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

1、最近，珠江三角州地區(qū)氮氧化物(NOx)的污染越來越嚴重，其主要來源于工廠和汽車尾氣排放。本文在選取美國賓州大學和網(wǎng)家大氣研究中心研制的非靜力中尺度數(shù)值天氣預報模式MM5v3.74的基顧上，置入一個空氣污染物質(zhì)量連續(xù)方程，利用修改后的模式進行珠江三角洲地區(qū)NOx的擴散、傳輸模擬。論文設計三個模擬試驗，分別是基準試驗，敏感性試驗M1和敏感性試驗M2；并將它們分為兩組作對比，第一組基準試驗和敏感性試驗M1，第二組敏感性試驗M1和敏感性試驗M2

2、。基準試驗選取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中國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的細網(wǎng)格區(qū)域(300km×300km)基本覆蓋了整個珠三角地區(qū)，NOx的擴散、傳輸過程在這一區(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，對垂直方向邊界層的分辨率進行精細化處理。模擬時間從2008

3、年10月21日00時(UTC)到10月23日00時(UTC)，共積分48個小時。敏感性試驗M1在基準試驗的基礎上提高模式分辨率，將四重雙向嵌套網(wǎng)格的網(wǎng)格分辨率改為27km，9km，3km，1km。其它模式設計和物理方案的選擇跟基準試驗一致。敏感性試驗M2則是在敏感性試驗M1的基礎上，進一步利用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)。模式其它設計方案跟敏感性試驗M1相同。 研究結(jié)果主要得到以下結(jié)論： 1、復雜下墊面對模擬風速和風向有較大影響，精細化模式分辨率和采用盡可能真實的土地利用分類能更好的優(yōu)化模擬結(jié)果。 2、對比基準試驗和敏感性試驗M1發(fā)現(xiàn)最細網(wǎng)格分辨率為1km時，能夠更好和更細致的模擬出海陸風，以及更為明顯的海陸風變化。試驗M1模擬的海風爆發(fā)時間比基準試驗提早約2個小時。 3、從模擬污染物的垂直分布圖

5、上分析可見，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)。污染物的三維擴散受風場結(jié)構(gòu)影響較大。污染物治主導風向擴散，所以三個模擬試驗模擬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)陸風場復雜，導致污染物集中在此區(qū)域無規(guī)則擴散。 4、對比敏感性試驗M2和敏感性試驗M1的氣象要素場，試驗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