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Modeling study of source contributions and emergency control effects during a severe haze episode over the Beijing-Tianjin-Hebei area

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Science China Chemistry 2015年第9期58卷 1403-1415页

作者： Huansheng Chen Jie Li Baozhu Ge Wenyi yang Zifa Wang Si Huang Yuanlin Wang pingzhong yan Jianjun Li Lili Zhu State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer Physics and Atmospheric Chemistry (LAPC) Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences China National Environmental Monitoring Center

In February 2014, the Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) area experienced a weeklong episode of heavy haze pollution. Cities such as Beijing(BJ) and Shijiazhuang(SJZ) issued heavy pollution alerts for the first time and took emergency control measures. This study employed the Nested Air Quality Prediction Modeling System(NAQPMS) to simulate and analyze the three-dimensional structure of the source contributions of PM2.5 in the BTH area during this pollution episode and quantitatively assessed the effects of the emergency control measures. The results showed that during the polluted period(February 19–26), surface PM2.5 mainly originated from local sources(48%–72%). In the entire BTH area, southern Hebei(SHB) represented the largest internal contribution(33%), while the main external contributions came from Shandong(SD)(10%) and Henan(HN)(4%). Vertically, the local contribution was constrained below the near-ground layer, and rapidly decreased with altitude. The regional transport path from SHB and Shanxi(SX) to BJ appeared at 0.5–1.5 and 1.5–2.5 km, with contributions of 32%–42% and 13%–27%, respectively. The non-local source regions for the BTH area were SD below 1 km and mainly SX and HN above 1 km. Compared to the non-polluted period(February 27–28), the contribution from regional transport increased during the polluted period, indicating the key role of regional transport in the pollution formation. The emergency control measures had a relatively large effect on NOx and SO2 concentrations, but a limited effect on PM2.5. The stronger regional transport during the polluted period may have weakened the effects of the local emergency control measures. These results indicated that a coordinated emission control should be implemented not only over the BTH area but also over its surrounding provinces(e.g. SD, HN).

关键词： NAQPMS Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) source contribution emergency control severe haze PM2.5

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2016年秋季新乡市空气质量模式预报效果评估

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中国环境监测 2017年第5期33卷 89-94页

作者：马琳魏巍张稳定晏平仲新乡市环境保护监测站河南新乡453003 中国科学院大气物理研究所北京100029

基于新乡市空气质量数值预报平台,采用相关系数(r)、标准化平均偏差(NMB)等统计指标,系统评估2016年秋季新乡市嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)和通用多尺度空气质量模式(CMAQ)的预报效果,对比分析2套模式不同预报时效和不同水平分辨... 详细信息

基于新乡市空气质量数值预报平台,采用相关系数(r)、标准化平均偏差(NMB)等统计指标,系统评估2016年秋季新乡市嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)和通用多尺度空气质量模式(CMAQ)的预报效果,对比分析2套模式不同预报时效和不同水平分辨率的空气质量等级预报准确率。结果显示:2套模式均较好地表征了各主要污染物的浓度变化特征,2套模式的等级预报准确率高于60%,其中CMAQ对中度及重度的预报等级准确率达到70%。对比模式24、48、72 h3种预报时效效果,24 h预报时效的统计数据最优,说明24 h预报时效模拟结果可作为业务预报重要的支撑。

关键词： NAQPMS CMAQ 空气质量预报准确率新乡市

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北京地区大气污染分布的“南北两重天”现象

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气候与环境研究 2013年第1期18卷 63-70页

作者：董芬王喜全王自发晏平仲中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

利用2006年北京地区空气质量监测站和自动气象站网资料,以及华北地区中尺度气象观测资料,分析了北京地区大气污染分布的"南北两重天"现象。通过对此类现象发生过程中天气形势和北京地区气象要素的分析,指出了造成该现象的天气学成因和... 详细信息

利用2006年北京地区空气质量监测站和自动气象站网资料,以及华北地区中尺度气象观测资料,分析了北京地区大气污染分布的"南北两重天"现象。通过对此类现象发生过程中天气形势和北京地区气象要素的分析,指出了造成该现象的天气学成因和气象要素特征。研究结果表明,2006年北京共发生47次"南北两重天"现象,其中大部分发生在秋、冬季的午夜至次日上午,且多为南差北好的污染物分布情景。该现象的发生与北京地区中-α尺度天气系统活动的一些特征有关,特别是与干冷空气进入北京地区的路径以及移动速度的区域差异有关。另外,在弱天气系统控制下,北京西南部地区经常出现的小尺度辐合型流场,也是形成北京地区"南北两重天"现象的重要原因。

关键词：大气污染分布中-α尺度天气系统南北两重天北京

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北京奥运会期间NO_2浓度降低原因分析

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气候与环境研究 2010年第5期15卷 609-615页

作者：晏平仲王喜全王自发吴其重中国科学院大气物理研究所竺可桢南森国际研究中心北京100029 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

2002～2008年,北京市城区和近郊8月的NO2月均浓度大体呈现逐年下降趋势,其中前5年二者均以每年约10%的降幅下降,2008年发生显著下降,降幅达40%左右。利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPM/IAP),采用敏感性试验方法,评估了气象条件与污染... 详细信息

2002～2008年,北京市城区和近郊8月的NO2月均浓度大体呈现逐年下降趋势,其中前5年二者均以每年约10%的降幅下降,2008年发生显著下降,降幅达40%左右。利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPM/IAP),采用敏感性试验方法,评估了气象条件与污染控制措施对北京奥运会期间大气NO2浓度降低的影响,评估不同污染控制措施对NO2浓度降低的作用。研究结果表明,污染控制措施是NO2浓度降低的主要影响因素,其中面源的污染控制措施对于NO2浓度降低的作用最明显。

关键词： NO2嵌套网格空气质量模式系统污染控制措施北京奥运会

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北京冬奥会同期空气污染数值模拟

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环境科学研究 2017年第9期30卷 1325-1334页

作者：潘锦秀晏平仲李云婷张大伟王占山北京市环境保护监测中心大气颗粒物监测技术北京市重点实验室北京100048 中国科学院大气物理研究所大气边界层和大气化学国家重点实验室北京100029

第24届冬季奥运会将于2022年2月4—20日在我国北京市和河北省张家口市联合举办,主要会场有北京奥体中心、北京延庆县和张家口市崇礼县.为了模拟分析冬奥会空气质量情况,利用冬奥会同期(2006—2016年2月)北京市和张家口市空气质量资料及... 详细信息

第24届冬季奥运会将于2022年2月4—20日在我国北京市和河北省张家口市联合举办,主要会场有北京奥体中心、北京延庆县和张家口市崇礼县.为了模拟分析冬奥会空气质量情况,利用冬奥会同期(2006—2016年2月)北京市和张家口市空气质量资料及韩国气象厅天气图资料(2013—2016年2月),分析该时段重污染发生的频次,统计不利于污染物扩散的天气形势出现概率及污染传输路径,并结合嵌套网格空气质量预报模式(NAPQMS),评估不同减排方案对ρ(PM_(2.5))的影响.结果表明:(1)2006—2016年冬奥会同期,北京奥体中心和延庆县发生重污染天气的概率分别为17%和9%,污染发生的风险频率为北京奥体中心>延庆县>张家口市,并且北京奥体中心和延庆县在2月13—16日易出现持续的重污染天气过程;(2)2013—2016年2月不利于污染扩散的天气形势出现概率较为频繁,尤其在850 h Pa高度和地面,不利天气形势出现的概率分别为35%和41%;地面偏南风易将在北京西南方滞留较长时间的污染气团沿太行山输送至北京;(3)冬奥会期间,若于2月2—12日及17—20日将京津冀及周边城市污染物排放量在当前的基础上减排50%、2月13—16日减排75%,将可能不出现重污染日.严格控制北京及周边地区的大气污染物排放是保障冬奥会期间空气质量的必要措施.

关键词：冬奥会空气质量重污染 NAQPMS 减排方案

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基于三维空气质量模型的广东省臭氧生成速率分析

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中国环境监测 2020年第2期36卷 157-164页

作者：沈劲刘瑀菲晏平仲谢敏陈多宏区宇波广东省环境监测中心国家环境保护区域空气质量监测重点实验室广东省环境保护大气二次污染研究重点实验室广东广州510308 中国科学院大气物理研究所北京100029 中科三清科技有限公司北京100029

使用WRF/CAMx模型及化学过程分析(CPA)模块,系统研究了广东省夏、秋季的臭氧生成敏感性与生成速率。夏季,广州与东莞等珠三角中部地区臭氧生成主要对VOCs敏感,郊区的臭氧生成速率较大,珠江口地区是重要的臭氧生成源区,夏季白天(08:00-17... 详细信息

使用WRF/CAMx模型及化学过程分析(CPA)模块,系统研究了广东省夏、秋季的臭氧生成敏感性与生成速率。夏季,广州与东莞等珠三角中部地区臭氧生成主要对VOCs敏感,郊区的臭氧生成速率较大,珠江口地区是重要的臭氧生成源区,夏季白天(08:00-17:00)平均净臭氧生成速率可达37μg/(m^3·h),位于珠三角东北部的天湖白天平均净臭氧生成速率约为25μg/(m^3·h)。秋季,珠江口西岸臭氧生成主要对VOCs敏感,秋季臭氧生成速率显著低于夏季。夏、秋季珠三角大部分地区臭氧生成敏感性从早上对VOCs敏感逐步过渡到下午对NO_x敏感,广东其他大部分地区则全天均为NOx敏感,一般在VOCs敏感区中的臭氧生成速率与化学消耗速率均较大。中心城区的臭氧生成弱,臭氧净化学消耗强。

关键词：广东省空气质量模型臭氧生成速率

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气象—化学双向耦合模式(WRF-NAQPMS)研制及其在京津冀秋季重霾模拟中的应用

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气候与环境研究 2014年第2期19卷 153-163页

作者：王哲王自发李杰郑海涛晏平仲李健军中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院合肥物质研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国环境监测总站北京100012

为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响,建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块,研制气象-化学双向耦合器,以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS(Nested Air Quality Prediction Modeling System)为基础,建立了... 详细信息

为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响,建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块,研制气象-化学双向耦合器,以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS(Nested Air Quality Prediction Modeling System)为基础,建立了NAQPMS和中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)的双向耦合模式(WRF-NAQPMS)。利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京-天津-河北地区一次秋季严重灰霾过程。结果表明,考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物(PM2.5)浓度与观测结果更为一致。灰霾期间,气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素,北京-天津-河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%,2 m高度的温度平均下降1°C,湍流动能下降20%,10 m高度的风速降低超过0.2 m/s,边界层高度下降25%,使得边界层大气更加静稳,进而造成了重污染地区污染进一步加剧,如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%。分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制,采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程。

关键词：气象-化学双向耦合 WRF-NAQPMS 灰霾气溶胶直接辐射效应大气边界层

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奥运会开幕前后北京PM10输送通量变化及情景分析

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气候与环境研究 2010年第5期15卷 652-661页

作者：王威王自发吴其重 GBAGUIDI Alex 张伟晏平仲杨婷中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院大气物理研究所大气边界层与大气化学国家重点实验室北京100029

利用嵌套网格空气质量预报系统(NAQPMS)的模拟结果,对奥运会开幕前后京津冀地区(2008年7月20日～8月24日)PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm颗粒物)输送特征进行计算与分析。结果表明,气象条件的改变使得在南、东南和东三个方向输... 详细信息

利用嵌套网格空气质量预报系统(NAQPMS)的模拟结果,对奥运会开幕前后京津冀地区(2008年7月20日～8月24日)PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm颗粒物)输送特征进行计算与分析。结果表明,气象条件的改变使得在南、东南和东三个方向输入北京地区的PM10通量在数值与分布上发生了较大幅度改变。开幕式前PM10主要自南部边界输送入北京,占输入总通量的55.8%,东南边界次之,占29.4%;奥运期间,二者贡献分别变为38.1%和47%,且入京总通量小时均值由50t下降为40.2t。垂直方向上,开幕式前输送能力最大的区间位于边界层中下部,奥运期间(8月8日～24日)边界层内输送的垂直分布较为平均。另外,结合2006年同期气象场及排放清单,通过替换的方法对奥运会期间的空气质量状况进行了情景模拟,结果表明:气象场的变化在PM10区域输送中起着决定性的作用,但在空气质量的改善方面,污染源减排的效果更为明显。

关键词：北京奥运会可吸入颗粒物减排输送通量

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2019年江苏省PM_(2.5)和O_(3)多模式集合预报算法效果评估

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中国环境监测 2022年第4期38卷 198-206页

作者：杨文夷皮冬勤汪琦晏平仲余进海肖林鸿中国科学院大气物理研究所北京100029 江苏省环境监测中心江苏南京210019

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显... 详细信息

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_(2.5))和臭氧(O_(3))的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显著改善了PM_(2.5)和O_(3)预报的准确率,其对江苏省PM_(2.5)和O_(3)空气质量分指数等级的预报准确率超过了80%。就江苏省整体而言,PM_(2.5)集合预报的准确率相比最优单一数值模式提升了6%。O_(3)浓度较低时,集合预报能有效改善各模式存在的高估现象。但受限于目前的校正策略,出现高浓度O_(3)污染时,集合预报对预报效果的提升相对有限。

关键词：空气质量数值模式偏差分析集合预报

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2018年国庆前后广东省臭氧污染过程分析

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安全与环境工程 2020年第1期27卷 75-80页

作者：沈劲刘瑀菲晏平仲汪宇潘泽凯陈多宏广东省环境监测中心国家环境保护区域空气质量监测重点实验室广东广州510308 广东省环境监测中心广东省环境保护大气二次污染研究重点实验室广东广州510308 中国科学院大气物理研究所北京100029 中科三清科技有限公司北京100029

2018年国庆前后,广东省出现了一次大范围臭氧(O3)污染事件,全省共出现111个城次空气质量轻度污染、8城次空气质量中度污染,珠三角西南部的江门市空气污染最为严重,共出现3天中度污染。采用三维空气质量模型的综合过程分析模块,分析了不... 详细信息

2018年国庆前后,广东省出现了一次大范围臭氧(O3)污染事件,全省共出现111个城次空气质量轻度污染、8城次空气质量中度污染,珠三角西南部的江门市空气污染最为严重,共出现3天中度污染。采用三维空气质量模型的综合过程分析模块,分析了不同物理化学过程对本次O3污染事件污染过程的影响与贡献。结果表明:本次O3污染事件中,在持续偏东北气流的影响下,江门等珠三角西南部城市处于下风向,其较严重的近地面层O3污染主要是由水平输送导致;上边界O3往下输送主要对下午和夜间的O3有正贡献,但化学过程对近地面O3有净消耗作用,几十米以上的高空化学过程在白天则主要表现为O3净生成;O3的城市间输送导致下风向地区出现较严重的O3污染,秋季是珠三角地区的O3污染季节,建议加强珠三角中东部等地的O3前体物控制,以减轻下风向城市的O3污染。

关键词：臭氧污染事件污染过程分析广东省国庆期间

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