京津冀地区大气边界层环流和污染物扩散的模拟研究

• 作 者: 刘树华 缪育聪 郑亦佳 王姝
• 机 构: 北京大学物理学院大气与海洋科学系,北京,100871
• 出 处: 第五届全国大气边界层物理和大气化学学术研讨会
• 发表日期: 2014年9期
• 关键词: WRF模式 FLEXPART模式 京津冀地区 大气边界层高度 海陆风环流 山谷风环流 城市热岛环流 污染物扩散

　　京津冀地区位于我国的华北平原，是我国重要的政治、经济和文化中心。整个京津冀地区东临渤海湾，北面和西面背靠燕山山脉和太行山脉；复杂的地形和下垫面情况使得该地区的低层受到了海陆风、山谷风和城市热岛环流的共同影响。这些局地大气边界层环流对京津冀地区的大气边界层结构、区域气候和环境都产生了很大的影响，这些影响直接关系到该地区的可持续发展。为了了解京津冀地区的局地大气边界层环流特征、城市化对局地气候和环境的影响，利用中尺度大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)和大气扩散模式FLXEPART(The FLEXible-PARTicle dispersion model)对京津冀地区大气边界层环流和污染物扩散进行了数值模拟研究。研究结果表明：(1)白天在城市的上空存在较强的垂直运动—这些因为城市下垫面的热力、动力作用而形成的 “垂直扰乱”现象，这一现象对城市边界层中污染物的扩散产生重要作用；(2)京津冀地区城市热岛环流与太行山、燕山山脉所形成的山谷风环流相互作用形成复杂的多圈环流特征，并由此形成复杂的局地大气边界层性质，对京津冀区域污染物的输送具有重要影响；(3)京津冀地区的局地大气边界层环流之间可以相互影响和耦合，白天，海风环流和谷风环流可以相互促进和增强，在京津冀地区上空形成一个巨大的逆时针环流；夜间谷风环流将会转变为山风环流，并抑制海风向内陆的推进，减弱海风环流；深夜，海风环流将被陆风环流所替代，并且与山风环流相互耦合；(4)大气边界层高度对污染物在垂直方向上的输送和扩散至关主要；(5)海风和山谷风环流对大气边界层高度的抬高作用有利于京津冀地区大气污染物的垂直输送。京津冀地区流场、边界层高度和污染物扩散特征如图所示。