大气环境建模与仿真技术

概述了大气环境建模与仿真技术领域的发展历程和技术现状,阐述了大气环境建模与仿真的关键基础技术,包括综合自然环境概念参考模型、大气环境建模技术、动态大气环境仿真技术、环境数据表示和交换技术、主环境库技术、环境剧情生成技术、大气环境对武器装备的影响仿真及评估技术、基于分布网络的大气环境仿真技术、虚拟现实技术、大气环境建模与...     

东亚地区二氧化碳体积分数变化特征

利用2004年以来东亚地区10个本底观测站大气φ(CO₂)观测资料,分析了各站大气φ(CO₂)的变化特征及其各站之间的差异,讨论了下垫面特征、源汇作用等对φ(CO₂)变化的影响.结果表明:10个本底站大气月均φ(CO₂)有明显的季节变化,高值多出现在冬春等寒冷季节,而低值则多出现在6—9月,属于北半球的夏季;大气φ(CO₂)日变化趋势较为一致,15时(当地时间)前后达到全天最低,随后φ(CO₂)升高,并在日落后继续积累,至清晨7时(当地时间)前后达到全天最高,之后φ(CO₂)随着太阳辐射的增强而逐渐降低,且平均φ(CO₂)水平与下垫面植被量成反比,φ(CO₂)日变化的幅度与下垫面植被量成反比.作为全球基准站之一的瓦里关山站,2004—2008年φ(CO₂)年均值逐年增加,年增长率为2.28×10^-6/a.     

2009年北京市春季大气颗粒PM_(2.5)和黑碳浓度变化特征

为了评价奥运会后车辆限行、施工减少等措施对北京市大气环境质量的影响,利用黑碳仪和颗粒物在线观测仪,于2009年4月26日—5月16日对北京市大气悬浮颗粒PM2.5质量浓度,2009年4月21日—5月21日对黑碳浓度实行连续观测,采用SPSS11.5和EXCEl2003对数据进行统计分析,获PM2.5和黑碳的日均值、小时均值和观测时段内小时均值的连续变化资料。结果表明:观测时段内PM2.5浓度日均值为(9.3±0.2)μg/m3,低于北京市以往同期记录,达到美国EPA的PM2.5推荐标准。黑碳浓度的日均值为(2319±18)ng/m3,低于我国其他城市和北京市历史记录。说明北京市实行的污染源控制手段收到了明显效果。PM2.5浓度呈现周变化趋势,日变化表现两个峰值。黑碳浓度日变化为一峰一谷,未出现以往研究的两个峰值,推测可能受晚间车辆和烹饪活动的影响,晚间峰值被次日升高趋势遮盖。     

东亚地区硝酸盐湿沉降的数值模拟

利用多尺度空气质量模式系统(RAMS-CMAQ),模拟了2005年东亚地区降水和硝酸盐湿沉降的时空分布。模拟结果显示:1月份湿沉降主要分布在我国长江以南地区和日本海,最大值出现在云南、广西、贵州及日本松江附近海面,可达600mg/m2以上;4月份沉降量最小,主要分布在我国东北、华东、西南和华南地区以及泰国等,最大值在350mg/m2以上;7月份分布最广,最大值达650mg/m2以上;10月份酸沉降主要分布在我国西南等地区和东南亚地区,最大值达600mg/m2。     

奥运会期间北京NO_2浓度时空分布特征分析

通过5个有代表性站点2008年7月10日—8月31日的NO2浓度的地面实测数据,分析了北京城市区域NO2浓度的时空特征,讨论了奥运会期间相关政策措施对不同污染源的控制效果。结果表明:NO2化学性质活跃、寿命短、反应速率快,其自身独特的化学性质制约了NO2在时空上的积累,因此在低层大气中浓度分布很不均匀,其随测点地理位置不同有较大的差异,有显著地时空分布特征,受不同性质不同形式的排放源排放条件的影响,局地变化性强。相关的空气质量保障措施的实施与控制力度大小对NO2排放产生不同程度的影响:奥运会举行期间,一系列空气污染管理决策和措施的实施行之有效,源控制效果较好。各站点间NO2浓度变化在空间上具有相对独立性。在1d的时间轴上,各测站NO2浓度变化均表现为相似的双峰型日变化,即NO2平均日变化各站点同时刻呈现城市区域尺度的同步性空间结构特征,各测站间NO2浓度变化的差异主要表现为两方面:局地排放源影响效应,反映不同测点局地污染影响特征差异;城市热岛效应,反应城郊热力差异。     

京津地区大气NO_2时空分布的模拟

利用一个三维化学输送模式系统RAMS-CMAQ对2007年8月14日—8月23日期间京津地区的大气NO2浓度进行了连续积分模拟,并利用美国NASA-AURA卫星的OMI探空卫星资料对模拟结果进行了验证,同时分析了不同气象条件下NO2浓度的分布特征。结果表明:模式模拟的该地区NO2浓度与卫星资料具有相当的一致性,说明模式系统能够合理的反映该地NO2浓度的分布特征和变化规律,同时气象条件对NO2浓度的空间分布有显著的影响。     

南京地区碳气溶胶的数值模拟研究

根据常规的SO2排放源资料以及NOx和HC交通源排放资料,建立了一种估算城市地区黑碳(BC)、有机碳(OC)源排放清单的方法,并利用此方法建立了南京地区碳气溶胶的源排放清单。同时运用NJU-CAQPS模式系统及二次有机气溶胶模式模拟分析了南京地区一次碳气溶胶(BC)、一次有机碳(POC)和二次有机气溶胶(SOC)的浓度分布特征。结果表明:在南京地区,机动车直接排放对城区一次碳气溶胶贡献率达到67.5%,机动车污染已成为主要来源;大气中的碳气溶胶浓度受到交通源(日变化)和气象条件(太阳辐射、温度、大气层结等)的共同影响;OC与BC的质量比冬季高于夏季,平均为2.62;SOC与OC的质量比夏季高于冬季,平均为19.8%。     

东亚地区春季有机碳气溶胶分布特征的初步研究

本研究利用一个区域三维化学输送模式模拟研究了东亚地区2001年春季有机碳气溶胶的输送与演变过程.有机碳气溶胶浓度的模拟值与TRACE-P和ACE-Asia观测期间获取的观测值相比,模拟值与观测值之间具有非常好的一致性,模式合理地反映了有机碳气溶胶浓度的时空分布.模拟结果表明,有机碳气溶胶柱含量的高值区(大于16 mg/m2)主要集中在长江中游和西南地区,黄河以南的我国大部分地区柱含量超过了7 mg/m2,并且4 mg/m2的等值线延伸到了西北太平洋深处.     

各向异性弹性波叠后逆时深度偏移

大量数据表明地下岩层的地震各向异性是普遍存在的。然而在常规偏移中，通常视地下介质为各向同性介质，这必然导致一定的误差。研究了各向异性弹性波的有限元逆时延拓算法及有关人工吸收边界条件等问题，实现了各向异性弹性波有限元逆时深度偏移系统。2个理论模型的自激自收资料实算表明，该系统能够清晰准确地进行偏移成像。另外，对这两个模型资料的各向同性移证实，常规各向同性偏移剖面上存在较大误差。     

最优化广义离散Shannon奇异核褶积微分算子地震波场模拟

本文运用广义离散Shannon奇异核褶积微分算子(GDSCD)计算波动方程的空间导数,推导了一阶和二阶GDSCD的具体形式,并提出了系数优化方法,即在频率域逼近平面波的真实导数,得到不同半径和采样下限的最优权系数。通过计算滤波响应分析算子精度,与多种数值方法进行了对比。模型试算结果表明,本文构造的最优化GDSCD方法模拟地震波具有高精度、高效率的特点。