高频湍流动能对城市街谷大气污染扩散影响的机制与模拟研究
编号:520
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更新:2025-03-31 10:20:55 浏览:3次
口头报告
摘要
城市低空环境气象时空分布特征及其影响机制是当前大气环境研究的热点问题。城市地表具有空间异质性的冠层结构导致复杂的大气湍流过程,是影响城市近地面大气污染物迁移扩散的关键机制。本研究基于不同频率的风速观测数据和湍流能谱理论,认为当风速观测的采样频率低于大气湍流耗散频率时,会导致数据中缺少更高频率及更小空间尺度的湍涡能量信息而造成对大气湍流动能的系统性低估,而当前常用的通过风杯观测数据所求得的湍流动能,对高频湍涡动能的低估大约在10 % - 37 %之间;其中冬季夜间的低估最严重,最大可达37 %,而夏季白天的低估最低,仅为10 %。针对这一现象,本研究提出了高频湍涡动能修正方案HTMC并引入WRF-Chem中的BouLac大气边界层湍流方案中,构建了考虑高频湍涡动能作用机制的Improved BouLac方案。进一步地,本研究选取东北沈阳城市群一次典型重雾霾污染事件作为典型案例进行敏感性实验,通过模拟结果与观测对比,证明引入HTMC修正后的Improved BouLac方案促进了近地面PM2.5和NO2的垂直扩散,其对城市近地面大气污染物浓度分布特征和扩散过程的模拟效果更好。相较于原模式,夜间PM2.5浓度的归一化模拟误差由23.77 %降低至6.18 %,NO2浓度的归一化模拟误差由16.30 %降低至5.67 %,有效改善了中尺度模式对近地面污染物浓度的高估问题。
关键词
湍流动能;采样截止频率;城市大气污染;WRF-Chem; 大气湍流参数化方案
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