《靜穩型重污染過程的大氣邊界層機理與模式套用研究》是依託北京大學，由張宏昇擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：靜穩型重污染過程的大氣邊界層機理與模式套用研究
- 項目負責人：張宏昇
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空氣污染問題涉及污染源、氣象條件等諸多因素，大氣邊界層直接影響污染物的時空分布。重污染過程多對應靜穩型天氣，穩定邊界層是大氣邊界層研究的科學難點，更是重污染過程邊界層機理研究的關鍵問題。.本申請結合我國重污染頻發的現實需求，利用大氣邊界層和大氣環境精細實驗資料，開展穩定邊界層理論和觀測法研究、重污染事件穩定邊界層結構和理化特徵研究，探討穩定邊界層結構與重污染的相互作用和影響，改進和發展適合華北地區的穩定邊界層參數化方案，驗證空氣品質預報模型。.本申請力圖在穩定邊界層相似性和參數化方案、弱湍流擴散屬性等方面有所突破。其成果將提升穩定邊界層研究能力和水平，揭示靜穩型重污染的邊界層機理，改進空氣品質預報模型和預報水平。研究結果具有重要的學術意義和實際針對性，可為華北區域空氣品質控制提供科學依據和基礎。
結題摘要
污染物的時空分布與大氣邊界層演變密切相關。伴隨重霾污染的靜穩型天氣、穩定邊界層、弱湍流運動是大氣邊界層領域的科學難點，也是解析重污染機理的關鍵問題。本研究在華北地區開展大氣邊界層和大氣環境綜合觀測，提出了大氣邊界層和大氣環境探測新技術和新方法，給出了大氣邊界層與重霾過程相互作用機理，發現了多層湍流隔板效應，揭示了重霾過程湍流作用機制，拓展了Monin-Obukhov相似性理論，給出了顆粒物通量-廓線關係，發展了邊界層和顆粒物湍流輸送參數化方案，並進行數值模式驗證。本研究利用天津氣象塔、華北北部大氣環境監測平台、北京城區和郊區大氣環境實驗場，實施大氣湍流和大氣環境長期觀測。在山東德州、河北滄州和保定等區域開展多次加強實驗，包括：大氣污染物湍流擴散示蹤物實驗，含顆粒物廓線的高分辨GPS加密探空實驗。同步收集華北地區大氣邊界層和大氣環境觀測資料。研發的氣壓脈動儀和細顆粒物湍流通量測量系統在多實驗站、多高度實現長期連續運行，性能指標均滿足要求。開展重霾過程與湍流運動相互作用機理研究。開發了湍流譜隙自動識別算法，區分動力和熱力作用，定義不同尺度的、可定量描述湍流間歇性的湍流間歇指數，給出湍流通量高估的修正依據。發現間歇湍流在污染消散階段對污染物濃度降低的作用；提出重霾過程存在多層湍流隔板效應，揭示了重霾過程與大氣邊界層的相互作用機制；拓展Monin-Obukhov相似性理論，給出了細顆粒物湍流通量-廓線關係及相應參數化方案；重新審視城市化與湍流間歇特徵、污染天氣的關係，對比輕、重污染天氣的湍流間歇特徵。給出顆粒物濃度時空分布與大氣邊界層演變的關係，提出確定大氣邊界層高度的新算法。發展了一種基於印痕模型和排放清單眼演華北平原PM2.5濃度的快速預報方法，解決污染物溯源難題。研究結果對提高空氣品質預報效果，理解重霾過程物理機理和邊界層過程有重要學術意義和套用價值。
