边界层物理过程对太原冬季静稳天气细颗粒物浓度的影响

摘要

准确的空气质量数值预报模式依赖于精确的气象条件模拟,尤其依赖于大气边界层的准确模拟.为理解边界层过程如何影响空气污染物的传输与混合,利用WRF-Chem模式不同边界层方案进行敏感性试验,针对山西冬季典型静稳天气,对地面温度场、地面风场、PM2.5浓度及边界层内部的动力和热力层结进行模拟分析,并与观测资料进行对比,分析不同PBL方案对于气象要素和PM2.5浓度分布的模拟能力,探讨边界层内部热力层结和湍流输送差异对PM2.5浓度模拟的影响.结果表明:2种边界层方案均能较好模拟出冬季静稳天气背景下地面温度、风速及PM2.5浓度的空间分布和日变化特征,气温模拟的较大误差主要出现在夜间,而地面风速和PM2.5浓度的模拟结果在午后误差较大;相对于YSU方案,局地MYJ方案模拟的温度、风场和PM2.5浓度的误差更小,模拟结果更接近于实况观测.地面PM2.5浓度的模拟误差可能与近地面逆温层、混合层及地面风速等的模拟误差有关;不同边界层参数化方案导致的边界层内热力层结和湍流输送的模拟差异,可能是影响近地面PM2.5浓度模拟差异的主要原因;夜间MYJ方案逆温层厚度较厚,地面PM2.5模拟浓度较低;午后MYJ方案混合层高度较低,加之地面风速较弱,导致地面PM2.5模拟浓度较高.