閃電產(chǎn)生NOx排放量估算及基于伴隨模型的源反演敏感性分析.pdf

1、目 錄m ^ ? IllA b stract? IVm ~ M 誠 ? li. i 研 究 背 景 及 意 義 ? 1l. i.i 中 國大 氣 污 染 的現(xiàn) 狀 ? 11. 1. 2 污 染 源 排 放 清 單 的定 義 及 其 建 立 意 義 ? 21. 2. 研 究 方 法 的確 定 ? 21. 2 . 1 源 清 單 建 立 方 法 簡 介 ? 21. 2. 2“ 自下 而 上“的建 立源 清 單 ? 21. 2 . 3“

2、自上 而 下， ， 的建 立 源 清 單 ? 31. 3 化 ? 5第 二 章 N O x 反 演 ? 72 . 1 閃 電產(chǎn) 生 N O x (L N O x ) 估算 ? 72 .1.1 ? L N O x 產(chǎn) 生 機 理 ? 82 .1. 2 資 料 、方 法 介 紹 ? 82 .1. 3 結 果 分 析 ? 112. 2 衛(wèi) 星 資料 反 演 N 0 2 ? 162 . 2 .1 數(shù) 據(jù) 和 方 法 ? 162. 2. 2? N

3、 0 2 柱濃 度 空 間分布 ? 162 . 2 . 3 結 果 分 析 ? 172. 3 小 結 ? 19第 三 章 模 式 介 紹 ? 2 13. 1G R A PE S— C uace 模式介紹 ? 2 13.1.1 氣 象 模 式 G R A P E S ? 2 13.1. 2 空氣質 量模式 C uace? 2 13. 2 模 式 輸 入數(shù) 據(jù) 及運 行 條 件? 273. 3 小結 ? 28第 四章 伴 隨 的理 論 ?

4、294. 1 伴 隨理 論 ? 294 . 1.1 伴 隨 方 法 的一 般 原 則 ? 294 . 1. 2 伴 隨方 法 的表 示 形 式 ? 304. 2 用 伴 隨求解 目標 函數(shù) 梯 度 ? 3 14 . 2 . 1 構 建 目標 函數(shù) ? 3 14. 2. 2 求解 目標 函數(shù) 梯 度 ? 324 . 3 ? 3 3第 五章 伴 隨構建 的實 際 問題 及 其 檢驗 ? 345. 1 建 立 伴 隨模 式 時 的 具 體

5、問題 ? 345.1.1 基態(tài) 值 存 儲 問題 ? 34I摘 要我 國能源 消 費結 構 以煤 為 主 ，工 業(yè) 結構 和布 局 不盡 合理 ，使 得 我 國城 市 大 氣 污 染保 持在 較 高水 平 ，城 市機 動 車 尾 氣 排 放 增 加 導致 氮 氧 化合 物及氣 溶膠 污 染呈 加 重趨 勢 。建立 大氣 主 要 污 染 物 的源 排 放 清 單 可 以掌 握 污 染 物排 放 的基 本 情 況 ，為 空 氣 質 量 模

6、式 提 供 基 礎 輸入 數(shù) 據(jù) ，為制 定 各種減排 方 案提 供 依 據(jù) 。本 文 嘗試利 用基 于 觀 測 資 料 的估 算 法 和 伴 隨方 法反 演 大氣 污 染 物 排 放 量 。文 中首 先 采 用 地 閃定 位 資料 、 O M I 衛(wèi) 星 資料 分 別 反 演 了我 國 閃 電產(chǎn) 生 N O x 的排 放 量 分布 以及我 國各省 N 0 2 的排放量 ，結果表 明：閃電的高發(fā)期為 7、8 月份，廣州、武漢為 閃電 高

7、 發(fā) 區(qū) ； L N O x 主 要 分 布 在 2 5° N - 40° N ，105° E -125。 E 地 區(qū) ，其 中 以武 漢 、廣 州 、成 都 、重慶、 長沙、 南京和南昌 地區(qū)量值較大， 最大值可達單位網(wǎng)格 1. 23xl07 g;7 和 8 月份 LN O x的產(chǎn) 量 明顯 高于其 他 幾個 月 ，8 月份 產(chǎn) 量 最 高 ；此 外 ，L N O x 的分布 具 有 明顯 的季 節(jié)特 征

8、 ，春 夏 秋 冬 四季 產(chǎn)量 分 別 占總產(chǎn) 量 的 4 . 8% 、89. 4% 、5. 3% 以及 0. 5% , 春 季 的 L N O x 主 要 出現(xiàn)在 廣 州地 區(qū) ，夏季 L N O x 高值 區(qū)分布 北移 ，分布 范 圍較廣 ；秋季 分 布 范 圍減 小 ，最 大值 出現(xiàn) 在廣州地 區(qū) ， 冬季產(chǎn)量 明顯變 小 ， 最 大值 出現(xiàn) 在武漢 的西南方 向。 衛(wèi)星 資料表 明我 國 N 0 2垂 直柱濃度 的高值 區(qū)集 中

9、在 京津 冀地 區(qū) 、長江 三角洲 、珠江三 角洲地 區(qū)；次高值 區(qū) 出現(xiàn) 在四 川 、重 慶 、湖 北 西 部 以及 新 疆 北 部 （ 以烏 魯 木 齊 為 中心 ）地 區(qū) ；河 南 、 山東 、 山西 、河北 、江蘇地 區(qū) N 0 2排放量較大 。利用觀測資料 的反演方法在一定程度上反應我 國氮氧化物的 排 放 情 況 ，但 這 種 方 法 的準 確 度 很 大 程 度 上 取 決 于 觀 測 資料 的準 確 度 ，這 就 使 得

10、 結 果 的精 確 度 受 到 了限制 。此 外 ，文 中還 嘗試 使 用 伴 隨方 法 ，伴 隨方 法 是一種 “ 自上 而下 “ 反演排 放 源 的方法 ，它 是 基 于 大氣化 學模 式 構 建 的伴 隨模 型 ，充 分 的考 慮 了模 式 中的物 理 化 學過 程 ， 能 高 效 的分 析 目標 函數(shù)關于所有輸 入?yún)?shù) 的敏感 性 ， 可 以結合污染物濃度 觀測數(shù) 據(jù)進行 源-濃度之 間的敏感性試驗和反演源 。 文中首先利用伴隨

11、方法構建了大氣化學模式 G R A PE S— C uace 中氣溶膠 模塊 的伴 隨模 型 ，在對 構建好 的伴 隨模塊進 行正確性測試后 ，結合 北京城 區(qū) （ 南 郊站 ）和 郊 區(qū) （ 上 甸 子站 ）兩個 站 點 2 0 10 年 1、4 、7 、10 月 黑碳 氣 溶膠 觀 測 數(shù) 據(jù) 排 放 進 行 了數(shù) 值模 擬 實驗 和 源 -濃 度 的敏 感 性 分 析 。關鍵 詞 ： 閃 電，排 放量 ，伴 隨 ，敏感 性 分析I