边界层方案对华北地区一次重度霾天气中PM2.5模拟的对比影响分析

来源 :第21届中国大气环境科学与技术大会暨中国环境科学学会大气环境分会2015年学术年会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Empty0
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  华北平原地区的霾天气频繁发生,给人们生活带来很多不便的同时,还威胁人体健康,造成社会经济损失.霾的形成主要是由边界层内的PM2.5 污染物排放和天气条件共同决定的.近几年,对霾的数值模式模拟取得一系列进展.但是,由于数值模式的边界层方案的局限,使得模拟存在许多不确定因素,从而导致大气污染物和气象条件等模拟的变化.因此,为了研究边界层方案对霾天气的PM2.5 模拟的影响,本文利用WRF-CHEM 空气质量模式,选取了YSU,MYJ,ACM2 和Boulac 四种边界层方案,对华北平原地区的一次重度霾天气(2014 年2 月21-25 日)分别进行了模拟实验,并结合PM2.5 及MICAPS 观测数据,从PM2.5 模拟结果评估,地面、垂直高度PM2.5 浓度与相关边界层要素的演变及分布对比、PM2.5浓度日变化的对比等方面分析了WRF-CHEM 模式中不同边界层方案对PM2.5 模拟浓度造成的影响.研究结果表明:4 种边界层方案对于PM2.5 的日际变化趋势均具有较好的指导意义,污染过程的逐小时模拟效果以Boulac 方案最优,其次是YSU,MYJ,ACM2 方案最差,其中YSU、MYJ、Boulac 三种方案的单站模拟差异值并不大,污染期间Boulac、YSU、与MYJ方案的PM2.5 区域模拟平均值分别为174.4μg m-3,182.4μg m-3 和176.9μg m-3,差异不超过5%.由于ACM2 方案的化学模块中缺少湍流扩散项,因此ACM2 方案的PM2.5 模拟值偏高,平均模拟值高出观测值50μg m-3 左右,但是对于个别站浓度达到400μg m-3 以上的峰值,模拟结果较其它方案有优势.通过对不同方案风速、湍流扩散、PBLH 的模拟结果对比发现,风速、湍流扩散、PBLH 均是影响地面PM2.5 模拟浓度值的重要因素,各边界层方案的地面PM2.5 浓度模拟差异是由以上三个要素的模拟差异共同决定的.对于PM2.5 日变化的模拟值,边界层方案的模拟情况亦存在异同:4 种边界层方案对于PM2.5 的日变化的描述均存在一定不足,YSU、MYJ、Boulac 方案均对白天PM2.5 的浓度存在低估,由于缺少湍流扩散的作用,ACM2 的日变化模拟结果与排放源的日变化模拟结果最为相似.
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