课题基金 / 基金详情

陆面参数的优化改进及其对空气质量模拟的影响

批准号:
42075181
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
樊琦
依托单位:
学科分类:
气候变化及影响与应对
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
樊琦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
陆-气交换过程是影响大气环境数值模式性能的关键点之一,而其中陆面参数的设定又是合理、准确再现复杂下垫面陆-气交换过程的重点。目前在大气环境模式中,许多陆面过程的参数(粗糙度长度Z0、城市分数项、城市形态参数等)都是作为常数处理,没有体现出时空差异性。本研究将致力:1)利用卫星遥感数据及城市规划勘测的城市结构数据,结合形态学方法改进广东省范围内主要植被及城市下垫面类型的Z0参数;2)选择城市形态复杂的超大城市(如广州),利用城市结构数据制作非均匀分布的城市分数项以及城市形态参数并耦合进城市冠层方案中;3)结合细化的排放清单、污染物监测数据及加强试验“走航车”立体监测数据,在模式模拟与验证的基础上,定量计算优化改进后的参数对空气质量模拟的影响。一方面探讨陆面参数对动力、热力、污染物浓度及污染物沉降汇过程的影响机制,另一方面为提升模式性能提供一定的技术支撑。
英文摘要
One of the most important things for numerical model performance is to reproduce the land-air exchange process reasonably and accurately, especially the setting of various land surface parameters. In most numerical models, a lot of land surface parameters, including roughness length (Z0), urban fraction (UF), urban morphology (UM) (building height and width), are all calculated as constants. That is to say, there is no space-time difference in the model for these parameters. This project will focus on: 1) Combined with the satellite data, building morphology data and observation data, and based on the morphological method, the localized Z0 data of vegetation and urban underlying surface will be established. 2) Choose super city with complex urban morphology (like Guangzhou), the detailed urban building data will be used to establish heterogenic UF and UM data which will be coupled in urban canopy scheme. 3) The refined emission data, air quality observations and the additional data from guided vehicle will be utilized to validate the model simulation results. And then the impacts of localized Z0, UF and UM parameters will be calculated through the numerical simulation model. On the one hand, the influence mechanism of land surface parameters to the local dynamics, thermal, air pollutant concentration fields and pollutant deposition processes will be discussed. On the other hand, this research can provide technological support for improving the model performance.
本项目利用卫星遥感反演数据、城市建筑物形态数据以及多种观测资料,基于形态学-遥感反演的方法,建立全国范围植被下垫面和广州市范围城市下垫面的本地化粗糙度长度数据集并改进到WRF-Chem模式中,定量评估这些关键下垫面参数对模式热、动力场及污染物沉降通量的影响,主要研究结论包括:1)我国植被下垫面粗糙度长度Z0高值主要位于森林类下垫面,可超过1m;农田、草地类的Z0值较小,低于0.5m,其余下垫面的Z0值介于两者之间。广州市城市下垫面Z0空间分布特征为中心城区明显大于其它区域,不同半经验模型计算得到的Z0值差异明显,大部分方案估算的区域Z0平均值均大于模式默认值(0.5 m)。2)将估算的Z0值应用于WRF-Chem模式后,10米风速(WS10)和地表温度(TSK)的改进效果较好,2米温度(T2)和相对湿度(RH)的改进效果不明显。3)Z0改进对动力场(10米风速、摩擦速度和边界层高度)的影响大于对热力场(2米温度、地表温度、感热通量和潜热通量)的影响,热力场各要素的改进比整体较小,而动力场的改进比和Z0改变量之间有较强的空间相关性,对10米风速有减小作用,对摩擦速度、边界层高度均有增加的作用;4)从对污染物浓度效果评估看,Z0对PM2.5和PM10模拟改进效果较好,对其它污染物(SO2、NO2、、O3)的改进效果不明显。对比气象要素和污染物浓度效果评估可知,Z0改进对气象要素的影响大于污染物浓度,其主要是通过影响气象场来间接影响污染物浓度。Z0改进对含氮化合物干沉降速率改进比影响最大的是HNO3,其次是NH3,对NO2、NO的影响较低。Z0改进对含氮化合物干沉降速率的影响大于含氮化合物浓度。大气总氮干沉降通量主要来源于HNO3和NH3,大气总氮及组分氮(HNO3、NH3)与Z0改变量之间有较强的空间相关性,Z0改进对总氮干沉降通量改进比影响范围为-10%~50%。
臭氧干沉降模型改进及未来情景下对农田产量影响的预测和评估
  • 批准号:
    42375182
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    樊琦
  • 依托单位:
海盐气溶胶对沿海地区大气复合污染影响的数值模拟研究
  • 批准号:
    91544102
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    樊琦
  • 依托单位:
华南沿海与内陆城市酸雨形成机理的对比研究
  • 批准号:
    41275100
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    86.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    樊琦
  • 依托单位:
华南沿海与内陆城市酸雨特征及生成机理的对比研究
  • 批准号:
    41175091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    樊琦
  • 依托单位:
国内基金
海外基金