凉山州工业排放PM10的数值模拟研究

利用CALPUFF耦合MM5的大气扩散模型,对四川省凉山彝族自治州2007年工业排放PM10的扩散传输进行数值模拟,分析了污染物的浓度时空分布以及影响污染物浓度分布的主要因素.结果表明:CALPUFF耦合MM5模型对凉山州2007年工业排放PM10的浓度模拟有着较好的适用性;污染物主要沿着安宁河和黑水河分布,浓度分布特征随时间变化,其中冬季污染较为严重;各市(县)的PM10浓度值有空间差异,西昌和甘洛污染最为严重,季平均浓度分别为67.81μg/m3和57.23μg/m3;凉山州PM10的浓度分布受气象条件、地形和污染源的地理位置的综合影响.     

2007年冬季沈阳典型大气污染源PM10排放模拟

选取沈阳市区9个典型的大气污染源冬季的PM10。排放浓度资料,利用MM5耦合CALPUFF对2007年12月至2008年2月沈阳城市区域气象场和排放PM10。浓度分布进行月平均数值模拟。结果表明：冬季沈阳地区受高压控制,北风较强,并经过增强、减弱的过程,多呈现对大气污染物扩散不利的天气形势。高空为偏西风且风速较大时,地面和高空有明显的风向和风速的切变,切变有增强和减弱的变化。2007年冬季沈阳市区域月平均大气污染最严重的是2月,污染物分布主要集中在南部、东南部地区,南部地区大气污染最为严重。PM10。浓度分布的范围与风场、地形有直接的关系。地势平坦、风速大时,污染物扩散范围大,污染物浓度小;地势不平、风速小时,污染物扩散范围小,污染物浓度大。     

2007年冬季沈阳典型大气污染源PM10排放模拟

选取沈阳市区9个典型的大气污染源冬季的PM10排放浓度资料,利用MM5耦合CALPUFF对2007年12月至2008年2月沈阳城市区域气象场和排放PM10浓度分布进行月平均数值模拟.结果表明:冬季沈阳地区受高压控制,北风较强,并经过增强、减弱的过程,多呈现对大气污染物扩散不利的天气形势.高空为偏西风且风速较大时,地面和...     

呼和浩特市PM_（10）污染特征分析

对2004—2011年的PM10浓度资料进行统计分析发现：呼和浩特市PM10污染最严重的是冬季,主要是由于燃煤采暖造成污染源增加以及大气扩散能力较弱;其次是春季,主要是由大风引发的沙尘天气所造成的。     

乌海市PM_（10）污染浓度与气象条件分析

乌海市PM10浓度与风速的关系明显。总体而言,PM10污染物浓度随风速的增大而增大;冬季当风速在3.1～4.0m.s-1时,PM10污染物浓度低。PM10浓度与地面风向的关系：春季偏西风时PM10污染浓度最高,偏北风时污染浓度最低;冬季东南风时污染浓度最高,西北风时污染浓度最低。PM10浓度与空气湿度的关系：冬季PM10污染浓度值随湿度的增加而增加,正相关比较明显。春季当空气湿度越小,出现重度污染的频率越高。     

鲁东南地区“2004．07”大暴雨中尺度分析与数值模拟

对2004年7月16、17日出现在临沂市的大暴雨过程的进行中尺度分析，应用MM5v3．6非静力中尺度模式，用美国NCEP再分析资料作初始场，采用双向三重嵌套模式，进行高分辨的数值模拟。分析揭示了这次大暴雨的天气尺度背景和中尺度系统的发生和发展的结构及演变，结果表明：高低空急流的有利配合为暴雨过程提供环境条件，大暴雨出现在高空西风急流轴线出口区与低空西南风急流轴向出口区北侧之间；数值模拟看出：在强降水产生时，雨区上空存在较强的中-β尺度系统，该系统有强而窄的垂直上升运动、上下垂直的辐散辐合结构，强烈的对流不稳定，在对流层低层还存在对称性不稳定。低空急流提供充沛的水汽，并通过强而窄的上升运动向高层输送。     

夏季金塔绿洲风环流的数值模拟及结构分析

利用中尺度数值模式MM5，替换了模式第三重嵌套模拟域中金塔绿洲及周围地区与实际不符的植被类型，对2004年7月5日金塔绿洲效应进行了较为成功的模拟。模拟结果显示：白天绿洲是一冷源，这一现象可维持到3000m左右，临近地面沙漠绿洲温差最大，冷中心强度由低层向高层逐渐减弱；气压距平场低层为沙漠低，绿洲高，较高层则反之，转变发生在1300m。低层绿洲风盛行，随高度增加，辐散风渐弱；750hPa以上转为以背景风为主，存在向绿洲中心辐合的趋势；距平风场低层为辐散风，高层为辐合风，绿洲中部风速较小，越远离风场辐散（辐合）中心，风速越大；沙漠上为上升气流，绿洲基本上全为下沉运动所控制，但剖面图上显示绿洲上并不是只有一个闭合中心，且绿洲上、下沉运动的顶部高度也不一致，绿洲中心最低，两侧逐渐增高。最大下沉运动出现在绿洲边缘；绿洲低层分布着强度均匀的辐散区，而沙漠上则为零散辐合区，750hPa辐合区开始侵入绿洲，700hPa时绿洲基本为辐合区，绿洲边缘辐合最强，沙漠以辐散为主，分布少许辐合中心。比湿同湿位温具有相似特征，在一定高度以上，在下沉气流的作用和西风背景场的影响下等值线形成低槽形状，低槽中心从高层向低层、由西向东偏移。     

一次强降水天气过程的数值模拟

利用MM5中尺度非静力模式对2007年6月29日发生在贵州省的强降水天气过程进行数值模拟分析,并着重研究了强降水天气过程中伴随的云场及基本反射率的发展演变。结果表明:中尺度模式MM5对此次强降水过程有较好地模拟能力。高低层含水量高值区的发展演变基本一致,高值中心的出现与云水向雨水转化的时间一致。500hPa高含水量区的出现可加大低层的雨水含量,对降水的组织和维持有重要作用。模拟的雷达基本反射率因子能较好地反映强对流回波的生消演变,为强对流天气的临近预报提供一种有效的方法。     

对华北锢囚锋个例的数值模拟分析

运用非静力中尺度模式（ＭＭ５）对１９９８年１１月２０～２０日的华北锢囚锋形成过程进行数值模拟,结果表明：本次锢囚锋结构在空间尺度上小于典型温带气旋锢囚锋,降水落区与锢囚锋性质（暖性）有关,因此,潜热释放对锢囚锋的维持起一定的作用,去掉太行山后,锢囚锋形成的时间会偏早,地点偏西,强度偏弱,因此,太行山的存在对本次锢囚锋生成发展起至关重要的作用。     

第五代PSU／NCAR中尺度模式系数（MM5）介绍V：预报模式（MM5模块）

文章对ＭＭ５预报模块的结构,原理及主要功能作了较为详尽的介绍。为了考察模式对暴雨过程的预报能力,以１９９６年８月河北特大暴雨过程的预报能力,以１９９６年８月河北特大暴雨为例进行数值试验。试验结果表明：ＭＭ５模式可以正确地模拟这次大暴雨的直接影响系统及其环流背景形势的演变和发展,其暴雨中心的强度和落区与实际比较接近。     

2005年南京市PM_(10)浓度时间序列分析

根据南京市2005年的PM10日均浓度和气象观测资料,利用Maflab小波分析工具,对PM10浓度的年时间序列进行分析,得出了该地区PM10日均浓度的变化规律：2—5月较大,6-9月较小,10—12月较大;并且全年共有5个突变点。结合HYSPLIT4污染扩散模式,对污染源进行追踪,结果表明：造成南京市大气污染主要有局地污染物的排放和外来污染物的输送两种类型;在垂直方向上,污染物的长距离输送一直稳定在低层。     

98.7湖北特大暴雨的天气分析与降水模拟

1998年7月20～23日，湖北省南部发生了一次持续性特大暴雨过程，采用双向嵌套的非静力中尺度数值模式(MM5)对这次强暴雨过程进行初步模拟试验。结果表明，粗、细网格均能较好地模拟出雨带的走向和变动以及武汉地区的暴雨中心，尤其是嵌套域(细网格)模拟的降水强度比粗网格有明显改进，和实际观测结果更接近；另外，对引发这次特大暴雨的对流层低层的中尺度系统也能够很好地模拟出来。     

复杂地形下山谷风的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5,选用NCEP全球客观分析资料(1°×1°)和国内高空地面资料为初始场,采用张驰逼近边界条件和单一冰相水汽方案,模拟了河南省西部山区的复杂地形对2006年6月19日局地环流的影响,结果表明:太行山的南麓和熊耳山的东侧都有因地形热力作用而形成的山谷风存在。     

Numerical Simulation of Long-Term Climate Change in East Asia

A 10-yr regional climate simulation was performed using the fifth-generation PSU/NCAR Mesoscale Model Version 3 (MM5V3) driven by large-scale NCEP/NCAR reanalyses. Simulations of winter and summer mean regional climate features were examined against observations. The results showed that the model could well simulate the 10-yr winter and summer mean circulation, temperature, and moisture transport at middle and low levels. The simulated winter and summer mean sea level pressure agreed with the NCAR/NCEP reanalysis data. The model could well simulate the distribution and intensity of winter mean precipitation rates as well as the distribution of summer mean precipitation rates, but it overestimated the summer mean precipitation over North China. The model's ability to simulate the regional climate change in winter was superior to that in summer. In addition, the model could simulate the inter-annual variation of seasonal precipitation and surface air temperature. Geopotential heights and temperature at middle and high levels between simulations and observations exhibited high anomaly correlation coefficients. The model also showed large variability to simulate the regional climate change associated with the El Nino events. The MM5V3 well simulated the anomalies of summer mean precipitation in 1992 and 1995, while it demonstrated much less ability to simulate that in 1998. Generally speaking, the MM5V3 is capable of simulating the regional climate change, and could be used for long-term regional climate simulation.     

雷州半岛“07．8”致洪特大暴雨的数值模拟

利用中尺度非静力数值模式MM5,结合降水实况、红外卫星云图和雷达回波资料,对2007年8月8-11日发生在雷州半岛的致洪特大暴雨的形成机理进行了模拟分析和研究,包括雨量、动力热力特征、三维结构以及发展变化。结果表明,模拟雨带与实况位置吻合,中心强度与实况基本一致,强降水中心出现的时间略偏迟。此次强降水是由于受“帕布”减弱后的外围环流及其西南伸展的辐合槽带的天气形势影响,具有中尺度对流系统的特征。强降水落区与涡度场、散度场和垂直速度场有着较好的对应关系,强降水发生落区表现为明显的螺旋结构。在低层为正涡度区和负散度区,到中层后转为负涡度区和正散度区,强降水区域内低层辐合高层辐散,强烈的上升运动是导致强降水的主要原因．     

辽宁中部城市灰霾天气数值模拟

应用NCEP/NCAR再分析资料和MM5模拟分析了2010年冬季辽宁中部城市最严重灰霾天气时天气系统特征。应用CALPUFF模拟灰霾天气和2010年冬季沈阳、辽阳、本溪日平均PM₁₀浓度分布。结果表明：500 hPa位势高度场,辽宁处于弱暖脊的位置。850 hPa位势高度场辽宁受辐散、下沉气流的影响。地面风场上地面风向不一致,多受辐散气流影响。在垂直剖面风场,地面上方有明显的位涡高值上升区,高度较低。在地面至高空的温度廓线低空有明显的逆温、逆温层顶的高度较低。2010年12月19-21日沈阳、辽阳、本溪PM₁₀浓度分布向偏东、西北、东南方向发散,主要受地面风向影响。整个冬季平均PM₁₀浓度分布向偏南方向发散。     

MM5模式中不同对流参数化方案的数值模拟

MM5模式中有多种积云参数化方案可供选择,不同参数化方案及分辨率对降水预报有很大影响。本文利用4种积云参数化方案(GR,KF,BM,AK)对辽东半岛一次大暴雨过程进行试验,结果表明,不同的参数化方案,对强降水落点及强度的模拟,结果差别较大。模拟较好的是GR方案,最差的是AK方案;4种积云对流参数化方案模拟的海平面气压场差别较大,其中GR方案模拟出造成2005年第5号台风暴雨的高低压系统和中尺度气旋;粗网格采用一定的积云对流参数化后,可在一定程度再现一些中尺度特征;4种方案由于闭合假设不同,模拟的云物理特征存在很大差别,这种差别对各种天气要素的准确预报会产生一定的影响。     

陕北生态治理对当地降水影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5V3．5模拟了陕北地区两种植被改进方案对一次降雨过程的敏感性试验,结果表明,陕北植被改善后,能够使区域性降雨的雨带北移,平均降水量增加,降雨时间延长。另外,还分别从环流、大气稳定性、水汽条件、垂直运动等四个方面对上述变化的机理进行了分析,认为植被治理使背景环流的气旋性增强,低层大气不稳定范围向北增强扩展,高空风场辐合汇集的水汽增多,同时垂直上升运动有所增强,导致局地雨带北移、降雨量增加、降雨时间延长。模拟结果同时表明,下垫面生态治理的范围和规模越大,上述影响也越显著。