第1章 绪论 1
1.1 我国大气环境状况 1
1.2 大气环境模拟方法 3
1.3 大气环境模式进展 4
1.3.1 大气输送扩散模式 4
1.3.2 大气酸沉降模式 6
1.3.3 光化学烟雾模式 6
1.3.4 大气细颗粒物模式 8
第2章 区域大气环境模拟系统 10
2.1 引言 10
2.2 系统框架 11
2.3 区域气象模式 11
2.3.1 中尺度气象模式MM5 11
2.3.2 中小尺度气象模式TAPM 15
2.3.3 新一代中尺度天气预报模式WRF 19
2.4 大气环境模式 20
2.4.1 平流输送 21
2.4.2 瑞流扩散 21
2.4.3 干沉积 22
2.4.4 气相化学 32
2.4.5 液相化学和湿清除 35
2.4.6 无机气溶胶化学 38
2.4.7 二次有机气溶胶化学 42
2.4.8 海盐气溶胶 45
2.4.9 沙尘气溶胶 48
2.4.10 气溶胶表面非均相化学 53
2.4.11 自然源排放 54
2.4.12 汞化学 56
2.4.13 二氧化碳的源汇和转化 57
2.5 工程化模式 58
2.5.1 气相化学模式简化 58
2.5.2 无机气溶胶模式简化 59
2.5.3 二次有机气溶胶模式简化 59
2.5.4 液相化学模式简化 60
2.5.5 湿清除过程简化 60
第3章 区域大气复合污染模拟 61
3.1 模式性能分析 61
3.1.1 干沉降子模式分析 61
3.1.2 气相化学子模式分析 70
3.1.3 无机气溶胶化学子模式分析 73
3.1.4 非均相化学子模式分析 77
3.1.5 汞化学子模式分析 80
3.1.6 综合性能检验 83
3.2 大气酸沉降模拟 85
3.2.1 典型酸雨事件模拟 85
3.2.2 全国大气沉降模拟 88
3.2.3 华东大气沉降模拟 91
3.2.4 长三角大气沉降模拟 94
3.3 光化学烟雾模拟 96
3.3.1 珠三角区域光化学模拟 96
3.3.2 城市光化学烟雾模拟 98
3.4 细颗粒污染模拟 100
3.4.1 长三角地区霾天气的时空分布特征 100
3.4.2 一次典型持续霾天气过程的模拟 102
3.5 大气汞污染模拟 104
3.5.1 模拟方案 104
3.5.2 不同形态汞化物的浓度 104
3.5.3 三类汞化物的干沉降量 109
第4章 区域气候化学模拟系统 113
4.1 引言 113
4.2 系统结构 115
4.3 区域气候模式 116
4.3.1 区域气候模式RegCM2 116
4.3.2 区域气候模式RegCM3 117
4.3.3 区域气候模式RegCM4 117
4.4 大气化学模式 117
4.4.1 排放过程 119
4.4.2 输送过程 123
4.4.3 沉积过程 123
4.4.4 化学过程 123
4.4.5 辐射强迫 126
4.4.6 模式耦合技术 130
4.5 模式验证 131
4.5.1 气相化学模式性能分析 131
4.5.2 气态物模拟性能检验 138
4.5.3 气溶胶模拟性能检验 154
第5章 大气化学与气候相互作用模拟 169
5.1 对流层臭氧辐射效应模拟 169
5.1.1 1900年我国对流层臭氧分布 169
5.1.2 1995年我国对流层臭氧分布 169
5.1.3 1900—1995年对流层臭氧变化引起的辐射强迫 171
5.2 硫酸盐气溶胶气候效应模拟 172
5.2.1 硫酸盐气溶胶的直接气候效应 173
5.2.2 硫酸盐气溶胶的间接气候效应 176
5.3 硝酸盐气溶胶气候效应模拟 179
5.3.1 硝酸盐气溶胶的直接气候效应 179
5.3.2 硝酸盐气溶胶的间接气候效应 182
5.4 黑碳气溶胶气候效应模拟 186
5.4.1 黑碳气溶胶的直接气候效应 186
5.4.2 黑碳气溶胶的间接气候效应 190
5.4.3 黑碳-云滴内部混合半直接效应 193
5.5 沙尘气溶胶气候效应模拟 197
5.5.1 沙尘气溶胶的间接辐射强迫 197
5.5.2 沙尘气溶胶的间接气候效应 198
5.6 海盐气溶胶气候效应模拟 200
5.6.1 模拟方案 200
5.6.2 海盐气溶胶的空间分布 200
5.6.3 海盐气溶胶的光学厚度与直接辐射强迫 203
5.6.4 海盐气溶胶的直接气候效应 207
5.7 气溶胶和东亚季风的相互影响 208
5.7.1 东亚人为气溶胶的模拟 208
5.7.2 气溶胶引起的气候因子变化 211
5.7.3 气溶胶对东亚季风的影响 213
5.7.4 东亚季风对气溶胶的影响 215
5.8 东亚冬季风对气溶胶分布的影响 218
5.8.1 强弱冬季风年的选取 218
5.8.2 模拟结果评估 219
5.8.3 强弱季风年个例模拟分析 222
第6章 区域空气质量模拟系统 226
6.1 引言 226
6.2 区域空气质量模拟系统结构 227
6.2.1 模拟系统的构成 227
6.2.2 模式计算条件 228
6.3 区域气象模式 228
6.3.1 客观分析模式 229
6.3.2 风场调整模式 230
6.3.3 大气边界层模式 232
6.4 局地空气质量模式 237
6.4.1 平原地区模式 237
6.4.2 山区复杂地形模式 241
6.4.3 沿海复杂地形模式 245
6.5 区域空气质量模式 254
6.5.1 拉格朗日K模式 254
6.5.2 欧拉K模式 258
6.5.3 分段烟流模式 261
6.5.4 区域模式与局地模式的嵌套 262
6.6 大气环境容量模型 263
6.6.1 概念 263
6.6.2 理想大气环境容量 263
6.6.3 现实大气环境容量 264
第7章 空气质量模拟与环境影响评估 267
7.1 平原地区空气质量模拟 267
7.1.1 模式系统应用设计 267
7.1.2 上海地区电厂群环境影响分析 268
7.2 山区复杂地形空气质量模拟 270
7.2.1 地形预处理 277
7.2.2 电厂群大气环境影响模拟 277
7.3 沿海地区生物气溶胶扩散模拟 282
7.3.1 RegAQMS应用设计 283
7.3.2 气象场模拟评估 285
7.3.3 源排放类型对生物气溶胶浓度的影响 286
7.3.4 物理和生物过程对生物气溶胶浓度的影响 291
7.3.5 生物气溶胶浓度的模拟和风险等级评估 296
7.4 大气环境容量规划应用实例 302
7.4.1 环境质量控制目标 302
7.4.2 参与规划计算的污染源 303
7.4.3 环境容量计算方案 303
7.4.4 环境容量计算结果 304
7.4.5 污染减排方案的环境效益分析 312
第8章 展望 317
8.1 非区域尺度大气环境问题 317
8.1.1 小尺度污染扩散 317
8.1.2 城市尺度大气污染 318
8.1.3 全球大气污染输送 319
8.2 大气环境模式的发展 320
8.2.1 新技术在大气环境模式中的应用 321
8.2.2 空气质量和气象耦合模式 323
8.2.3 大气化学和气候耦合模式 324
8.2.4 地球系统模式 325
参考文献 326
索引 344