CALPUFF在重庆市主城区空气质量预报中的初步应用.pdf
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1、目录 中文摘要I A b s t r a c t I I I 缩写符号对照表V 第一章绪论1 1 1 研究背景及意义1 1 2 大气扩散与质量模型的研究进展2 1 3 空气质量扩散模式的应用5 1 4 论文的研究内容5 第二章主城区空气污染特征及其与气象要素的关系7 2 1 主城区空气污染源排放特征7 2 2 主城区空气污染特征分析1 0 2 3 主城区空气质量和气象要素的关系1 4 2 4 本章小结2 0 第三章主城区空气污染预报系统构建及初步应用2 1 3 1 引言2l 3 2 主城区空气污染预报系统结构流程2 1 3 3 预报系统的初步应用2 3 3 4 典型风场模拟分析4 2 3 5
2、典型S 0 2 浓度场模拟分析4 5 3 6 本章小结4 8 第四章污染警报限值的设定4 9 4 1 空气污染警报的意义4 9 4 2 空气污染警报的作用5 0 4 3 国内外城市空气污染警报5 1 4 4 重庆市重污染的警报限值5 6 4 5 本章小结6 0 第五章全文总结及展望6 1 5 1 全文总结6 1 5 2 展望6 2 参考文献6 3 硕士期间科研成果6 7 致谢6 9 中文摘要 C A L P U F F 在重庆市主城区空气质量预报中 的初步应用 环境科学专业硕士研究生赵亮 指导教师陈刚才教授 中文捅要 重庆市是我国西南地区最大的重工业城市,同时也是我国最年轻的直辖市。 随着近年
3、来经济的快速发展,能源消耗增多,机动车保有量持续增长,加之当地 煤炭含硫量较高以及特殊的地理、气象条件,造成重庆市的大气污染比较严重。 多年的监测数据表明,重庆一直是我国空气污染比较严重的城市之一。严重的空 气污染不但威胁到人体健康,反过来还成为制约经济发展的重要障碍。随着环境 管理要求越来越高,监管部门不仅需要全面了解空气质量现状和演变规律,更需 要准确把握空气质量的未来发展态势,并在空气污染特别严重时及时发布预警, 以便达到保护居民身体健康,提高空气质量管理水平目的。 本研究利用2 0 0 0 2 0 0 5 年6 年间重庆主城区内的1 1 个空气质量自动监测点的 数据和相关的气象资料,对
4、S 0 2 、N 0 2 和P M l o 的时空变化规律进行了深入的研究; 以大气污染扩散模型软件C A L P U F F 结合中尺度气象模式M M 5 开展了空气污染的 模拟和预报研究;结合国外的空气污染警报实例以及我国的环境标准和重庆的特 殊情况,提出了按A P I 空气污染指数进行分级警报的建议。具体研究内容包括以 下三个方面: ( 1 ) 通过对2 0 0 0 2 0 0 5 年空气自动监测数据的分析,S 0 2 、N 0 2 以及P M l o 的 浓度呈现逐年降低的趋势;空气污染的月变化特征显示,主城区的空气污染状况 在冬春季较为严重,夏秋季较轻,表现出明显的季节变化特征,这与
5、不同季节气 象条件的差异有较大的关系;从空间分布情况来看,主城区中的北碚、渝北两区 的空气质量状况较好,渝中、大渡口等核心区的空气质量较差。气象要素与空气 污染指数的相关分析表明,风速的增加、降雨量的增大以及气温的上升均能有效 的降低空气污染物浓度;而地面气压、相对湿度、云量和稳定度等也会对空气质 量产生影响。 ( 2 ) 构建了C A L P U F F 结合中尺度气象模式M M 5 的空气污染预报系统,用 于主城区风场和S 0 2 浓度分布场的模拟,模拟准确度能达到7 0 左右。 西南大学硕士学位论文 ( 3 ) 以空气污染指数标准( A P I ) 中的轻度污染、中度污染和重度污染的分
6、级标准来做为重庆市空气污染一级警报、二级警报和三级警报限值的建议不但容 易让公众接受,而且在经济上、公众承受力上都显示出一定的合理性,在实际中 可行。 关键词:C A L P U F F ;大气扩散模型;空气质量;模拟;预警 A b s t r a c t B a s i c A p p l i c a t i o no fC A L P U F F t oA i rQ u a l i t y Fo r e ca s ti nC h o n g q i n gU r ba nA r e a M a j o r :E n v i r o n m e n t a lSc i e n c e P o
7、 s t g r a d u a t e :L i a n gZ h a o S u p e r v i s o r :P r o f G a n gC a iC h e n A b s t r a c t C h o n g q i n gM u n i c i p a l i t yi st h el a r g e s ti n d u s t r i a lc i t yi nt h es o u t h w e s tr e g i o no f C h i n aa n dm e a n w h i l ei st h ey o u n g e s t m u n i c i p
8、a l i t yd i r e c t l y u n d e rt h ec e n t r a l g o v e r n m e n to fC h i n a W i t hr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n ti nr e c e n ty e a r s ,t h es h a r pr i s e i ne n e r g yc o n s u m p t i o n ,c o n t i n u o u si n c r e a s ei nt h en u m b e ro f v e h i c l e s ,p l u
9、 sm a i nu s eo f s u l p h u rc o a l s ,s p e c i a lg e o g r a p h i ca n dm e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n s ,a t m o s p h e r i cp o l l u t i o n i nC h o n g q i n gi ss p e c i a l l ys e r i o u s C u r r e n t l y , C h o n g q i n gh a sb e c o m eo n eo fC h i n e s e c i t
10、 i e ss u f f e r i n gt h em o s ts e r i o u sa i rp o l l u t i o n S e r i o u sa i rp o l l u t i o nn o tj u s tt h r e a t e n s h u m a nh e a l t h ,b u ta l s ob e c o m e st h ei m p o r t a n tb a r r i e rr e s t r i c t i n ge c o n o m i cd e v e l o p m e n t T h e r e f o r e ,i ti
11、sv e r yn e c e s s a r yt oc o m p r e h e n s i v e l ya n dc l e a r l yk n o wt h et r e n dt oa i r p o l l u t i o nc h a n g e si nc e n t r a ld o w n t o w no fC h o n g q i n gM u n i c i p a l i t y , a c c u r a t e l yf o r e c a s t f u t u r ea i rq u a l i t ya n dt i m e l yr e l e
12、a s ee a r l yw a r n i n gw h e nt h ea i rp o l l u t i o ni ss p e c i a l l y s e r i o u sS Oa st oa c h i e v et h ep u r p o s eo fp r o t e c t i n g r e s i d e n t s h e a l t h ,i m p r o v i n g e n v i r o n m e n t a la w a r e n e s so ft h ep u b l i ca n de n h a n c i n ga i rp o l
13、 l u t i o nc o n t r 0 1 T h i ss t u d yh a su t i l i z e dt h ed a t af r o m11a u t o m a t i cm o n i t o r i n gp o i n t sf o ra i rq u a l i t y a n dr e l e v a n tm e t e o r o l o g i c a ld a t ai nc e n t r a ld o w n t o w no fC h o n g q i n gM u n i c i p a l i t y d u r i n g2 0 0
14、0a n d2 0 0 0 5 ,d e e p l ys t u d i e ds p a c e - t i m ec h a n g el a w so f9 0 2 ,N 0 2a n dP M l 0 , d e v e l o p e da i rp o l l u t i o nf o r e c a s t i n gr e s e a r c hb yc o m b i n ga t m o s p h e r i cp o l l u t i o nd i f f u s i o n m o d e ls o f t w a r eC A L P U F Fa n dm e
15、 s o s c a l em e t e o r o l o g i c a lm o d e lM M 5 ,a n dp r o p o s e d t h es u g g e s t i o no fg r a d e da l a r ma c c o r d i n gt oa i rp o l l u t i o ni n d e x ( A P I ) i nc o m b i n a t i o n o ff o r e i g na i rp o l l u t i o na l a r me x a m p l e sa sw e l la sC h i n a Se
16、n v i r o n m e n t a ls t a n d a r d sa n d s p e c i a l c i r c u m s t a n c e so fC h o n g q i n g T h e s p e c i f i c r e s e a r c hc o n t e n t si n c l u d et h e f o l l o w i n gt h r e ea s p e c t s : ( 1 ) T h r o u g ha n a l y s i s o fa i ra u t o m a t i cm o n i t o r i n gd
17、a t ai n2 0 0 0 2 0 0 5 ,t h e c o n c e n t r a t i o n so fS 0 2 ,N 0 2a n dP M l os h o wt h ed o w n t r e n dy e a rb yy e a r ;m o n t h l y c h a n g ef e a t u r e so fa i rp o l l u t i o ns h o wa i rp o l l u t i o nc o n d i t i o n so ft h ec e n t r a ld o w n t o w n a r es e r i o u
18、si ns p r i n ga n dw i n t e r , l i g h ti ns u m m e ra n da u t u m n ,s h o w i n go b v i o u ss e a s o n a l I I I 西南大学硕士学位论文 v a r i a t i o nf e a t u r e s T h i si sg r e a t l yr e l a t e dt ot h ec h a n g e si nm e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n si n d i f f e r e n ts e a
19、s o n s ;s e e i n gf r o ms p a t i a ld i s t r i b u t i o n ,t h ea i rq u a l i t yo fB e i b e ia n dY u b e i d i s t r i c t si nc e n t r a ld o w n t o w ni sg o o d ;t h ea i rq u a l i t yo ft h ec o r ed i s t r i c t si n c l u d i n g Y u z h o n ga n dD a d u k o u d i s t r i c t si
20、 sp o o rC o r r e l a t i o na n a l y s i so fm e t e o r o l o g i c a le l e m e n t s a n da i rp o l l u t i o ni n d e xs h o w st h er i s e i nt h ew i n ds p e e d ,t h ep r e c i p i t a t i o na n dt h e t e m p e r a t u r ec a ne f f e c t i v e l yr e d u c ea i rp o l l u t a n tc o
21、n c e n t r a t i o n ;g r o u n da t m o s p h e r i c p r e s s u r e ,r e l a t i v eh u m i d i t y , c l o u da m o u n ta n ds t a b i l i t yw i l la l s oi n f l u e n c e t h ea i rq u a l i t y , a n dt h e i ri n f l u e n c e sa r er e l a t i v e l yc o m p l e x ( 2 ) T h ed e g r e eo
22、 fa c c u r a c yo fa i rp o l l u t i o nf o r e c a s t i n gs y s t e mc o m b i n i n g C A L P U F Fa n dm e s o s c a l em e t e o r o l o g i c a lm o d e lM M 5c a i lr e a c h a b o u t7 0 i np r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s T h i ss y s t e mi s f u r t h e ra p p l i e di nt h ep
23、 r o c e s so fw i n df i e l ds i m u l a t i o n a n a l y s i sa n dS 0 2c o n c e n t r a t i o nf i e l d s i m u l a t i o na n a l y s i s T h es i m u l a t i o nr e s u l ti s b a s i c a l l ym a t c h e d w i t hp r a c t i c a lc o n d i t i o n s T h i ss y s t e m c a nn o to n l yb em
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- CALPUFF 重庆市 城区 空气质量 预报 中的 初步 应用
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