大气污染物长期平均浓度预测程序的编制及应用

运用FORTRAN语言编制了大气污染物的长期平均浓度预测程序，并在研究分析某市历年长期风向频率、风速和大气稳定度及不同风向、风速、稳定度联合频率等气象资料和调查污染源的基础上，运用该程序对某公司排放的主要大气污染物TSP、SO2、NOx的长期平均浓度进行了预测，结果表明本程序能够很好的对大气污染物的长期平均浓度进行预测，而且预测结果也是合理的。     

西昌市环境空气质量气象影响因素的分析研究

利用西昌市2012—2014年气象资料和空气质量资料,采用统计学方法对西昌市气候背景、地面和高空风场特征、污染系数、大气稳定度,风速、风向、稳定度联合频率进行分析,结果表明:全年的大气稳定度均以中性为主,不影响空气团做垂直方向运动,对大气污染物的扩散无明显影响;西昌市全年污染系数均以偏北风(以N和NNW为主)最大,偏南风(以SSW为主)次之,偏西风和偏北风最小,西昌市出现空气质量时好时坏的现象;整个冬季地面静风频率较高,达82%～85.4%,地面主导风向以偏南风和偏北风为主,各高度上风速最大值均出现在SSW方向上,各层风速均随高度增加而增大;地面静风是造成西昌市污染的主要原因,地面静风频率大时污染率越大,空气质量越差;由于污染源的位置关系,地面主导风向为偏南风时也是造成污染的重要原因,并以此为相关部门提出建议。     

广东沿海地区风场特征

根据广东沿海地区大气边界层测试资料和气象台站连续５ａ的常规观测资料,分析广东沿海地区边界层风场的基本特征．结果表明：广东沿海地区盛行偏东风,平均风速较大,但静风频率也较高．四季都有海陆风,以珠江口地区出现频率最高．各地近地层盛行风向不同,５００ｍ以上高度盛行风向差异较小．夏季风速随高度增加而增加,冬季随高度呈双峰型分布．大气稳定度以中性Ｄ类为主,地区差异较明显,珠江口附近不稳定类稳定度最小．     

基于SAFETI模拟的大气条件对天然气扩散影响的研究

为了确定在大气条件影响下天然气泄漏的燃烧影响和毒性影响,采用高斯模型对天然气泄漏后的扩散进行分析,确定了大气对其浓度分布影响的两大因素:风速和大气稳定度。通过SAFETI软件对容器内天然气瞬时泄漏的场景进行模拟,并结合控制变量法对模拟结果"泄漏发生18.75 s时,浓度4.4×10~(-2)天然气云的水平分布情况"、"下风向最大爆炸半径天然气浓度随时间变化的关系"进行分析,研究了天然气扩散过程中受风速和大气稳定度影响的浓度变化趋势和扩散分布规律。研究得出:天然气在泄漏的过程中,以聚集再分散的方式进行扩散,天然气总体分布的几何中心向下风向移动;泄漏天然气在扩散过程中,扩散速度随着风速和大气稳定度的增大而增大;天然气聚集的饱和浓度,随着风速的增大而增大,随着大气稳定度的增大而减小;在一定的时间内,风速越大,大气稳定度越大,天然气的扩散范围越大。     

广东沿海地区大气稳定度及其分类探讨

利用广东沿海１个１００ｍ气象铁塔的逐时风向、风速和温度梯度观测资料及地面自动气象站资料，分析研究沿海地区的大气稳定度及其分类方法．结果表明，沿海地区大气稳定度应区分为地面、垂直和水平大气稳定度．地面大气稳定度由常规Ｐａｓｑｕｉｌ－Ｔｕｒｎｅｒ方法确定，垂直大气稳定度由温度梯度确定，水平大气稳定度由风向偏差确定     

西昌2014年大气边界层风场特征分析

利用西昌探空站2014年高空风资料,对大气边界层内距地300、600及900 m的风向频率、平均风速按月、季度进行统计计算,以此分析西昌地区大气边界层风场特征。结果表明:西昌地区大气边界层内风随季节变化较大。对于风向:夏季,各高度上通常以SSW和N为主导并有多个次多风向;冬、春、秋季,300 m高度上主要是偏南风,600、900 m高度上风向主要集中在SSW方向上;风速最大出现在春季,最小在夏季。     

复杂地形上大气扩散规律的比较研究

利用三次在不同地形条件下由Ｇｉｌｌ型双向风标风速仪测得的资料，对复杂地形下大气扩散规律进行了比较研究。研究表明，在此类地形条件下的大气扩散参数对地形与稳定度比较敏感，地形越复杂，大气越不稳定，则扩散参数曲线与Ｐ－Ｇ曲线相差就越大；现有的σψ稳定度分类法，受地形影响很大；复杂地形很难出现极端稳定或不稳定层结，但在特殊地形下形成的特殊气象条件会使大气产生特殊的稳定层结，而不利于扩散。     

稳定、中性条件风速标准差对烟幕扩散的影响

为了更好发挥发烟装备的使用效果,需要研究风速标准差对烟幕扩散的影响规律.通过分析现场观测数据,研究了稳定、中性层结条件下3个方向风速分量标准差与稳定度分类判据SR数及平均风速之间的关系,运用高斯烟羽模式结合实测平均风速和风速标准差计算了烟幕在大气中的扩散效果,分析了平均风速和风速标准差对烟幕有效遮蔽区域长度、高度、面积的影响规律.结果表明,烟幕有效遮蔽区域长度和高度的主导因素分别为垂直方向风速标准差和平均风速;相同的稳定度类别和近似的平均风速条件下,风速分量标准差可能存在较大差别,导致烟幕有效遮蔽区域的长度和面积可能存在量级上的变化.因此,在发烟装备评价和使用过程中,观测并参考风速标准差是很有必要的.     

计算混合层高度的实用程序

依据环境影响评价技术导则计算区域大气稳定度、大气混合层高度的基本公式,用Microsoft Excel编制适用全国33个省区和各种气象条件的自动计算程序.仅需输入省份、经度、纬度、月、日、云量和地面风速,即可输出北京时间每小时、昼间平均、夜间平均和日平均的大气稳定度、大气混合层高度,以及昼间、夜间的始末时间和时长.     

平坦沙地的空气动力学粗糙度变化及其物理意义

利用风温廓线法测定了不同大气稳定度下的空气动力学粗糙度，以跃移传感器（saltiphone）记录的瞬时最小跃移通量观测瞬时起动摩阻风速.观测数据表明：空气动力学粗糙度随着大气稳定度变化而呈现明显的变化，近中性层结下其平均值在（1.2—4.5）×10^-5m之间，不稳定层结的平均值在(0.5—1.1）×10^-4m之间，稳定层结的平均值在3×10^-6—2×10^-5m之间，不稳定层结空气动力学粗糙度高，稳定层结的低，近中性层结介于两者之间；3种大气稳定度下跃移过程的平均空气动力学粗糙度高于无跃移过程，近中性层结无跃移过程的平均空气动力学粗糙度在1—3×10^-5m之间；野外测定的每日平均起动摩阻风速在0.19—0.26m·s^-1之间变化.观测与模拟结果表明近中性层结地表无跃移过程下测定的空气动力学粗糙度对起动摩阻风速是有效的，而非中性层结下测定的空气动力学粗糙度对起动摩阻风速对起动摩阻风速的作用不显著，这能够从物理机制上得到说明.大气稳定度虽然对起动摩阻风速影响不大，但是否影响到风蚀强度还需要进一步的研究.     

林网下垫面稳定大气近地面层温、湿和风速廓线相似性及通量特征

本文根据在林网下垫面测量的温、湿和风速梯度资料,分析了温、湿和风速廓线的相似性及通量特征。结果表明:在林网下垫面弱稳定大气近地面层中(0.10.25时,随Ri增大而增大。廓线参数β_u,β_?和β_w不是常数,而是稳定度参数Ri和L的函数。在Ri=0.25和L=20米附近廓线参数出现间断,两边遵循不同的变化规律。当Ri>0.25时,湍流交换减弱,感热和潜热通量的变化趋于稳定。     

基于变风向高斯烟团混合模型的污染物扩散研究

对气态污染物连续泄漏扩散问题,利用时间分段处理和坐标转换的方法对高斯烟团模型进行了改进,使其能够计算点源连续泄漏和风向变化的情况。基于Python开发了模拟计算程序,模拟分析了风速和大气稳定度对污染物扩散的影响。结果表明：该模型实现了风况变化和连续泄漏扩散场景下,污染物扩散的浓度分布计算;各级危险区域的面积都随着扩散时间的增加先增大,而后趋于稳定,达到稳定所需时间以及稳定后危险区域的面积都随着风速的增加而降低,随着大气稳定度的变差而降低;在各风速以及各大气稳定度下,中度危险区面积都高于其他区域,应重点防护。     

不同大气稳定度分类方法的比较研究

根据河北海兴核电厂址气象站2015年1月1日～2015年1月15日期间10 m和100 m高度处风速和温度观测气象资料,分别用温度梯度分类法(ΔT/ΔZ),温度梯度—风速法(ΔT-u)、理查森数(Ri)法、莫宁-奥布霍夫长度(L)法判定大气稳定度,结果表明:主导风都处于SW-WSW风向上,ΔT/ΔZ法与ΔT-u法出现稳定类天气最多,中性天气次之; Ri法与L法稳定类天气最多,不稳定性天气次之。对四种大气稳定度分类方法做对比分析,ΔT/ΔZ法与ΔT-u法的测量比较简单,能够快速的判定大气的稳定度。Ri法与L法对观测资料要求较多,能够较准确的判定大气稳定度。     

从不稳定到近中性大气边界层的大涡模拟

用大涡模拟方法对不稳定到近中性层结的大气边界层情况进行模拟。模拟条件为：地面运动学热通量0.0001～0.2 K·m·s^-1、地转驱动风速0～15 m·s^-1,对应的无因次稳定度参数 - z/L 为0.0062～368。模拟结果显示,大气边界层直到 - z/L＝0.668的近中性情况,其热通量和动量通量等仍保留着典型对流边界层的基本特征,可由模式较好地求解,且在近地面与观测结果相符较好。对更接近中性的情况,模式分辨率限制了对边界层湍流特性的求解。在大风、弱不稳定边界层条件下模拟发现有滚动涡现象出现,其稳定度范围大致对应- z/L 的取值0.668～24.6。     

兰州市东部地区冬季低空风场和温度场分析

根据１９９６ 年１２ 月２０ 日至３０ 日在兰州市东部峡口附近地区进行的大气边界层探测试验得到的资料,分析了该地区的低空风、温场垂直分布特征及随时间的演变特征．分析表明：兰州市东部地区从地面到１５０ ｍ 高度的低层风场在受向市中心辐合的热岛环流和不同尺度地形的山谷风影响下,盛行偏东南风,２００ ｍ 高度以上的层结受高空西风的影响盛行偏西北风．白天（０７ 时至１９ 时） 的平均风速比夜晚（１９ 时至０７ 时） 小,而且风速的最小值出现在白天的１５０ ｍ 高度以下．逆温持续时间长、强度大、厚度大,混合层顶在中午１３ 时左右达到最大高度,约３００ ｍ ．另外,通过比较发现：下垫面条件、夜间人工热源、天气系统以及大气的稳定度状况等均对混合层的发展有一定影响．     

南京大气稳定度与降水关系的研究

利用南京1997-2004年探空资料,分析了南京的多个大气不稳定指数与降水的关系及南京近十年大气稳定度变化趋势。结果表明,1)无论从季节变化和年变化看,降水与大气稳定度指数之间的关系较为密切。2)南京近十年CAPE在冬季很小,夏季较为突出,呈单峰分布。CIN峰值分别出现在6-9月份4-11月份,呈双峰分布。夏季CAPE的数值远大于CIN的值。3)LIFT指数随季节呈单峰变化,波谷出现在夏季,峰值出现在冬季,其变化趋势与CAPE变化成反位相关系。K指数在冬季为负值,峰值出现在7、8月份。     

太湖湖-气界面动量和水热交换系数时间变化特征及其影响因素分析

利用2014年太湖平台山站的涡度相关和小气候观测资料,优化得到(最小均方差原则)10 m中性条件下的动量交换系数(C_(D10N))、感热交换系数(C_(H10N))和水汽交换系数(C_(E10N)),分析了其季节变化特征及其与10 m高度风速(u_(10)),浪高和大气稳定度的关系,并与其他湖泊研究结果进行了对比分析。结果表明,太湖交换系数呈现冬春高、夏秋低的季节变化特征。在u_(10)4 m/s时,交换系数随风速增加而迅速减小,在u_(10)=5~6 m/s时达到最小值后趋于稳定。受水深和风浪区限制,相同风速条件海洋参数化方案会低估太湖交换系数,低风速条件下低估更为明显。交换系数与浪高的关系类似于风速,但受水深限制,风浪发展受到制约,交换系数随浪高增加而趋于稳定。随着大气不稳定度增加,感热和水汽交换系数逐渐增大,大气不稳定或中性条件下的动量交换系数明显大于大气稳定时的结果。7个湖泊研究结果对比分析表明,湖泊形态特征对交换系数的影响较小,除Great Slave Lake外,6个内陆湖泊交换系数C_(D10N)、C_(H10N)和C_(E10N)的平均值分别为1.65×10~(-3)、1.24×10~(-3)、1.11×10~(-3)。     

使用WRF-Fitch对湖区风电场风力发电机尾流效应特征的数值模拟

为解析不同稳定度情况下多种风机排布配置对尾流效应的强度、作用范围和风能利用效率的影响, 以鄱阳湖地区风电场为例, 使用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecast)和Fitch尾流模型进行模拟实验。结果表明: 在不同大气层结稳定度情况下, 单个风机尾流效应的影响范围能够达到下游4~10 km处, 对下风向风速的削弱强度可达−0.2~−1.2 m/s。在风的来向上风机数量越多, 下游风速减弱越大; 正方形紧密排布风电场的尾流效应对风速的削弱效果最明显, 而空心菱形稀疏排布风电场的尾流区风速更容易恢复。由于不稳定的大气层结内热力和动力湍流交换强度更强, 更有利于尾流区内中动量的交换和下传, 因此稳定大气层结的尾流效应影响范围比不稳定大气层结更广。风机所在位置垂直剖面上的湍流动能呈现中心最强、向外耗散的特征, QKE(湍流动能的两倍)随着高度增加而先增至最大值(> 19 m²/s²), 再减至0左右, 之后趋于稳定, 最大值出现在约离地90 m的高度, 估计尾流效应的垂直影响范围可达约离地1.1 km的高度。     

南京夏季城郊湍流特征对比分析

利用2010年南京夏季城市热岛三维观测试验资料,对比分析了南京夏季城市和郊区下垫面的湍流特征。结果表明:①郊区大气层结呈现规律性的日变化特征,而城市大气几乎全天处于不稳定层结状态;②不稳定层结下,城市、郊区三个方向无量纲风速标准差与稳定度参数均呈1/3幂次关系;城市无量纲水平风速标准差小于郊区,而在垂直方向无明显差异,郊区略小于城市;③城、郊下垫面归一化风速谱曲线在高频段随无因次频率满足-2/3幂次律;低频段谱曲线集中在相对狭窄范围内;郊区风速谱曲线要比城市开阔且平缓;城市风速谱有明显拐点,水平风速谱和垂直风速谱拐点对应的无因次频率分别为0.007和0.01;④南京城、郊的垂直风速脉动含能涡区的特征尺度均小于水平风速脉动含能涡区,湍流动能在垂直方向上主要分布于小尺度湍涡。     

基于修正A值法评估率水流域大气环境容量及其敏感性分析

修正A值法是大气环境容量评估的主要方法之一,主要基于经验性公式,参数取值主观性较大,已有研究并未能系统分析参数取值对基于修正A值法的大气环境容量核算结果的影响.本文基于修正A值法评估率水流域的大气环境容量,并对修正A值法的主要参数(降水量、大气稳定度、风速和干沉积速率)在±30%范围内进行调整,系统分析主要大气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5))的环境容量对各参数变化的敏感性.研究结果表明:(1)在现阶段条件下,率水流域内SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)的允许排放量分别为11.8×10~4 t/a、5.0×10~4 t/a、10.1×10~4 t/a和2.2×10~4 t/a;(2)4种主要污染物的大气环境容量敏感性分析结果一致,风速对环境容量的影响最大,各污染物的环境容量变化范围为-50%～70%;大气稳定度的影响次之,各污染物的环境容量变化范围为-1%～20%;干沉积速率和降水量的影响甚微,大气环境容量变化范围分别为±2%和±0.1%.