应用双向耦合的WRF-CMAQ模型研究排放控制策略对长三角地区PM2.5及O3浓度的影响

摘要

由于快速的城市化和工业化，长三角地区近几十年来遭受了严重的大气污染。为防治大气污染，国务院于2013年9月颁布了“大气污染防治行动计划”，要求到2017年，长三角地区PM2.5年均浓度要同比2103年降低20％。本文以长三角地区为研究区域，通过采用地理信息系统技术(GIS)，将高分辨率的当地排放清单整合到全国排放清单中来产生排放源清单。本研究应用双向耦合的WRF-CMAQ模型，计算并评估不同排放控制策略对长三角地区PM2.5和O3浓度的影响。结果表明，在实施对工业、电力和交通行业设置的四个排放控制策略下，长三角地区模拟的PM2.5浓度年平均下降百分比，四个城市中杭州市最高（从-9.7％至-20.1％），其次是南京市（-8.2％至-18.7％）、上海市(-7.4％至-15.8％)和合肥市（-6.1％至-13.8％）。在最严格排放控制策略下，四个城市中只有杭州市能达到“十二五”规定的PM2.5浓度20％的削减目标。敏感性实验表明，冬季居民源排放对PM2.5浓度贡献最大，其次为农业源、工业源、交通源以及电力源。另一方面，O3的模拟结果表明，由于O3对NOx和VOCs削减有着非线性及复杂的响应过程，不同季节和不同城市在不同排放控制策略下，长三角地区模拟的O3浓度的变化不同。例如，对工业、电力和交通行业的排放控制在7月份（夏季）降低了O3浓度，但在其他季节（1月，4月和10月）升高了O3浓度。类似的结果可以从敏感性实验中得到。未来需要进一步研究不同的排放控制策略对O3浓度的影响。结果还表明，为了实现“十二五”规划的PM2.5和O3减排目标，对周边地区实施联防联控同样重要。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外污染物来源解析进展

1．2．1 受体模式

1．2．2 物种标记法

1．2．3 数值模式

1．3 排放政策对空气质量影响研究

1．4 研究内容及研究意义

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究意义

1．5 技术路线

2 研究方法

2．1 数值模型

2．1．1 双向耦合WRF-CMAQ模型介绍

2．1．2 双向耦合模型系统设置

2．1．3 研究区域网格设置

2．2 监测数据

2．3 排放清单

3 长三角地区案例模拟及结果验证．

3．1 气象条件验证

3．2 大气污染物模拟验证

3．3 本章小结

4 长三角地区减排情景模拟分析

4．1 预设情景模拟研究

4．1．1 减排情景设置

4．1．2 减排情景PM2．5 和O3浓度变化空间分布

4．2 敏感性案例分析

4．2．1 敏感性实验设置

4．2．2 敏感性实验PM2．5 和O3浓度变化空间分布

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

作者简历及在学期间取得的科研成果