采用非稳态三维拉格朗日烟团输送模式(CALPUFF)对西宁地区的污染气象条件和扩散规律进行了数值模拟。结果表明, CALPUFF模式能较好地模拟出西宁市环境空气的污染程度及其变化趋势, 数值模拟结果和监测结果有较好的一致性; 西宁市高浓度污染日多出现在10月-次年3月; 出现高浓度污染时, 受地形影响, 北川河谷和湟水河谷地区风速较小, 不利于污染物的扩散; 在典型气象条件下, 受风场影响, 污染物在北川河谷和湟水河谷中不利于扩散, 加之450 m高空内出现逆温层结或温度随高度变化不明显, 混合层高度较低, 也不利于污染物在垂直方向的扩散, 造成污染物在西宁河谷地带堆积和滞留; 西宁地区在春、 秋、 冬三季污染物浓度的分布与两条河谷走向基本一致, 呈“十”字形分布, 而夏季污染物PM10和NO2主要分布于市区以西和北川河谷地区, SO2只分布于湟水河谷偏西地区, 模拟的市区污染物季节内平均浓度依次为冬季>秋季>春季>夏季。
The unsteady three-dimensional Lagrange puff transport model CALPUFF was used to simulate the pollution meteorology condition and diffusion regulation in Xining. The result shows that CALPUFF model well simulate the pollution level and variation trend in Xining, the simulated and monitored results have a good consistency; high pollution days appear from October to March in next year. When it is in the higher pollution, the wind speed is small in Beichuan and Huangshui river valley because of the terrain influenc, so it is not beneficial to diffusing the pollution. In the typical meteorology condition, because of the wind field influencing, the pollution isn′t also beneficial to diffusing, additionally, inversion layer or the temperature varying with the height is not apparent at altitude of 450 m, the mixed layer height is in 100~400 m, which is not conducive to pollutant in vertical direction, lead to pollution accumulating in the valley zone. The concentration distribution about pollution in spring, autumn, winter and the valley direction are consistent generally in Xining, which appear the ‘十’ shape distribution, PM10 and NO2 is mainly distribute the west of Xining and Beichuan river valley in summer, but SO2 don′t affect to Beichuan river valley, the values of pollution average density is winter>autumn>spring>summer.
[1]李霞, 杨静, 麻军, 等. 乌鲁木齐重污染日的天气分型和边界层结构特征研究[J]. 高原气象, 2012, 31(5): 1414-1423.
[2]王郁, 侯青. 2000-2010年北京空气持续污染特征研究[J]. 高原气象, 2012, 31(6): 1675-1681.
[3]拓瑞芳, 陈长和, 张中锋. 复杂地形上气象条件对城市空气污染影响的数值模拟[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 1994, 30(4): 143-151.
[4]余兴, 王晓玲, 戴进, 等. 复杂地形边界层结构的数值模拟[J]. 高原气象, 1994, 13(4): 389-401.
[5]安兴琴, 左洪超, 吕世华, 等. Models-3空气质量模式对兰州市污染物输送的模拟[J]. 高原气象, 2005, 24(5): 748-756.
[6]尚可政, 达存营, 付有智, 等. 兰州城区稳定能量及其与空气污染的关系[J]. 高原气象, 2001, 20(1): 76-81.
[7]缪国军, 张镭, 舒红. 利用WRF对兰州冬季大气边界层的数值模拟[J]. 气象科学, 2007, 27(2): 169-175.
[8]吕梦瑶, 刘红年, 张宁, 等. 南京市灰霾影响因子的数值模拟[J]. 高原气象, 2011, 30(4): 929-941.
[9]侯雪伟, 朱彬, 康汉青, 等. MOZART-4大气化学模式模拟东亚季风对对流层污染物的影响: 模式验证[J]. 高原气象, 2013, 32(2): 387-401, doi: 10.7522/j.issn.1000-0534.2012.00038.
[10]伯鑫, 丁峰, 徐鹤, 等. 大气扩散CALPUFF模型技术综述[J]. 环境监测管理与技术, 2009, 21(3): 9-13.
[11]宋宇, 陈家宜, 蔡旭. 石景山工业区PM10污染对北京市影响的模拟计算[J]. 环境科学, 2002, 23(增刊): 65-66.
[12]王淑兰, 张远航, 钟流举, 等. 珠江三角洲城市间空气污染的相互影响[J]. 中国环境科学, 2005 , 25(2): 136-137.
[13]李元宜, 周昊. 中部城市群二氧化硫扩散模型的建立[J]. 辽宁城乡环境科技, 2006, 26(3): 41-42.
[14]杨多兴, 韩永伟, 拓学森. 门头沟生态区排放的大气颗粒物输送的模拟研究[J]. 西南大学学报, 2007, 29(5): 113-114.
[15]杨多兴, 陈刚才, 刘驰, 等. 拉格朗日烟团空气质量模式系统气象要素模拟验证[J]. 西南农业大学学报, 2006, 28(5): 777-778.
[16]夏广锋, 胡成, 周昊. 辽西北沙化土地起尘量估算及对沈阳大气环境影响的初步研究[J]. 气象与环境学报, 2007, 23(6): 59-60.
[17]邹旭东, 杨宏斌, 刘玉彻. CALPUFF 在沈阳地区大气污染模拟研究中的应用[J]. 气象与环境学报, 2008, 24(6): 24-28.
[18]王文勇, 陈楠. 山区风场的WRF/CALMET 模式模拟[J]. 西南交通大学学报, 2010, 45(6): 990-996.
[19]周荣卫, 何晓凤, 朱蓉, 等. 中国近海风能资源开发潜力数值模拟[J]. 资源科学, 2010, 32(8): 1434-1443.
[20]邹敬, 曲静原, 曹建主. 大气扩散模型验证与对比的工具和方法[J]. 辐射防护通讯, 2004, 24(5): 15-20.
[21]朱彬, 孙照渤, 安俊岭. 对流层氮氧化物光化学转化特征研究[J]. 大气科学, 2002, 26(4): 487-494.
[22]姜金华, 彭新东. 复杂地形城市冬季大气污染的数值模拟研究[J]. 高原气象, 2002, 21(1): 1-6.
[23]刘宁微, 王扬锋, 马雁军, 等. 复杂地形对城市空气污染影响的数值试验研究[J]. 地理科学, 2008, 28(3): 396-401.
[24]张强. 地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响[J]. 中国环境科学, 2001, 21(3): 230-234.
[25]谢学军, 李杰, 王自发. 兰州城区冬季大气污染物日变化的数值模拟[J]. 气候与环境研究, 2010, 15(9): 695-703.