基于WRF-CALPUFF哈爾濱市空氣質(zhì)量預(yù)測研究.pdf

1、哈爾濱是黑龍江省的省會(huì)城市，也是東北部的經(jīng)濟(jì)、政治、文化交流中心。隨著近年來工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人口數(shù)量的增長，使得全市的煤炭等能源的消耗量以及機(jī)動(dòng)車保有量不斷上升。大量的污染物排放到大氣中去，加之當(dāng)?shù)靥厥獾臍庀髼l件和地理環(huán)境，致使哈爾濱市的霧霾天氣頻繁發(fā)生。針對(duì)哈爾濱市日益嚴(yán)峻的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，開展哈爾濱市的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作勢在必行。
　　本研究采用WRF/CALPUFF耦合系統(tǒng)對(duì)哈爾濱市2013年采暖期、非采暖期的SO2、N

2、O2和PM2.5質(zhì)量濃度以及一次霧霾發(fā)生過程進(jìn)行模擬，建立哈爾濱市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)并進(jìn)行初步應(yīng)用，同時(shí)結(jié)合污染源濃度貢獻(xiàn)結(jié)果提出哈爾濱市大氣污染防控對(duì)策。
　　首先根據(jù)CALPUFF模型的輸入需要，對(duì)哈爾濱市2013年的污染源數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類，將哈爾濱市污染排放源中排放量較大并且煙囪高度相對(duì)較高的工業(yè)排放源劃分為高架點(diǎn)源，其余污染排放源以哈爾濱行政區(qū)劃的區(qū)和縣為單位劃分為面源。依據(jù) CALPUFF的輸入要求，設(shè)置不同類型污染源的

3、排放參數(shù)并建立哈爾濱市污染源排放清單。
　　其次，利用WRF/CALMET耦合模式對(duì)哈爾濱市不同時(shí)期（采暖期和非采暖期）的氣象條件進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果顯示：采暖期近地面以西南風(fēng)向?yàn)橹鳎遣膳谝詵|南風(fēng)和西南風(fēng)為主，風(fēng)向在近地面易受地形影響，遇山脈易產(chǎn)生旋風(fēng)，高空風(fēng)場不受地形影響幾乎保持不變。在采暖期，混合層高度較低，并且由于地面輻射使得逆溫現(xiàn)象十分明顯，逆溫層厚度很大，容易造成嚴(yán)重的污染天氣；在非采暖期，混合層高度很高，并且逆溫現(xiàn)象

4、發(fā)生較少且容易消失，所以不易造成污染天氣。采暖期和非采暖期的穩(wěn)定度等級(jí)在晚上都以穩(wěn)定的E、F為主，白天轉(zhuǎn)為中性C或不穩(wěn)定A、B。
　　再次，基于WRF/CALPUFF耦合模式建立哈爾濱市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)，通過對(duì)該系統(tǒng)的預(yù)報(bào)結(jié)果校驗(yàn)后，得出該預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)于哈爾濱市 SO2、NO2和PM2.5的預(yù)報(bào)效果較好，模擬結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果的相關(guān)性在0.7左右，說明該空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)的結(jié)果可基本反映出哈爾濱市的空氣質(zhì)量狀況。同時(shí)，利用該預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行初

5、步應(yīng)用，濃度模擬結(jié)果如下：在采暖期，SO2、NO2和PM2.5濃度整體較高，不同污染物的濃度最大值出現(xiàn)的區(qū)域各不相同；在非采暖期，哈爾濱市 SO2、NO2和PM2.5整體濃度都很低，均低于國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)哈爾濱市一次霧霾發(fā)生過程的模擬結(jié)果如下：在氣象方面，污染最嚴(yán)重的時(shí)期幾乎整日都是靜風(fēng)，并且平均混合層高度很低，使得污染物在水平和垂直方向都難以擴(kuò)散；在地形方面，由于市轄區(qū)的地勢較低，周圍山脈阻擋，使得污染物極易聚集在近地面，造成嚴(yán)重的霧