水路运输在海洋污染中约占50%。其中船舶尾气对海洋环境及港区大气环境造成了严重的影响。船舶尾气中的有害气体会有损人体健康,或成为大气污染的重要来源,受到社会的广泛关注。故对船舶尾气扩散的分析及研究对港区大气环境治理及成因分析具有重要的作用。本文通过对高斯烟羽模型进行改进,使其在海洋环境下实现对船舶尾气扩散模型的构建,并形成预测系统,其具体研究内容如下:(1)基于高斯烟羽模型的水文气象输入参数,通过船舶仪器仪表或海洋气象图获取相应海域的风场强度信息;统一量纲后,由该风场强度、日间辐射量、夜间云量确定帕斯奎尔(Pasquill)大气稳定度。通过上述得出的大气稳定度确定布里吉斯扩散系数,为船舶尾气扩散模型提供输入参数。合理考虑海洋环境因素,通过矢量合成确定气体扩散的实际方向,从而为改进后的模型提供新的“合成风速”,利用该风速进行仿真计算,有效模拟船舶尾气在港区或者海洋环境中的气体扩散模型。(2)基于高斯烟羽模型的船舶的动态参数、静态参数,提出了一种新的方法。它结合了船舶排放清单、船舶主机功率、辅机功率,以计算源自船舶尾气的源强(Q)。可解决有效代替实测数据,使模型输入呈现简单性。(3)利用改进后的高斯烟羽船舶尾气扩散模型,通过控制变量法,对船速(v)、风速(u0)、航向夹角(θ)、污染物浓度(Cs)、大气稳定度(AS)进行控制,形成对照实验。得出上述五个参数的实验对船舶尾气扩散有不同的影响,其中风速(u0)及污染物浓度(Cs)对船舶尾气扩散影响最为显著。对改进后模型与原模型进行对比,结果表明,改进后的模型由矢量合成后,风场强度的大小和方向误差修正达到38.2%和51.6%,说明改进后的模型可以有效应用于船舶尾气扩散的分析及研究。(4)利用改进后的船舶尾气扩散模型计算出的各区域浓度数据,通过设定阈值,将浓度数据二值化,设计了船舶尾气高浓度区域面积计算算法,求解出视场内高浓度区域面积。将不同采样时间段扩散浓度叠加,获得动态扩散图。根据上述算法及改进后的模型,构建船舶尾气扩散预测系统,使船舶尾气扩散预测实现快速化、智能化、系统化。本文面向航运对大气环境的影响,研究船舶尾气扩散预测系统,该系统与ArcGIS相结合应用于“桑吉轮”事故的烟气扩散,从而进一步为海洋环境优化及港区大气环境分析或海上事故应急处置等,提供较为有效的技术支持,并对未来研究方向进行了说明。