北京城市大气环境污染机理与调控原理

该文主要介绍了科技部国家重点基础研究发展规划项目“首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理及调控原理”大气分项目的研究成果。项目分别于2001年和2003年重点开展了BECAPEX科学试验(Beijing City AirPollution Experiment)。BECAPEX试验同步进行城市边界层气象与大气化学观测,通过卫星遥感、地面观测,即城市空间和地面以及点与面结合的技术途径,以揭示北京城市污染“空气穹隆”大气化学结构特征及其变化规律,为城市环境大气动力-化学模式提供基本科学参数,给出城市边界层大气物理化学过程综合模型,为提高城市环境大气物理-化学过程耦合模式的准确性和可靠性提供科学依据。该项目揭示了北京城区和城近郊区城市边界层结构与湍流特征,城市大气污染垂直结构特征;发现了城市大气污染空间结构多尺度特征,其中包括大气污染源影响和城市热岛多尺度特征;揭示了城市大气重污染过程周边源影响域,以及北京及周边地区气溶胶影响域和区域气候响应;提出了北京市典型污染源排放清单;发展了城市气象模式系统,包括冠层模式、街谷环流和热力结构以及城市高大建筑群周围风环境数值模拟;发展了空气质量模式技术,包括二次气溶胶模拟试验、北京地区SO2污染的长期模拟及不同类型排放源影响的计算与评估、影响北京地区的沙尘暴输送模拟、区域化学输送模式中NOx和O3源示踪法,城市尺度的大气污染CAPPS模式及统计模型的应用、大气污染及紫外辐射数值预报模式和CMAQ-MOS空气质量预报方法;改进了美国公共多尺度空气质量预报模式,建立了CMAQ-MOS区域空气质量动力-统计模型预报模式,以及发展的源同化技术,突破了当前空气质量模式技术“瓶颈”,使模式预报准确率明显提高。