随着城市化、工业化的快速发展,空气污染已经成为了公众最关注的问题之一。为了提高空气质量预报的准确度,以多尺度空气质量模型(Community Multi-Scale Air Quality,CMAQ)为工具,结合中尺度WRF(Weather Research and Forecast Model)...随着城市化、工业化的快速发展,空气污染已经成为了公众最关注的问题之一。为了提高空气质量预报的准确度,以多尺度空气质量模型(Community Multi-Scale Air Quality,CMAQ)为工具,结合中尺度WRF(Weather Research and Forecast Model)气象预报数据、气象观测数据、污染物浓度观测数据,基于极端随机树方法建立了WRF-CMAQ-MOS(Weather Research and Forecast Model-Community Multi-Scale Air Quality-Model Output Statistics)统计修正模型。结果表明,结合WRF气象预报的CMAQ-MOS方法明显修正了由于模型非客观性产生的模式预报偏差,提高了预报效果。使用线性回归方法不能获得较好的优化效果,选取极端随机树方法和梯度提升回归树方法对模型进行改进和比较,发现极端随机树方法对结合WRF气象要素的CMAQ-MOS模型有较大的提升。针对徐州地区空气质量预报,进一步使用基于极端随机树方法的WRF-CMAQ-MOS模型对2016年1、2、3月的空气质量指数(AQI)及PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、O_3、CO六种污染物优化试验进行验证,发现优化效果最为明显的两种污染物分别是NO_2及O_3,2016年1、2、3月整体相关系数NO_2由0.35升至0.63,O_3由0.39升至0.79,均方根误差NO_2由0.0346减至0.0243 mg/m^3,O_3由0.0447减至0.0367 mg/m^3。文中发展的WRFCMAQ-MOS统计修正模型可以有效提升预报精度,在空气质量预报中具有很好的应用前景。展开更多
为精准识别湖南省大气中PM_(2.5)与O_(3)的关键排放源头,并制定具有针对性的管控举措,本研究运用WRF(Weather Research and Forecasting)与CMAQ(Community Multiscale Air Quality)耦合模型系统,将2023年设定为基准年份,构建一个覆盖湖...为精准识别湖南省大气中PM_(2.5)与O_(3)的关键排放源头,并制定具有针对性的管控举措,本研究运用WRF(Weather Research and Forecasting)与CMAQ(Community Multiscale Air Quality)耦合模型系统,将2023年设定为基准年份,构建一个覆盖湖南省的分辨率达9 km×9 km的高精度大气污染模拟体系。在构建该体系过程中,研究整合多方面数据,包括NCEP FNL气象数据、湖南省排放源清单(含工业、移动、生活、农业、自然源)及土地利用/地形数据,验证模型对PM_(2.5)和O_(3)的模拟精度(PM_(2.5)模拟值与观测值相关系数R=0.82,O_(3)日最大8 h浓度模拟值与观测值相关系数R=0.78),进而解析不同源类、不同区域的污染物贡献特征,并设计多种情景下的管控方案。研究结果显示,工业源(38.2%)和移动源(25.7%)是湖南省PM_(2.5)的主要贡献源,长沙、株洲等地区为高值区(年均浓度54.3μg/m^(3));VOCs排放(尤其是化工、溶剂使用行业,贡献占比42.1%)是O_(3)生成的关键控制因子,夏季岳阳、益阳等地区O_(3)超标率达31.5%。基于源贡献结果提出“分源类差异化减排+分区域精准管控+强化协同治理与科技支撑”管控策略,旨在为湖南省大气污染防治攻坚提供科学支撑。展开更多
基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式(WRF-CMAQ),探究21世纪中叶(2056—2060年)中国硫酸盐气溶胶的演变特征。结果表明:(1)在历史情...基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式(WRF-CMAQ),探究21世纪中叶(2056—2060年)中国硫酸盐气溶胶的演变特征。结果表明:(1)在历史情景(2015—2019年)下,中国硫酸盐气溶胶质量浓度呈明显时空差异特征。典型高质量浓度区在中国北方如华北地区,冬季最高,夏季一般质量浓度较低。(2)未来情景模拟选取近似碳中和目标的可持续发展路径(SSP126)和温室气体持续增加、污染物轻度减排的SSP585情景。在SSP126情景下,全国4个季节硫酸盐气溶胶平均质量浓度相较历史情景分别变化-3.1、-2.7、-3.5和-4.1μg·m^(-3);SSP585情景下相较历史情景分别变化-1.8、-1.5、-2.0和-2.2μg·m^(-3);均在冬季降幅最多。(3)分离人为源与气候变化分别对硫酸盐气溶胶的影响。由于人为排放源减少,在SSP126情景和SSP585情景下硫酸盐气溶胶质量浓度分别变化-3.5和-2.1μg·m^(-3)。为探究气候变化的影响,设置两个仅改变气候、维持排放在历史情景不变的数值模拟试验,在气候变化程度较大的SSP585情景下中国硫酸盐气溶胶平均质量浓度变化幅度(+0.4μg·m^(-3))比在气候变化程度较小的SSP126情景下(+0.2μg·m^(-3))大。研究表明,人为源减排对中国硫酸盐气溶胶质量浓度的影响比气候变化大,尤其在冬季高质量浓度区域(如京津冀)降幅超过14μg·m^(-3),但气候变化依然有不可忽视的影响。展开更多
基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式及其伴随(ADJOINT)模式(WRF-CMAQ/ADJOINT模式)对2019年9月海南一次持续10日(9月21-30日)的臭氧...基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式及其伴随(ADJOINT)模式(WRF-CMAQ/ADJOINT模式)对2019年9月海南一次持续10日(9月21-30日)的臭氧(O_(3))污染事件进行模拟,对O_(3)污染进行来源解析,量化不同区域和物种排放源对O_(3)污染事件的贡献。结果表明:(1)污染事件期间,臭氧日最大8小时(MDA8-O_(3))平均质量浓度为167μg·m^(-3),其中MDA8-O_(3)峰值质量浓度达到186.1μg·m^(-3)。(2)WRF-CMAQ/ADJOINT模式能够较好模拟海南此次污染事件的O_(3)质量浓度变化过程,伴随模式揭示远距离区域传输是此次O_(3)污染的主要来源,其中海南外排放源平均贡献占比85%,本地排放源平均贡献占比15%,海南外排放源的贡献集中在珠三角地区。(3)对挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)排放物种来源分析结果表明,异戊二烯在VOCs排放源中贡献最高,平均贡献占比为51%。此次O_(3)污染事件期间海南主要处于NO_(x)控制区,仅有海口处于VOCs和NO_(x)的协同控制区。由于远距离区域传输是此次O_(3)污染事件的主要来源,未来海南和珠三角的区域联防联控对于提高海南空气质量具有重要意义。展开更多
文摘随着城市化、工业化的快速发展,空气污染已经成为了公众最关注的问题之一。为了提高空气质量预报的准确度,以多尺度空气质量模型(Community Multi-Scale Air Quality,CMAQ)为工具,结合中尺度WRF(Weather Research and Forecast Model)气象预报数据、气象观测数据、污染物浓度观测数据,基于极端随机树方法建立了WRF-CMAQ-MOS(Weather Research and Forecast Model-Community Multi-Scale Air Quality-Model Output Statistics)统计修正模型。结果表明,结合WRF气象预报的CMAQ-MOS方法明显修正了由于模型非客观性产生的模式预报偏差,提高了预报效果。使用线性回归方法不能获得较好的优化效果,选取极端随机树方法和梯度提升回归树方法对模型进行改进和比较,发现极端随机树方法对结合WRF气象要素的CMAQ-MOS模型有较大的提升。针对徐州地区空气质量预报,进一步使用基于极端随机树方法的WRF-CMAQ-MOS模型对2016年1、2、3月的空气质量指数(AQI)及PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、O_3、CO六种污染物优化试验进行验证,发现优化效果最为明显的两种污染物分别是NO_2及O_3,2016年1、2、3月整体相关系数NO_2由0.35升至0.63,O_3由0.39升至0.79,均方根误差NO_2由0.0346减至0.0243 mg/m^3,O_3由0.0447减至0.0367 mg/m^3。文中发展的WRFCMAQ-MOS统计修正模型可以有效提升预报精度,在空气质量预报中具有很好的应用前景。
文摘为精准识别湖南省大气中PM_(2.5)与O_(3)的关键排放源头,并制定具有针对性的管控举措,本研究运用WRF(Weather Research and Forecasting)与CMAQ(Community Multiscale Air Quality)耦合模型系统,将2023年设定为基准年份,构建一个覆盖湖南省的分辨率达9 km×9 km的高精度大气污染模拟体系。在构建该体系过程中,研究整合多方面数据,包括NCEP FNL气象数据、湖南省排放源清单(含工业、移动、生活、农业、自然源)及土地利用/地形数据,验证模型对PM_(2.5)和O_(3)的模拟精度(PM_(2.5)模拟值与观测值相关系数R=0.82,O_(3)日最大8 h浓度模拟值与观测值相关系数R=0.78),进而解析不同源类、不同区域的污染物贡献特征,并设计多种情景下的管控方案。研究结果显示,工业源(38.2%)和移动源(25.7%)是湖南省PM_(2.5)的主要贡献源,长沙、株洲等地区为高值区(年均浓度54.3μg/m^(3));VOCs排放(尤其是化工、溶剂使用行业,贡献占比42.1%)是O_(3)生成的关键控制因子,夏季岳阳、益阳等地区O_(3)超标率达31.5%。基于源贡献结果提出“分源类差异化减排+分区域精准管控+强化协同治理与科技支撑”管控策略,旨在为湖南省大气污染防治攻坚提供科学支撑。
文摘基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式(WRF-CMAQ),探究21世纪中叶(2056—2060年)中国硫酸盐气溶胶的演变特征。结果表明:(1)在历史情景(2015—2019年)下,中国硫酸盐气溶胶质量浓度呈明显时空差异特征。典型高质量浓度区在中国北方如华北地区,冬季最高,夏季一般质量浓度较低。(2)未来情景模拟选取近似碳中和目标的可持续发展路径(SSP126)和温室气体持续增加、污染物轻度减排的SSP585情景。在SSP126情景下,全国4个季节硫酸盐气溶胶平均质量浓度相较历史情景分别变化-3.1、-2.7、-3.5和-4.1μg·m^(-3);SSP585情景下相较历史情景分别变化-1.8、-1.5、-2.0和-2.2μg·m^(-3);均在冬季降幅最多。(3)分离人为源与气候变化分别对硫酸盐气溶胶的影响。由于人为排放源减少,在SSP126情景和SSP585情景下硫酸盐气溶胶质量浓度分别变化-3.5和-2.1μg·m^(-3)。为探究气候变化的影响,设置两个仅改变气候、维持排放在历史情景不变的数值模拟试验,在气候变化程度较大的SSP585情景下中国硫酸盐气溶胶平均质量浓度变化幅度(+0.4μg·m^(-3))比在气候变化程度较小的SSP126情景下(+0.2μg·m^(-3))大。研究表明,人为源减排对中国硫酸盐气溶胶质量浓度的影响比气候变化大,尤其在冬季高质量浓度区域(如京津冀)降幅超过14μg·m^(-3),但气候变化依然有不可忽视的影响。
文摘基于中尺度天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式和区域多尺度空气质量(Community Multiscale Air Quality,CMAQ)模式及其伴随(ADJOINT)模式(WRF-CMAQ/ADJOINT模式)对2019年9月海南一次持续10日(9月21-30日)的臭氧(O_(3))污染事件进行模拟,对O_(3)污染进行来源解析,量化不同区域和物种排放源对O_(3)污染事件的贡献。结果表明:(1)污染事件期间,臭氧日最大8小时(MDA8-O_(3))平均质量浓度为167μg·m^(-3),其中MDA8-O_(3)峰值质量浓度达到186.1μg·m^(-3)。(2)WRF-CMAQ/ADJOINT模式能够较好模拟海南此次污染事件的O_(3)质量浓度变化过程,伴随模式揭示远距离区域传输是此次O_(3)污染的主要来源,其中海南外排放源平均贡献占比85%,本地排放源平均贡献占比15%,海南外排放源的贡献集中在珠三角地区。(3)对挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)排放物种来源分析结果表明,异戊二烯在VOCs排放源中贡献最高,平均贡献占比为51%。此次O_(3)污染事件期间海南主要处于NO_(x)控制区,仅有海口处于VOCs和NO_(x)的协同控制区。由于远距离区域传输是此次O_(3)污染事件的主要来源,未来海南和珠三角的区域联防联控对于提高海南空气质量具有重要意义。
