汾渭平原的一次臭氧和PM2.5双高污染过程模拟研究

作     者：王宇曦 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹乐

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：WRF-Chem 臭氧 PM2.5 大气双高污染 汾渭平原 

摘      要：近年来,PM污染虽然有所缓解,但污染物浓度仍然经常超过国家空气质量标准,臭氧污染也逐渐加剧,两种污染物甚至会在特定时期产生一种正相关关系。在中国很多地区,如长江三角洲、珠江三角洲和华北平原等地,PM造成的雾霾污染和臭氧污染频繁地同时发生,形成严重的双高型空气污染。本文使用WRF-Chem空气质量模型对2015年5月20日-2015年5月29日期间汾渭平原发生的臭氧和PM双高污染事件进行模拟,首先验证了WRF-Chem对本次污染过程中的气象要素和污染物时空变化的模拟效果,并对汾渭平原大气双高污染的特征进行了总结。结合观测和模拟数据发现,WRF-Chem能够较好地模拟出研究期间的气温和风速的变化趋势和重要峰值,重现了污染期间的大气状况,也很好地模拟出了污染期间臭氧和PM的日变化规律和逐渐上升的峰值浓度,尤其是发生在5月27日-28日的双高污染过程。模拟结果表明,山西省和陕西省在此期间发生污染的区域都分布在汾渭平原内,与该地区排放源分布一致。此外,本文基于模式各处理过程的模块化特征,分析了各过程对太原市大气污染形成的贡献,揭示了本次大气双高污染过程的形成机理。结果表明,本次PM污染是本地排放、外地污染物水平输送和高空化学生成气溶胶的向下扩散共同导致的,而臭氧污染则是高空处臭氧向地表扩散传输导致的,高空处的臭氧来源为气相化学生成和外来的水平平流输送。本文还针对本次污染过程对周边地区人为源排放的敏感性进行了模拟实验。敏感性实验结果表明,关闭太原市、京津冀地区和豫东盆地人为源排放分别会导致太原市5月28日PM峰值降低49%、52%和38%,表明这些地区的一次排放是造成太原市PM的重要原因。此外,关闭太原市、汾河平原和豫东盆地人为源排放分别使5月27日太原市臭氧降低7%、12%和11%。