边界层方案对南京地区PM2.5浓度模拟的影响

• 作者: 王安庭 李煜斌 赵纯 杜秋燕 王晓东 高志球
• 来源期刊: 中国环境科学
• 关键词: 数值模拟 边界层参数化方案 WRF-Chem PM2.5 南京
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 大气污染与控制|Air Pollution Control
• 页码范围: 2977-2992
• 页数: 16页
• 分类号: X511
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-6923.2021.07.001

摘要

基于WRF-Chem空气质量模式采用YSU、MYJ、MYNN2、ACM2,4种边界层方案和基于ACM2的敏感性实验方案ACM2R2(模式最低6层的湍流扩散系数阈值改为2m2/s)和ACM2R5(模式最低10层的湍流扩散系数阈值改为5m2/s),对南京地区冬季出现的一次天气污染过程进行模拟,分析了不同边界层方案对南京地区PM2.5浓度模拟的影响.结果表明,6种方案对地面气象要素和风温湿廓线的模拟显示了较为合理的日变化特征及高度变化趋势,不同边界层方案之间气象要素差异较小.各方案均较好地模拟出了边界层高度逐日变化和日变化特征,以及PM2.5浓度随时间的变化趋势,但是YSU、MYJ、MYNN2和ACM2,4种边界层方案在夜间对PM2.5浓度的模拟均存在较大程度的高估,而ACM2R2和ACM2R5在ACM2的基础上显著地降低了 PM2.5浓度,甚至转为低估.从整个时段的偏差上看,ACM2R2最接近观测值.这是由于ACM2R2夜间湍流扩散系数较高,更利于源于地表的污染物向上扩散,使得ACM2R2方案在夜间相比原ACM2方案模拟所得的地表PM2.5浓度更低,从而改善了原方案高估的现象.ACM2R5夜间湍流扩散系数更高,后期扩散过强从而产生较大低估.这些结果表明湍流扩散系数的不同是PM2.5浓度模拟差异的重要原因,准确地参数化边界层方案夜间湍流扩散系数对于提高PM2.5浓度模拟的准确度十分必要.