)值預(yù)報(bào)方面的水平受到了很大的制約。由此，我們需要對(duì)城市大氣污染數(shù)值技術(shù)舉行提升，從而對(duì)排放源清單的模式和預(yù)報(bào)偏差舉行修正。例如，可以在城市空氣污染的預(yù)報(bào)中使用MOS的方法，并結(jié)合動(dòng)力統(tǒng)計(jì)，形成了CMAQ-MOS技術(shù)方法，即在對(duì)前期大氣狀況中數(shù)值模式和觀測(cè)資料的根基上建立起一個(gè)數(shù)學(xué)模型，然后嘗試預(yù)報(bào)后期污染物的濃度，這種提升方法在污染物濃度方面，提高了CMAQ模式的振幅。通過城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的提升，能在排放源問題這方面抑制其所產(chǎn)生的預(yù)報(bào)偏差，使得預(yù)報(bào)空氣質(zhì)量的水平得到提高和實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值也大大提升了。

在中國北方的多個(gè)城市，過運(yùn)用污染源“Nudging”的修正模型對(duì)有毒氣體的排放強(qiáng)度舉行修正試驗(yàn)，同時(shí)參照有關(guān)模式對(duì)污染物的觀測(cè)值和濃度的比例舉行模擬來構(gòu)造出污染源的傾向項(xiàng)，從而利用模式迭代計(jì)算的方法對(duì)城市排放源的強(qiáng)度舉行修正。此外，在污染源的調(diào)整過程中，多數(shù)城市舉行模擬的結(jié)果都在不斷迫近觀測(cè)值，達(dá)成收斂的效果，而在這個(gè)過程中也有少數(shù)城市的污染源“Nudging”展現(xiàn)了發(fā)散的現(xiàn)象。通過對(duì)排放源和Nudging化學(xué)物理回響過程對(duì)片面地區(qū)污染的付出率舉行分析計(jì)算可得：對(duì)于二氧化硫，當(dāng)它的排放源污染嚴(yán)重影響到局地的濃度時(shí)，那么“Nudging”的過程會(huì)得到確定的收斂，當(dāng)傳輸作用的付出率最大并且持有與排放源相反的變化趨勢(shì)時(shí)，“Nudging”的過程那么會(huì)展現(xiàn)發(fā)散的現(xiàn)象。而對(duì)于二氧化氮，當(dāng)它化學(xué)回響的付出率最大的時(shí)候，“Nudging”的過程會(huì)得到確定的收斂，否那么，“Nudging”的過程會(huì)發(fā)散。通過這兩者的計(jì)算分析說明，“Nudging”修正源的采用能夠使得CMAQ模式預(yù)報(bào)污染物濃度的水平會(huì)得到顯著的提高，并且也能有效改善了對(duì)污染物自身的變化趨勢(shì)預(yù)報(bào)的效果，具有很高的可信度。

3.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用

城市的大氣污染數(shù)值技術(shù)在各類大氣預(yù)報(bào)和模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。如通過對(duì)修正源“Nudging”結(jié)果應(yīng)用，對(duì)上海和北京在某一天的PM10、二氧化硫、二氧化氮濃度的模擬，比較了觀測(cè)資料和模擬結(jié)果，可察覺模式模擬的變化趨勢(shì)和濃度會(huì)與實(shí)際處境分外接近，誤差值很小，只是PM10的模擬濃度會(huì)相對(duì)于實(shí)際處境有所偏低。在這個(gè)根基上，通過對(duì)本地和其周邊的污染源對(duì)上海、廣州、北京等地污染源的付出舉行研究可以察覺：周邊對(duì)上海PM濃度的付出率分外高，可高至五分之二，二氧化氮付出率最低位特別之一，而對(duì)二氧化硫的付出率達(dá)成特別之三；而周邊對(duì)廣州的二氧化氮和二氧化硫的付出率對(duì)比小，為特別之一左右。其次，MM5中尺度的氣象模式也可被利用，并結(jié)合城市冠層的參數(shù)化方案和傳統(tǒng)邊界層的參數(shù)化方案模擬夏季和冬季的大氣邊界層的熱力動(dòng)力性質(zhì)并比較相應(yīng)的觀測(cè)資料，可以察覺城區(qū)的溫度會(huì)由于城市區(qū)域的建筑群和下墊面力動(dòng)力熱力的作用而升高，并且風(fēng)速也會(huì)在它們的動(dòng)力熱力作用下減小，鞏固了端滾動(dòng)能，明顯形成了端能鞏固區(qū)、阻風(fēng)區(qū)和增溫區(qū)著三大區(qū)域。而位于城市建筑群鄰近的高值中心，會(huì)逐步向郊區(qū)舉行遞減，因此它的動(dòng)力熱力效應(yīng)相對(duì)而言會(huì)比冬天更加顯著。再次，可以利用CMAQ空氣質(zhì)量模式對(duì)城市冠層內(nèi)的污染物的轉(zhuǎn)化、分散和傳輸過程舉行模擬，可以察覺污染物的濃度會(huì)在城市建筑群的多尺度的聚積作用下顯著鞏固，并且污染物的分布外形也會(huì)與建筑群的布局彼此響應(yīng)。

關(guān)于城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用，就現(xiàn)階段來看，CMAQ城市空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)系統(tǒng)已在我國的氣象中心建立起來，而該系統(tǒng)的預(yù)報(bào)方法就是通過“Nudging”修正成果和城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。而目前，該模式還處于試運(yùn)行的階段，在未來的進(jìn)展中，這項(xiàng)技術(shù)將為我國空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)供給了更具有具有科學(xué)性、穩(wěn)當(dāng)性的參考和技術(shù)支持。

4.終止語

關(guān)于城市大氣污染的模擬技術(shù)方面所舉行的研究，本文只能簡(jiǎn)要分析了城市大氣環(huán)境數(shù)字值的集成、提升和應(yīng)用。對(duì)于它的進(jìn)展前景和操作過程還有待更多的專