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苏州WRF-Chem数值预报模式本地化和模式参数化调整

苏州WRF-Chem数值预报模式本地化和模式参数化调整

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第33届中国气象学会年会

作者：周正明沈沛丰韦芬芬夏蕴玉苏州市气象局

目前国内外对于霾天气、大气污染的预报方法主要有潜势预报、统计预报和数值预报三类,其中数值预报是目前最为热门的发展方向。国际上大气化学模式的发展已经较为成熟,如NOAA、NCAR、NCEP等合作开发的WRF-Chem、NOAA/NCAR的MOZART、Hava... 详细信息

目前国内外对于霾天气、大气污染的预报方法主要有潜势预报、统计预报和数值预报三类,其中数值预报是目前最为热门的发展方向。国际上大气化学模式的发展已经较为成熟,如NOAA、NCAR、NCEP等合作开发的WRF-Chem、NOAA/NCAR的MOZART、Havard/NASA的GEOS-Chem模式等。国内的模式主要有中国科学院大气物理研究所开发的城市大气污染数值预报系统、嵌套网格空气质量数值预报模式系统（NAQPMS）,中国气象科学研究院开发的城市空气质量数值预报系统（CAPPS）等。WRF-Chem模式以WRF模式框架为基础,具有丰富的物理过程方案,既可以用于实时模拟,也可以用于理想试验,是目前在科研、业务领域应用较为广泛的大气化学模式。上海、江苏等地已有较多基于WRF-Chem模式针对霾天气的预报研究,其中上海已实现利用WRF-CHEM模式对华东区域AQI预报业务提供指导。近年来,苏州市气象局加大霾、空气质量监测方面的投入,与高校和国外专家具有良好合作基础,与兄弟单位持续开展霾方面研究。2008年底,苏州气象部门投入195万元,建成了全市范围能见度自动观测系统和气溶胶监测子系统。初步组建霾监测网络,开展大气气溶胶光学吸收特性、散射特性、光学厚度、质量浓度（PM10,PM2.5,PM1）、反应性痕量气体臭氧的监测工作;2012年基本建成覆盖苏州全市范围的霾天气综合监测网,为雾霾天气业务的发展打下了坚实基础。市局目前已和南京大学大气科学学院合作开展了NJU-CAQPS模型的业务化运行。为进一步发展数值模式的本地化应用,2015年引进部署了IBM的高性能计算机,目前已初步调试完成,为WRF-Chem的本地化业务运行提供了必要的硬件条件。目前,WRF-Chem模式已在苏州市气象局的高性能集群上初步调试完毕,每天运行两次,分别使用08时和20时的GFS预报场资料作为模式初始场输入,预报时效60小时（前12小时为spin-up时间）,单次模拟计算时间约为3小时。模式产品包括了三层网格的气象预报场和大气化学预报场。气象预报场主要有:逐小时500h Pa、700h Pa、850h Pa、925h Pa高空形势场（高度场、风场、相对湿度）,逐小时降水、2米相对湿度、2米气温、10米风场、海平面气压等;大气化学预报场包括:逐小时、分时段、日AQI,逐小时PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3浓度,以及站点AQI时间变化序列。WRF模式具备大气辐射、积云对流降水、云微物理以及陆面等多种物理过程,WRF-Chem的化学模块具有气相化学、气溶胶等过程。参数化方案对于各类过程的模拟均有较大影响,从而导致最终模拟结果的差异。选择一套稳定、合适的参数化方案,是业务化运行的重要保障。苏州WRF-Chem模式自2015年11月起实现了每天2次较为稳定的自动运行。对2015年11月1日2月17日共计47天的20时起报模式预报结果进行检验,检验对象为模式预报的第二日（28-52h时效）平均PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3浓度。将模式结果与实况值进行相关性分析结果显示,模式预报PM2.5浓度与实况的相关性最好,相关系数达0.661,其次为PM10,相关系数0.554。除NO2外,其他5种污染物均通过了显著性检验,这说明模式可以一定程度上反映污染物浓度的逐日变化趋势,特别是PM2.5和PM10的变化趋势与实况较为一致,对业务预报具有一定参考意义。对比苏州WRF-Chem与华东区域WRF-Chem所使用参数化方案的差异。其中,气相化学机制、气溶胶模块等的选择直接影响到污染物浓度的模拟,而辐射过程一定程度上决定了大气的垂直扩散能力以及光化学反应的进行,从而也会影响到污染物浓度的输出结果。选取两个个例进行8天时长的模拟,并对短波辐射、生物源排放方案进行调整和对比,分析不同参数化方案对模拟结果的影响。单点变化趋势均以模式模拟苏州市区中心网格点和市区7个环保国控点平均值进行对比。对于两个个例也进行了不同生物源排放方案的对比,分别使用Gunther和MEGAN方案,结果显示,两种方案模拟的NO2、O3浓度差异在2%以内,其他污染物浓度差异均在0.2%以内,说明生物源排放方案对大气污染物浓度的模拟影响较小。模式排放源是基于实际的污染物排放普查结果制作的,目前模式中使用的排放源制作时间较久（2006）,与实际情况可能存在较大的差距,因此,进行排放源解析,得到更为接近目前实况的排放源清单是解决排放源误差问题的主要手段。在短期内无法得到准确的排放源清单的情况下,通过模式结果与实况监测的对比,并以此为依据对排放源进行调整是改善模式预报系统性偏高的可能解决手段之一。WRF-Chem模式已在苏州市局高性能集群上实现业务试运行,每天运行两次,主要输出产品包括日均、分时段

关键词： WRF-CHEM 本地化参数化源排放

来源： cnki会议评论

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11种大气有害痕量元素排放状况被揭示 004

11种大气有害痕量元素排放状况被揭示

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中国科学报

作者：张双虎

近日，北京师范大学环境学院大气环境研究中心主任田贺忠团队在《环境科学与技术》发表论文，通过全国尺度的大气排放清单、修正的空气质量模式模拟和暴露风险评价模型，系统研究并揭示了我国11种大气有害痕量元素的排放变化、暴露浓度... 详细信息

近日，北京师范大学环境学院大气环境研究中心主任田贺忠团队在《环境科学与技术》发表论文，通过全国尺度的大气排放清单、修正的空气质量模式模拟和暴露风险评价模型，系统研究并揭示了我国11种大气有害痕量元素的排放变化、暴露浓度水平及相关健康风险。首次进行系统评?

关键词：痕量元素源排放暴露浓度燃煤源排放状况

来源： cnki报纸评论

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