《MM5 CALPUFF模拟西安市SO2浓度特征研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MM5 CALPUFF模拟西安市SO2浓度特征研究（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、i 摘 要 随着 近年来西安市经济的快速发展，城市化和工业化水平不断提高， 能源消耗量和机动车保有量 的 日益增多，导致大量的污染物排放到空气中 。作为 历史悠久的世界文化名 城， 西安市 空气污染问题越来越受到人们的重视。 本 文 采用 中尺度气象模型 （ MM5） 和 空气质量预测模型 （ CALPUFF） 对西安市 2011年空气中 SO2 浓度进行模拟，并对 影响 模拟 环境 空气 SO2 浓度 的主要因素 进行分析。论文根据 CALPUFF 的 格式要求，将 西安市 SO2 排 放 量较大的源设置为点源， 排放量较小但是集中的排放源以区县为单位 设置为面源 ； 为了考虑 区域 污染物
2、 中尺度传输对西安的影响，收集关中地区 渭南、咸阳、宝鸡、铜川和商洛 SO2 的 排放源 数据 ；耦合 中尺度气象预测模型 （ MM5） 和 气象诊断模型（ CALMET）模拟 区域内的气象 场，并对 2011 年西安市的气象特征进行分析。 以夏季和冬季 为例选取 典型时段 ，使用 CALPUFF 对西安市 2011 年 SO2 浓度随时间的分布 进行数值模拟 ，并对浓度特征以及浓度与气象的关系进行分析。 气象场模拟结果 显示：受关中地区地形影响， 西安市地 面 易 产生旋转风 ；全年以 东北 -西南 为 主导风 向 ； 夜晚易形成逆温，冬季逆温层厚度较大、维持时间 较长 ，夏季 逆温层 较低
3、、 维持 时间较短；混合层高度 夏季最高， 其次为春季和秋季，冬季混合层高度最低 ； 西安市 全年晚上均 以 稳定 层结 E 和 F 级稳定度 为主 ，夏季白天以不稳 定 层结 A和 B 为主，冬季 白天 以中性 层结 C 和 D 为主，春、秋 两 季 介于 冬夏 之间。 对西安市 2011 年 夏季和冬季 SO2 模拟 结果 表明 ， 不同类型 SO2 排放源 对 地面 SO2浓度 贡献 比例 由大到小 依次 为西安市 面 源 排放 、 西安市点源 排放 和 关中 污染物中尺度 传输 ， 这 与排放量所占比例相反； 夏季和冬季模拟日均极大值， SO2 浓度的小时变化 显示出 面源 晚上 贡献
4、 比例最大，白天 贡献 下降 ， 西安市 点源在凌晨时的贡献比例较低， 白天的 贡献比例增加 ； 关中其他城市 排放 SO2 由于距离较远，对西安市地面 浓度贡献效率较低 ， 且 主要受区域主导风的影响 。 为降低西安城区 SO2 浓度，应 重视 城区生活源和小工业 源的排放量 ；对 新建 工业源，需充分考虑西安市地形和气象对 污染物 扩散的影响 。 关键词 ： 西安市 ， MM5/CALPUFF， SO2浓度 ， 数值模拟 ii Abstract With rapid development of economy in recent years, Xian has an continuous
5、 improvement in urbanization and industrialization. Also, an increasing number of energy consumption and vehicles lead to massive amounts of pollutant into the air. So, air pollution issue has more and more concern in this megacity of China . In this paper, the air quality dispersion model (CALPUFF)
6、 was used to simulate the concentrations of SO2 in Xian in 2011. Firstly, the emission data of SO2 source was collected. Based on CALPUFF, larger emission sources in Xian were set to point sources, and small emission sources were considered as aera sources with the district as a unit. Since air poll
7、ution transport from place to place, considering the impact of regional transmission, data of SO2 source in Guanzhong urban (including Weinan, Xianyang, Baoji, Tongchuan and Shangluo ) were also collected. Secondly, this study adopted the coupling system of MM5 and CALMET to product meteorological f
8、ield, and analyzed the meteorological characteristics of the study area. As an example, the CALPUFF model was used to simulate the dispersion of SO2 in summer and winter in Xian, and analyzed the characteristics of SO2 concentrations. The relationship between SO2 concentrations and meteorological al
9、so has been discussed. According to the simulated results of meteorological data, due to the special terrain of Guanzhong plain, surface wind field in Xian are always rotating, and the main wind direction are northeast or southwest. At night, it is apt to form the inversion which is thick and keeps
10、long time in winter, thin and shorter time in summer in Xian. The mixing height(MH) is the highest in summer, followed by spring and autumn, and is the lowest in winter. In Xian, atmopheric stratification are uaually stable (E and F stability) in night, but during the day they are unstable (A and B
11、stability) in summer while C and D stability in winter. On the basis of the simulated result of SO2 daily average concentrations, the contribution ratio of lower sources in Xian is the biggest, followed by higher sources, the contribution ratio of transportion from other cities is the smallest, whic
12、h are opposite with the proportion of SO2 emissions. For the daily maximum concentration, the hourly variation of SO2 concentrations shows that the contribution of lower sources is high in night, while higher sources is high during the day. Transportion from other cities is mainly affected by the wi
13、nd direction. Thus, in order to reduce SO2 concentrations in Xian, emissions of resident area and small industrial sources should be focused. For large industrial sources, the impact of terrain iii and meteorological condition on pollutant concentrations in Xian should be taken fully into account. K
14、ey words: Xian, MM5/CALPUFF, SO2 Concentration, Numerical Simulation iv 目 录 第一章 绪 论 .1 1.1 研究背景 . 1 1.2 研究 目的和意义 . 3 1.3 区域空气质量研究现状 . 3 1.3.1 监测 数据分析研究现状 . 3 1.3.2 数值模拟研究现状 . 4 1.4 研究 内容和技术路线 . 5 第二章 模 型 简 介 .7 2.1 空气质量模拟研究 方法 . 7 2.1.1 中尺度气象数值模式 . 7 2.1.2 空气质量模式 . 8 2.2 MM5 模式简介 . 10 2.2.1 MM5 模式模拟流程 . 10 2.2.2 MM5 模式基本方程 . 12 2.3 CALPUFF 系统组成 .
