一、兰州市城区稳定边界层变化规律的初步研究（论文文献综述）
刘娜娜[1]（2021）在《中国近海典型地区边界层气溶胶光学特性研究》文中提出气溶胶是大气重要的组成部分之一,虽然其在大气中的占比很小,但是由于其辐射效应在气候变化和评估中的不确定性,以及对环境和人类健康的影响,近年来受到广泛的关注。而气溶胶光学特性是气溶胶重要的物理特性,也是气溶胶研究的重点。沿海地区地理环境和气候环境复杂,环流形势受大尺度天气系统和局地海陆风环流（SLBC）控制,气溶胶来源有内陆、海洋、和混合型气溶胶,导致对沿海地区在不同气象条件下气溶胶光学特性的认识存在不确定性。客观准确的掌握沿海地区独特环境下的气溶胶光学特性,能够为开展沿海地区气溶胶气候环境效应和评估改进现有模式在沿海地区的模拟打下坚实的基础。气溶胶光学特性的探测和反演是研究大气气溶胶对环境污染、气候变化以及人类健康影响的重要基础。在气溶胶光学特性的研究中,与光学现象有关的参数大气边界层（ABL）结构特征、大气能见度（VIS）以及气溶胶粒子吸湿增长特性是重要的研究内容。本文对中国近海典型地区茂名和青岛大气边界层气溶胶展开相应研究,包括沿海地区不同环流形势下的大气边界层结构变化特征,不同气溶胶来源下的近地面气溶胶光学特性变化特征,主要取得的结论如下:（1）在对大气边界层结构的研究中,本文对不同复杂程度下的大气边界层高度的反演方法进行了适用性分析,并提出了一种利用探空数据的理查森数法（RI法）反演的大气边界层高度（BLH）结果作为约束条件,结合阈值法和梯度法进行BLH识别的新方法,该方法可以有效提高复杂边界层条件下BLH识别结果的准确性。进一步利用该方法分析了沿海地区不同环流形势影响下下大气边界层结构以及BLH的变化特征。研究表明在海陆风日,由于局地SLBC的影响,近海边界层存在复杂的分层结构,而当存在大尺度天气系统如台风外围环流的影响时,会破坏局地SLBC引起的对流现象,昼夜交替的局地空气上升、下沉运动减弱甚至消失,边界层内气溶胶受湍流影响混合加强,在整个ABL内气溶胶垂直分布逐渐趋于均匀态。（2）在对沿海地区近地面气溶胶光学特性的研究中,本文主要研究的是气溶胶粒子吸湿增长特性。本文基于能见度的潜在影响因素分析结果,提出了一个利用大气能见度（VIS）、相对湿度（RH）以及气溶胶子数浓度（PNC）观测数据反演气溶胶粒子的消光吸湿增长因子的反演算法。并将该方法应用在中国典型沿海的城市（茂名、青岛）不同气溶胶源的分析中,得出结论,认为海陆风环流导致的局地源对沿海地区的气溶胶性质变化影响不大。并得到了实验期间中国典型沿海城市茂名不同气溶胶源（局地源、外来输送源）的气溶胶消光吸湿增长因子模型。（3）利用气溶胶消光吸湿因子反演新算法,结合中国北方典型沿海城市青岛的长期观测数据,分析了青岛地区不同外来输送气溶胶源下（陆源、海源、混合源）的气溶胶消光吸湿增长特性。区分不同污染背景,研究青岛地区在不同污染背景以及不同外部输送源下的气溶胶吸湿因子模型,发现青岛地区在干洁背景下的气溶胶源主要是清洁的海洋型气溶胶。通过对比茂名以及青岛两地的差异,发现实验期间茂名地区污染的海洋型气溶胶吸湿增长特性与青岛地区的混合型海洋型气溶胶吸湿增长模型较接近。（4）利用辐射传输模型MODTRAN5进行了气溶胶光学特性的光学工程应用的初步探究,研究了自定义大气模型与MODTRAN5自带的大气模型下,天空背景辐射的仿真模拟,并与微脉冲激光雷达（MPL）观测的背景噪声进行了对比,发现自定义大气模型的模拟结果趋势与MPL的趋势一致性更好,说明自定义大气模型能有效提高天空背景辐射仿真模拟的结果的准确性。该研究结果为更好的了解沿海地区气溶胶光学特性对辐射强迫的影响,建立典型地区气溶胶模型,评估和改进现有模式在沿海地区的模拟打下了坚实的基础。
刘娜娜,罗涛,韩亚娟,杨凯旋,巫阳,张坤,翁宁泉,李学彬[2]（2021）在《台风外围环流对沿海地区大气边界层结构的影响研究》文中研究表明结合茂名外场观测数据以及气象要素再分析数据,对台风外围环流影响和局地海陆风环流（SLBC）影响下沿海地区的大气边界层（ABL）结构识别方法和特征规律展开研究。利用气象要素探空数据和微脉冲激光雷达（MPL）观测数据进行了大气边界层高度（BLH）识别方法的适用性分析,提出了一种新的基于微脉冲激光雷达的BLH识别方法,以有效提高复杂边界层结构情况下激光雷达识别BLH结果的准确性,进而分析了受大尺度和局地环流影响的ABL结构以及BLH的时空变化特征。结果表明:沿海地区在没有大尺度天气系统的控制时,局地SLBC的影响较为显着,会使ABL出现多层复杂结构,BLH表现出波峰和波谷交替出现的日变化规律;BLH开始增长的时间一般出现在白天的陆风-海风转换时刻,最大值一般出现在正午气溶胶层顶的位置,即2 km左右;BLH下降的时间通常伴随着夜间的海风-陆风转换,最小值一般出现在夜间残留层以下稳定边界层顶的位置,低至500 m左右。而台风外围环流控制下,局地SLBC引起的局地对流现象会被抑制,ABL昼夜交替的空气上升、下沉运动减弱甚至消失,整个ABL内气溶胶垂直分布较为均匀,BLH与气溶胶层顶基本重合,维持在2 km左右,BLH变化波动不大且没有比较明显的日变化规律。
苗世光,蒋维楣,梁萍,刘红年,王雪梅,谈建国,张宁,李炬,杜吴鹏,裴琳[3]（2020）在《城市气象研究进展》文中提出中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。
杨屹[4]（2020）在《基于城市冠层模式的兰州市沙尘污染数值模拟研究》文中进行了进一步梳理城市空气污染与人类生活息息相关,随着城市化进程推进、城市人口激增和对健康生活不断的新需求,城市空气污染问题受到越来越多的关注。针对大型城市和城市群的研究已经对城市空气污染过程有一定的理解,但复杂地形作用下的城市空气污染研究仍然是当前的重要问题之一。兰州是中国西北地区重要的工业城市,主城区为黄河穿过的河谷,是典型的山地城市,在特殊山地地形作用下及不断的城市化进程中,兰州空气污染具有新的变化。气象要素影响城市环境容量和空气扩散能力,尤其山地地区气象要素在地形作用下变化剧烈,决定了一定排放源条件下的空气污染物传输和分布。本文开展兰州空气污染数值模拟前,首先对模式模拟气象要素的能力进行检验,采用耦合不同城市冠层的WRF模式模拟了兰州地区两个天气过程,对比观测站点分析不同城市冠层模式模拟结果;其次将模拟效果较好的单层城市冠层模式耦合在WRF-Chem模式中,对兰州地区空气污染过程进行了数值模拟,分析城市冠层模式对空气污染及其气象要素的影响;最后利用耦合单层城市冠层模式的WRF-Chem模式,依据兰州地区的发展趋势对兰州新区建设和城区建筑物高度变化开展了敏感性试验,分析城市化进程对兰州空气污染的影响。得到以下主要结论:（1）不同城市冠层模式对兰州地区冬季降温和夏季高温两个天气过程的气象要素均有一定的模拟能力,但城乡表现不同,乡村站点的各要素模拟能力基本一致,城区站点模拟结果则存在差异。WRF、耦合单层城市冠层模式、耦合未考虑室内外能量交换的多层城市冠层模式和耦合考虑室内外能量交换过程的多层城市冠层模式的四种模式对城区2m气温的模拟均存在日间高温和夜间低温模拟能力的不足的问题,耦合城市冠层模式后对2m气温的模拟结果有明显影响,耦合单层城市冠层模式模拟效果在两个天气过程中均为最好,其模拟结果的平均偏差、均方根误差和相关系数表现均较好,两种耦合多层城市冠层模式对气象要素模拟还存在一定不足。四种模式在10m风向的模拟上均有较好的表现,两种耦合多层城市冠层模式模拟的风速结果更接近观测结果,耦合单层城市冠层模式次之。四种模式对城市热岛的日变化均表现出一定的模拟能力,冬季降温过程中,耦合单层城市冠层模式对城市热岛效应的模拟能力较好;夏季高温过程中,WRF模式、耦合单层城市冠层模式和耦合考虑室内外能量交换的多层城市冠层模式对兰州市城市热岛效应的模拟均较好。另外,冬季降温过程中,两种耦合多层城市冠层模式模拟的夜间边界层高度偏高,从城市区域边界层平均高度上看,耦合城市冠层模式模拟的城市区域边界层平均高度较WRF模式的结果不同程度偏高,且高值中心向城市南部集中,耦合单层冠层模式偏差较小;夏季高温过程中,耦合单层城市冠层模式模拟的城市边界层高度日间偏低,夜间则偏高,但偏差不大。耦合考虑室内外交换的多层城市冠层模式模拟的城市区域边界层平均高度较WRF模式偏高,其余模式则偏低。综上,单层城市冠层模式的模拟结果偏差较小。耦合单层城市冠层的WRF模式具有较好的模拟能力。（2）基于城市冠层模式模拟兰州空气污染,采用气象要素综合模拟能力较好的单层城市冠层模式。为了对比分析,本文利用WRF-Chem模式与耦合单层城市冠层模式的WRF-Chem模式模拟了兰州地区沙尘污染过程,结果表明沙尘污染发生前,近地面风速增大,对流运动明显,湿度降低,边界层高度偏高;随着污染物浓度增高,对应近地面风速减小,对流减弱,层结稳定性加强,边界层高度降低。耦合单层城市冠层的WRF-Chem模式模拟的近地面污染物浓度偏高,持续时间偏长,污染持续阶段污染物浓度更接近观测结果,模拟的兰州城区上空逆温层结构强度会偏强且持续时间更久,逆温层以下风速总体偏低。空气污染初期,耦合单层城市冠层模式后模拟的空气污染物分布范围更广,城市上风方向出现污染物堆积,使局地空气污染加剧;空气污染中期,城市区域空气污染物浓度升高,耦合城市冠层模式后,城市区域局地环流明显,但地面附近的污染物浓度分布受局地环流的影响较小;空气污染后期,耦合城市冠层模式后,城区中心空气污染物扩散较弱,造成较长时间的空气污染。（3）为了分析城市化发展对空气污染的影响,本文开展了兰州新区城市化和城区建筑物高度扰动的敏感性实验。兰州新区大范围城市化后,新区2m气温有明显升高,每日升温时间提前,降温时间推迟;新区风速有明显减小,周边会出现―绕流‖现象;兰州新区城市化后,兰州地区出现较大的偏北风时,兰州城区的风向由偏北风转向偏东风,即兰州新区建设一定程度上影响兰州地区风场。另外,兰州新区建设会造成当地边界层高度不同程度增大。兰州新区建设后,空气污染初期会减小当地的污染物浓度,但周边空气污染物浓度增加,其覆盖范围包含了兰州城区,导致兰州城区污染加重,到空气污染中期,新区建设带来的影响效果减弱,再到空气污染后期,新区建设会造成污染物滞留新区,延长当地空气污染时间。兰州城区城市建筑物高度扰动增加,城市冠层内的气温和风速均有不同程度增加,日间边界层高度增大;另外,空气污染初期上游空气污染物向城区传输速率减慢,污染物在上风方堆积,且会向更大范围扩散;空气污染中期,空气污染物随偏北风向城区输送过程中,空气污染物会更多堆积在城市边沿位置,此时兰州城区空气污染加重;空气污染物消散阶段,城市建筑物高度增大会使空气污染物滞留在城区,延长空气污染时间。
王青青,巨天珍,王培玉,温飞,石垚,马成,常锋[5]（2020）在《兰州市SO2时空动态分布特征及其与城市生态系统的关系》文中研究指明强化城市大气污染物多尺度监测手段,辨识污染物时空演变规律及其与城市生态系统各要素间的相互关系,可为城市大气环境质量综合管控提供科学依据。利用OMI、EOS/MODIS卫星影像及其他统计类数据,在分析了兰州市2006—2016年对流层SO2柱浓度的时空分布特征基础上,进一步探讨了NDVI、工业总产值、汽车保有量等城市自然经济社会生态要素的结构变化与SO2浓度变化的关系。结果表明:1)兰州市对流层SO2空间分布不均,呈现出以河谷低海拔区域分布为中心,向西北、东南山地两侧递减的"倒U"形格局;2)近10年内,兰州市大气SO2柱浓度值在0.033—0.25（多布森单位）之间,总体呈下降趋势,年均降幅为14%,降速为0.02（多布森单位）/a;3)兰州市大气SO2柱浓度变化特征与城市工业生产和交通因素关系密切,又受地形、季节风向等气象气候条件制约;4)兰州市NDVI指数与大气SO2柱浓度值相关性明显,兰州市植被覆盖度较低,植被指数为0.09—0.66,对SO2净化能力有限。综合以上结果,本研究认为,通过调控城市社会、经济、自然生态系统结构,并适当采用基因工程等科学技术来增加地表植被覆盖量,是下一步兰州市大气环境质量管理的重要举措之一。
杨秀梅[6]（2018）在《兰州持续性冷池空气污染特征及其生消过程的研究》文中进行了进一步梳理随着工业化和城市化进程不断加快,城市大气污染问题日益严重,逐渐引起了广泛关注,中国城市空气污染问题涉及的区域广、区域间差异大、形成原因复杂。兰州市位于青藏高原东北侧的黄河河谷盆地中,是典型的半干旱区山谷城市,又是中国西北的重要工业基地,人口和建筑物都相当密集,曾经也是中国乃至全世界空气污染最严重的城市之一,由于其特殊的山谷地形及其所产生的气候效应,大气污染物的扩散和输送过程远比一般平原城市复杂,尤其是不同影响因子之间的互反馈作用在山谷盆地变得更加突出。基于此,本文首先对2005-2016年资料统计了兰州空气污染特征及持续性冷池出现频次及月变化特征,其次对一次典型的持续性冷池个例的天气形势及气象要素的变化特征进行了分析,最后利用WRF-Chem模式探讨持续性冷池形成、维持、消散的成因,并进一步开展了地形敏感性试验探讨地形对兰州市空气污染的影响。主要结论如下:（1）兰州市空气质量以良和轻度污染为主,优和重污染天气较少出现。兰州市PM10年均浓度呈下降趋势,2008年之后SO2年均浓度也呈下降趋势,但自2013年之后,NO2浓度逐年上升;PM2.5和PM10浓度均减小,但PM2.5和PM10污染日的频率在2016年明显增加。兰州市PM2.5和PM10浓度相关系数达R2=0.56（α=0.01）,PM2.5浓度约占PM10的28%（整个中国为47%）,兰州市细颗粒物所占比例较小。2005-2016年兰州总计出现持续性冷池192次,主要发生在秋冬季节,12、1月出现频次最大。持续性冷池发生时,大气污染出现频率为63%,所有重污染天与持续性冷池相关的占26%,中度、轻度污染天的分别为49%和27%。（2）在持续性冷池过程中,850hPa以高压为主,地面高压将冷空气带到兰州河谷盆地,高压中心附近气压梯度力很小,近地面为小风或静风。500hPa上空东亚为一槽一脊控制,兰州位于脊前,700hPa上有明显增暖,这种上暖下冷的配置利于逆温加强,进而利于冷池产生和维持。在整个过程中湿度变化幅度较小,在污染持续过程中气压逐渐降低,当气压降到最低时,空气污染变为轻度污染后,随后气压逐渐升高。（3）在持续性冷池过程中,08:00和20:00高层均以西风为主,强度略减弱,近地面风速很小,风向不定。2014年12月31日至2015年1月1日兰州上空为贴地逆温,1月2日至3日逆温强度明显增强,厚度变大,出现中度污染,1月4日20:00贴地逆温相当浅薄,1600m以上高空有一强烈逆温层,高度超出周围山体高度,对底层大气的顶盖作用消失,同时中高层风速明显增大,利于大气污染物扩散。（4）与观测值相比,WRF-Chem模式很好的模拟出风速、温度、边界层的日变化特征,同时模拟出颗粒物浓度日变化、峰值谷值以及浓度剧增和剧减的特征。河谷盆地逐小时HD（heat deficit）值对逐小时颗粒物浓度有2h的滞后影响,HD和PM10浓度之间有较好的正相关关系,即HD值越大,PM10浓度越大,相关系数可达R2=0.50（α=0.01）。冷池开始阶段上层增温是由垂直温度平流和非绝热加热共同引起,维持阶段上层温度水平平流使得逆温一直存在,强度没有减弱,消散阶段,垂直和水平温度平流作用使得冷池上空出现降温。（5）削减地形后,白天地形敏感性试验比控制实验的风速、边界层高度大,地表温度小,夜间变化不显着;1月2日08:00和20:00的逆温层高度降低,强度减弱,08:00最明显,边界层顶的高度比控制试验低400m;1月3日逆温强度减弱,近地面气温降低,地形高度消减之后,持续性冷池强度减弱,持续时间变短。地形高度削减后,兰州西侧的青海地形高度降低,南风和偏东风将兰州河谷盆地积累的大气污染物向西向北扩散,污染物在青海积累,兰州河谷盆地大气污染物浓度减小,最大可减小36μg/m3以上,兰州东侧和南侧南风加强,一方面利于兰州大气污染物向北扩散,同时山脉阻挡作用减弱,当有比较强的南风出现时,南方的大气污染物可以较通畅的向北输送,进而影响兰州空气质量。
王丽霞[7]（2016）在《冬季静稳天气下西固区SO2、NO2排放对兰州市主城区影响的初步研究》文中认为近年来,我国大气污染事件频发,控制大气污染物的排放、改善环境空气质量是人类面临的一个严峻的环境问题,也是我国目前迫切需要解决的问题。兰州市的空气污染问题由来已久,不尽合理的能源结构和工业布局、脆弱的生态环境等严重影响了兰州城市空气质量,兰州市政府及相关部门采取了污染防治与减排措施后,环境质量有所改善,但特殊的地形条件、不利的气象扩散条件使得兰州市的环境保护工作仍面临很多困难和挑战。分析环境空气质量与污染源、气象场特征的关系是科学治理环境空气污染问题的基础。污染源调查结果显示西固区集中分布了兰州市主要的工业污染源,西固区SO2和NO2排放量占兰州市污染物总排放量50%左右;但西固区位于兰州市主城区的下风向,西固区排放的污染物对主城区空气质量的影响在兰州市大气污染治理工作中备受关注。本文利用高分辨率空气质量模式（Models-3/CMAQ）系统对冬季静稳天气下兰州市（2005年1月27日2005年2月2日）的空气污染进行了数值模拟,并采用模拟期间西固区12个空气质量监测点的监测值,进行了模拟结果的检验;根据污染源敏感性试验的结果,计算了西固区污染源排放的SO2和NO2对兰州市主城区的平均贡献率,同时,结合模拟期间的水平流场和垂直速度场分布特征,客观分析了西固区污染源排放的SO2和NO2对兰州市主城区的影响机理。本文通过探讨西固区污染物排放对兰州市主城区空气污染影响的污染气象机理,以期为兰州市制定有效的污染减排措施、大气污染的治理及污染物总量控制提供科学依据。论文主要结论如下:（1）精准的气象场是保障环境空气质量模拟效果的基础。大气边界层高度决定了污染物垂直混合的范围,直接关系到区域内污染物的扩散范围和浓度分布,对空气质量数值模拟和大气污染扩散问题的研究十分重要。本文利用WRF模式YSU、MYJ和ACM2三种不同的边界层参数化方案对兰州市冬季静稳天气下的边界层高度进行了模拟,并将模拟结果与同期系留探空资料计算的边界层高度做统计检验,结果显示:ACM2方案模拟的PBLH与实测资料位温廓线法求得的PBLH之间的相关系数达到了0.91,平均相对误差为49%,优于YSU和MYJ方案。（2）利用WRF模式ACM2边界层参数化方案模拟的气象场驱动Models-3/CMAQ模式模拟,结果显示:CMAQ模拟的SO2和NO2地面日均浓度与12个空气质量监测点的日均浓度监测值的变化趋势基本一致;CMAQ模式系统模拟的SO2和NO2浓度模拟值与监测值之间的的平均相对误差分别为38.5%和39.3%;SO2和NO2浓度模拟值和实际监测值之间的相关系数分别为0.518和0.582,相关性较好,且模拟结果均通过了??0.01的显着性检验。CMAQ模式系统具有模拟复杂地形污染物扩散输送的能力,但模拟结果普遍偏低,主要原因是污染源清单中仅仅考虑工业源和生活源,没有考虑交通源的影响。（3）论文通过设计敏感性试验来分析西固区对兰州市主城区环境空气质量的影响。污染源敏感性试验结果显示:模拟期间西固区污染源排放的SO2和NO2对兰州市主城区地面浓度的平均贡献率分别为9.7%和12.8%;受局地地形、敏感性试验期间气象条件等因素影响,冬季静稳天气下西固区污染源对兰州市主城区空气质量的影响不大。（4）西固区对兰州市主城区环境影响的污染气象特征分析表明:受兰州特殊地形山谷风环流的影响,兰州市城区有明显的上升、下沉气流;同样原因使得水平风场随高度变化,风场流向在400m高度发生明显的转换,由偏东风转为偏西风,正是由于水平和垂直流场的这种特征,西固区污染物才能输送到主城区上空,进而影响主城区近地面污染物浓度。
夏冬生[8]（2015）在《北京城区大气稳定性及近地强风特性实测研究》文中进行了进一步梳理随着北京城区城市建设进程的加快,建筑物相应增多、增密和增高,导致城区近地面风场特性发生了显着变化。与此同时,大跨度、超高层建筑正逐渐成为城市建筑发展的重要方向,而风荷载是这两类建筑结构设计的重要控制荷载之一；风场的改变可能在大跨度、超高层建筑抗风设计的安全性方面带来新的问题,因此重新研究北京城区近地强风特性十分必要。另一方面,风场特性与大气稳定性、风场平稳程度密切相关,结构风工程领域更为关心的是中性、平稳风场。因此,本文首先根据北京325m气象塔2013年—2015年实测风速温度数据研究了北京城区大气稳定性和风场平稳性,并在此基础上筛选数据,然后基于筛选数据统计得到了北京城区近地强风特征及其模型。本文主要内容如下所述：（1）对实测风速数据进行预处理,并分析塔身对超声风速仪采样的干扰效应,在此基础上对总体风速数据、年风速数据、月风速数据进行统计分析,分析内容包括概率密度分布、最大瞬时风速、最大平均风速及不同风速区间内样本数等。（2）将梯度理查孙数Ri和M-O长度作为大气稳定性划分标准,根据实测数据分析了冬季、春季北京城区的大气稳定状态,验证了风速较大时近地层大气稳定状态趋于中性的规律,并确定基于大气稳定性的实测风速数据筛选标准。（3）分别通过轮次检验法、RHVS法和摩擦速度比法对实测数据进行平稳性检验,对比分析表明,摩擦速度比法更适合本课题研究。在此基础上,按照平稳要求进行了实测数据的进一步筛选。（4）对满足中性、平稳条件的实测数据进行统计分析,得到了北京城区近地平均风、脉动风特性,平均风特性包括风剖面、风向角、风攻角等,脉动风特性包括摩擦速度、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度、水平向脉动风相关系数等；并根据超高层建筑和大跨屋盖建筑的特点,针对湍流度、阵风因子、湍流积分尺度等参量分别给出了适用于该类结构抗风性能研究的风场模型。
蒋自强[9]（2015）在《长三角城市群区气溶胶对边界层的影响研究》文中指出大气气溶胶和边界层在全球天气气候系统中扮演着重要角色,关于其相互作用的研究已经成为当今大气科学的前沿问题。气溶胶-辐射-边界层相互作用将改变地气系统的能量收支,影响大气边界层的结构和发展,同时又反过来改变大气污染物的时空分布,形成气溶胶与边界层之间的双向反馈作用。长三角地区作为中国东部经济高度发达地区,城市化规模较大、人口高度密集、大气污染严重、城市气象灾害高发,因此开展长三角地区气溶胶对辐射的影响及其与边界层之间的相互作用研究具有重要的科学意义。本文利用观测分析和数值模拟手段,研究长三角城市群区气溶胶及其边界层响应的特征、机理和过程,主要涉及气溶胶影响辐射和边界层的观测分析、气溶胶初值的不确定分析、气溶胶时空分布模拟、气溶胶-辐射-边界层相互作用数值模拟等四个方面的研究内容。为了开展气溶胶-辐射-边界层相互作用研究,本文对所采用的数值模式WRF/Chem做了必要的改进工作。考虑到长三角地区快速城市化的特点,基于MODIS 土地利用资料更新了 WRF/Chem模式中城市下垫面类型,以此更好地表征长三角城市群区的发展现状。城市化带来更多的污染物源排放,其日变化特征对污染物的模拟至关重要,对此给予了充分的考虑。为了探讨气溶胶数值模拟的初值不确定性,在GSI系统添加了气溶胶同化模块。在探讨气溶胶与边界层相互作用时,将完全耦合的气溶胶-云-辐射相互作用模块,分离为气溶胶-辐射相互作用和气溶胶-云相互作用共两部分,加入了瞬时/有效辐射强迫、加热率和湍流动能等特征诊断量分析。为了分析相关物理量的响应过程,增加了过程分析模块来探讨气温演变、颗粒物生消等关键过程的响应机制。论文的主要研究结果和结论如下:首先,基于多污染个例合成和秸秆焚烧重污染个例,开展了资料分析研究,揭示了气溶胶-辐射-边界层相互作用的观测事实。多污染个例合成分析表明,颗粒物导致的污染可以引起地面短波净辐射减少达25%以上,致使城郊短波辐射差异显着减小（～72%）。受净辐射支配的感热和潜热等通量相应减小,取决于下垫面性质的Bowen 比也发生较小的变化。向上输送的热通量减少,近地层气温呈现降低的趋势。城郊气温减少幅度存在差异,导致城市热岛强度减弱（～0.14℃）。由于边界层热力结构的改变,大气层结越加稳定,向下输送的水平动量通量减弱可达26%以上,导致地面风速减弱,城市热岛环流也呈现减弱的趋势。污染天气情形下风力较小,不利于污染物输送扩散,气溶胶浓度水平相对较高。秸秆焚烧重污染个例分析表明,由于颗粒物浓度较高,到达地面短波净辐射显着减少,造成边界层内气柱气温降低,且气温降低随高度逐渐递减,可达680 m左右;相对城区,郊区气温减少幅度较大,城市热岛强度有一定增强（1～2℃）。其次,为了提高气溶胶的模拟精度,基于WRF/Chem模式GOCART气溶胶方案搭建了 PM10同化模块,探讨了气溶胶数值模拟中其初值的不确定性问题。结果表明,引入PM10资料同化技术后,气溶胶的初始场能更好与观测资料匹配,对后续PM10和PM2.5浓度预报的改进可以达到12～24小时,但改进效果随着预报时效快速减弱。进一步在WRF/Chem模式中新增了颗粒物生成和消耗的过程分析模块,研究发现,同化效果（增量）快速减弱,尤其在预报初期,主要由垂直湍流扩散过程引起,而水平和垂直平流过程起次要作用。第三,利用WRF/Chem模拟了 2010年1月和7月长三角地区气溶胶的时空分布,检验了模式的模拟性能。结果显示,颗粒物主要分布在城市及其下风向地区,PM2.5地面浓度在1月和7月分别为96.32、48.50 μg m-3。PM2.5中其它成分所占比重最大（27.6%～45.6%）,硝酸盐次之（18.6%～29.5%）,黑碳最小（3.2%～8.6%）。气溶胶浓度、柱含量和光学厚度（AOD）均表现出“冬季高、夏季低”的季节特征,而单次散射反照率（SSA）的季节变化则恰好相反,这可能与吸收性气溶胶（如黑碳）含量有关。模拟的地面PM10浓度、PM2.5成分、550 nm AOD和470 nm SSA与地基和卫星观测结果一致,表明WRF/Chem在长三角地区气溶胶模拟方面性能良好。最后,开展了长三角地区气溶胶对辐射和边界层影响的数值模拟,分析了气溶胶-辐射-边界层相互作用的机理。考虑气溶胶内部均匀混合,气溶胶引起的大气顶短波有效辐射强迫（ERF）在1月和7月分别为-0.04、-2.22 W m-2,地表ERF各为-16.05、-8.91 W m-2。空间上,ERF与净辐射通量的响应（△NET）基本保持一致,表明ERF仍起着主导作用。相应地,感热减少（△H）各为10.25、3.04 W m-2,潜热减少（△LE）各为 2.51、4.16 W m-2。此外,△H/△NET 具有“北高南低、干季高湿季低”的特征,△LE/△NET则恰好相反,这主要取决于土壤的湿度。地气系统能量收支的变化使得2-m气温各降低0.41、0.09 K,同时随着高度增加降温逐渐消失并逐步转为升温直至响应消失。通过气温演变的过程分析可发现,边界层中下部短波加热率、平流加热率和湍流冷却率三者的贡献最大,长波冷却率次之;而边界层顶部以上短波加热率、平流冷却率则起着主导作用。同时,湍流动能减弱,可伸展到1.6 km高度以上,导致边界层高度各降低27.65、8.13 m。此外,10-m风速减弱,随高度增加呈现先减弱、后增强、再减弱的趋势,这主要跟水平动量输送的响应有关。随着大气稳定度的加强和边界层高度的降低,近地面PM2.5浓度升高,1月和7月最高可达6.56%、12.02%,进一步加剧了颗粒物污染。综上,通过本文的资料分析和数值模拟研究发现,长三角地区气溶胶-辐射-边界层间存在相互作用过程,气溶胶削弱到达地表的太阳辐射,降低地表和近地层温度,因吸收性气溶胶作用边界层中上部出现升温现象,进而增强大气稳定性,降低边界层高度,减弱大气湍流和近地面风速,不利于细颗粒物的输送扩散,进一步加重颗粒物污染。可见,气溶胶与辐射相互作用改变了大气边界层在水平和垂直方向上的热力和动力结构特征,同时这种改变进一步加重颗粒物污染,表明气溶胶-辐射-边界层之间存在正反馈机制。
周国兵[10]（2014）在《重庆市主城区气象条件对空气污染影响分析及数值模拟研究》文中提出重庆市是我国地形复杂、幅员面积最大的城市,也是我国最早出现雾霾型空气污染、且较为严重的城市之一,这不仅给当地居民的健康带来不同程度的危害,也影响了重庆市的城市投资环境和竞争力。基于此,本文首先分析了重庆市主城区主要大气污染物（PM10、SO2、NO2）的空间分布及年际、年和日变化特征；其次,采用K-means聚类方法对重庆污染天气大气环流进行分类,探析了污染天气过程特征及本地相关气象要素的变化与污染浓度的相关性,仔细研究了不同性质降水对大气污染物的清除效率；最后,采用观测资料分析和WRF-Chem数值模拟,重点研究了重庆主城区在晴天、阴天和雾天三种主要天气背景下,局地边界层气象特征及其变化对污染物浓度的影响,初步揭示了不利气象条件造成空气污染的影响机制。主要研究结果如下：（1）重庆主城区空气污染空间分布特征是：PM1o高污染区为工商业发达的主城核心六区,SO2高污染区主要分布在工业区,NO2高污染区主要出现在商业最繁华、车流量大的区域。（2）重庆主城区主要污染物（PM10、SO2、NO2）浓度的时间变化特征是：其年际变化总体呈下降趋势,空气质量呈逐年好转态势。年变化中主要污染期为秋末、冬季到初春（11月～次年3月）,尤以12月最为严重,其次是11月,夏季污染最轻。PM1o逐时平均浓度呈现典型的“双峰双谷”日变化特征,具有12小时左右的变化周期,冬半年在12:00和22:00前后出现峰值,在7:00和18:00前后出现谷值,夏半年在11：00和23:00前后出现峰值,在7:00和17:00前后出现谷值；SO2平均浓度呈现“单峰”日变化特征,冬半年在12:00-13:00达到峰值,夏半年一般在10:00～11：00达到峰值；NO2平均浓度呈现不太典型的“双峰双谷”日变化特征,NO2主峰值出现在20:00前后,10:00-12:00前后的峰值不太明显。（3）采用K-means聚类方法对造成重庆主城区空气污染的500hPa大气环流形势进行分型,大致可分为一槽一脊型、纬向环流型、两槽一脊型、西高东低型和低槽东移型5种类型。在连续性污染天气过程中,地面目平均温度变化总体呈逐日上升趋势,日平均气压总体呈逐日下降趋势,日平均相对湿度变化主要表现为污染前期湿度先降低,后期逐渐增大,风速的变化趋势不明显,基本维持在1m/s～1.5m/s之间。（4）分析表明,重庆主城区边界层气象条件对污染物浓度有最直接的影响。在雾天、晴天和阴天三种典型代表性天气中,从夜间到清晨,出现逆温频率高且空风速较小,但由于夜间污染源排放减弱,污染物浓度呈现自然下降态势；其中雾天由于相对湿度大,水汽的吸附（转化）作用,污染物浓度下降速度比晴天和阴天快。8:00以后由于人群活动及污染排放量的增加,污染物浓度在上述三种代表性天气背景下均呈快速上升态势；从8:00到13:00,阴天升温不及雾天和晴天快且高低空风速也比较小,污染物浓度上升速度也比雾天和晴天快；13:00以后,三种代表性天气背景下重庆主城区边界层逆温均基本或完全消失,大气垂直扩散能力明显增强,污染物浓度开始明显下降；其中,晴天增温快,午后温度高,风速大,PM10浓度下降速度也快；雾天温度增速不及晴天快、且地面风速变化不大,因此PM10浓度降低速度低于晴天；阴天由于午后增温速度明显比晴天和雾天慢,增温幅度也小,风速也小,因而PM10浓度降低速度慢,相对污染浓度高。（5）通过逆温与昼夜温差相关性分析结果表明,与其他北方城市（如兰州市等）不同,重庆主城区由于冬半年昼夜温差小导致逆温强度弱、厚度薄,从而造成其冬半年轻度污染天气相对较多,很少出现中度及以上污染天气,这一点与北方城市冬季易出现重度污染的状况存在明显的差异。对重庆市大气扩散能力的分析结果也表明,湍流动能越强,污染物的垂直扩散能力越强,污染物浓度越低；但总体而言,重庆主城区污染物在大气中水平方向由平均风速完成的平流输送还是明显强于由湍流完成的垂直方向的输送与扩散。（6）数值模拟结果显示,WRF-Chem模式对重庆主城区大气边界层气象场有较好的模拟效果,其中MYJ方案对边界层温度场和风场模拟效果优于YSU方案。WRF-Chem模式基本能够模拟出重庆主城区PM10、SO2和N02浓度的日变化特征,但浓度值偏小,对污染物浓度模拟效果同样也是MYJ方案优于YSU方案。详细模拟结果表明,边界层高度（PBLH）能显着影响污染物浓度,通过计算8:00-17：OOPBLH与PM10的相关系数显示,PBLH与1～3小时后的PM10浓度负相关较好,表明白天PBLH明显增大1～3小时后PM10浓度才明显降低。不同天气背景下也略有变化,其中在雾天和阴天,PBLH;斗高后2-3小时PM10浓度才有明显下降,而在晴天PBLH升高后1～2小时PM10浓度就会明显下降,表明大气边界层气象条件变化速度越快,污染物稀释扩散响应时间也越短。上述PM10浓度随PBLH变化而变化的事实,能够较好地解释PM10日变化特征的成因。通过数值模拟还发现,边界层风场对污染物浓度变化也有明显的作用,在夜间,重庆主城区主要受下沉气流影响,对污染物的向上垂直扩散作用非常弱；在白天上午,由于建筑施工、机动车尾气等污染排放量的增加,当受逆温或夜间下沉气流持续控制时污染物的向上垂直扩散作用很弱,近地面污染物浓度会快速增加；相反,当日出后边界层专为上升气流时污染物的向上垂直扩散能力会增强,污染物浓度的增加速度会减慢,尤其在高空风速大且为强上升气流时,强烈的抽吸作用使得大气垂直扩散能力得到显着增强,能有效地抑制污染物浓度的增长态势。通常到午后,太阳辐射强烈,大气边界层内上升气流达到最强,PBLH达到最大,大气边界层垂直扩散能力最强,因而污染物浓度达到一日中的谷值点。在污染天气向非污染天气转换过程中,大气边界层的风速会明显增强且为上升气流,边界层高度会明显增高,湍流动能也明显增强,受大气的水平输送能力和垂直扩散能力都增强的共同作用,重庆主城区大气污染物浓度会明显下降,空气质量转好,由此较为细致地揭示了该区边界层气象条件的变化对空气污染影响的过程与机理。（7）研究表明,降水对重庆主城区空气污染物也有明显的清除作用,不同强度等级的日降水对PM10、SO2、N02清除效率和对API值降低率均呈现指数变化；连续性降水对污染物清除最有效的是前两天降水,且第二天降水对污染物的清除效率比第一天要高。逐时降水对PM10和S02清除效果好于N02;夜间降水对污染物清除效率比白天降水高;此外降雨对污染浓度上升阶段清除效果好于下降阶段。基于上述对重庆主城区空气污染时空变化特征及其与气象条件的研究,并利用降水能有效清除污染物的机理,结合该区首要污染物为PM10及其特殊的日变化特点,我们建议可通过局部的试验研究,然后在20::00～次日7:00（夜间）选择火箭、飞机增雨或高楼喷水等作业方式在重庆主城区进行人工干预措施,达到快速清除低空污染物,有效改善空气质量之目的；若选择在上午8:00～12:00可针对PM10浓度出现上升时间段内,通过飞机增雨或高楼喷水等方式进行作业,可能对抑制PM10浓度的升高会起到更好的效果。
二、兰州市城区稳定边界层变化规律的初步研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、兰州市城区稳定边界层变化规律的初步研究（论文提纲范文）
（1）中国近海典型地区边界层气溶胶光学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 气溶胶概述 |
| 1.2.1 大气气溶胶 |
| 1.2.2 气溶胶的气候效应 |
| 1.2.2.1 气溶胶的直接辐射强迫效应 |
| 1.2.2.2 气溶胶的间接辐射强迫效应 |
| 1.2.4 气溶胶光学特性 |
| 1.2.4.1 大气气溶胶散射特性 |
| 1.2.4.2 大气气溶胶消光系数 |
| 1.2.4.3 单次散射反照率 |
| 1.2.4.4 散射相函数 |
| 1.2.4.5 复折射率 |
| 1.2.4.6 气溶胶光学厚度 |
| 1.2.4.7 其他重要光学参数 |
| 1.3 沿海地区大气气溶胶光学特性研究进展 |
| 1.4 国内外研究现状和不足 |
| 1.5 论文的主要内容及创新性 |
| 第2章 数据源简介 |
| 2.1 地基实验及数据介绍 |
| 2.1.1 地面气象站数据 |
| 2.1.2 微脉冲激光雷达数据 |
| 2.1.3 气象要素探空数据 |
| 2.1.4 能见度仪数据 |
| 2.1.5 粒子计数器数据 |
| 2.2 气象要素再分析数据 |
| 2.3 GDAS数据 |
| 2.4 卫星数据 |
| 第3章 沿海地区不同环流形势下大气边界层结构变化特征 |
| 3.1 数据和方法 |
| 3.1.1 激光雷达观测数据预处理 |
| 3.1.2 气溶胶消光系数反演算法 |
| 3.1.3 激光雷达边界层高度识别方法 |
| 3.2 实验期间茂名地区环流特征 |
| 3.2.1 台风天气过程简介 |
| 3.2.2 台风对茂名地区环流形势影响分析 |
| 3.3 不同环流形势下大气边界层高度识别方法 |
| 3.3.1 大气边界层高度识别方法的适用性分析 |
| 3.3.2 阈值法与梯度法结合识别大气BLH新方法 |
| 3.4 不同环流形势下大气边界层结构变化特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 中国南方典型滨海城市气溶胶消光吸湿特性 |
| 4.1 能见度的潜在影响因素理论分析 |
| 4.2 茂名地区气溶胶局地源分析 |
| 4.2.1 海陆风日的定义 |
| 4.2.2 茂名海陆风环流特征 |
| 4.3 茂名地区外来输送气溶胶源分析 |
| 4.4 不同气溶胶源下能见度的影响因素分析 |
| 4.4.1 能见度影响因素单因子分析 |
| 4.4.2 能见度影响因素双因子分析 |
| 4.5 气溶胶吸湿增长特性分析 |
| 4.6 本章小节 |
| 第5章 中国北方典型滨海城市气溶胶消光吸湿增长特性 |
| 5.1 青岛大气气溶胶的月、季节变化特点 |
| 5.1.1 利用无延时巴特沃斯低通滤波器进行VIS预处理 |
| 5.1.2 青岛大气气溶胶的月、季节变化特点 |
| 5.2 气溶胶来源及聚类分析 |
| 5.3 气溶胶消光吸湿增长特性研究 |
| 5.4 本章小节 |
| 第6章 光学工程应用研究初探 |
| 6.1 模式简介 |
| 6.2 天空背景辐射的仿真模拟 |
| 6.2.1 MODTRAN自带模型与自定义模型模拟天空背景辐射参数设置 |
| 6.2.2 天空背景辐射仿真模拟结果对比 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文主要工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它成果 |
（2）台风外围环流对沿海地区大气边界层结构的影响研究（论文提纲范文）
| 1 引 言 |
| 2 数据和方法 |
| 2.1 实验及数据简介 |
| 1) Vaisala公司生产的气象变送器WXT520采集的近地面气象数据。 |
| 2) 微脉冲激光雷达(MPL)垂直观测数据。 |
| 3) 气象要素探空数据。 |
| 2.2 边界层高度的识别方法 |
| 3 台风天气过程以及环流形势分析 |
| 3.1 台风天气过程简介 |
| 3.2 两次台风对茂名地区环流形势的影响分析 |
| 4 结果和讨论 |
| 4.1 受台风影响前后BLH识别方法的适用性分析 |
| 4.2 阈值法与梯度法结合识别大气BLH |
| 4.3 台风外围环流和SLBC影响下大气边界层结构和高度变化特征 |
| 5 结 论 |
（3）城市气象研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 中国的城市气象观测网与观测试验研究 |
| 2.1 城市气象观测网 |
| 2.2 城市气象外场观测试验研究 |
| 2.3 大气环境风洞实验研究 |
| 2.4 城市气象缩尺度外场实验研究 |
| 3 城市气象多尺度模式的研究 |
| 3.1 城市气象数值模拟的多尺度特征 |
| 3.2 城市冠层模式的发展 |
| 3.3 城市小区尺度数值模式的发展与应用 |
| 4 城市气象与大气环境相互影响的研究 |
| 4.1 城市气象对大气环境影响的研究 |
| 4.2 空气污染对城市气象影响的研究 |
| 4.3 城市气象与大气环境相互作用 |
| 4.4 城市空气质量预报及其应用的研究 |
| 5 城市化对天气气候的影响 |
| 5.1 城市热岛效应分析 |
| 5.2 城市对降水的影响研究 |
| 5.2.1 城市对降水影响的观测分析 |
| 5.2.2 城市对降水影响的数值模拟研究 |
| 5.3 城市气象与城市规划 |
| 5.4 城市化与气候变化 |
| 5.5 中国城市化对区域气候与空气质量影响研究 |
| 6 结语 |
（4）基于城市冠层模式的兰州市沙尘污染数值模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 城市气象与空气污染研究 |
| 1.2.2 兰州空气污染状况 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 资料和方法 |
| 2.1 土地使用资料 |
| 2.2 观测资料 |
| 2.2.1 气象观测资料及站点分布 |
| 2.2.2 空气污染物观测资料 |
| 2.3 模式及其驱动资料 |
| 2.3.1 WRF、WRF-Chem模式及其驱动资料介绍 |
| 2.3.2 城市冠层模式介绍 |
| 2.4 数据处理 |
| 第三章 城市冠层模式的气象要素模拟能力检验 |
| 3.1 模式设置 |
| 3.2 模拟结果检验 |
| 3.2.1 气温和风场 |
| 3.2.2 城市热岛效应 |
| 3.2.3 边界层高度 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 耦合城市冠层的大气化学模式对沙尘污染的数值模拟 |
| 4.1 个例简介和实验设计 |
| 4.2 模拟结果检验 |
| 4.3 模拟结果的特征分析 |
| 4.3.1 时间变化 |
| 4.3.2 空间分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 城市发展对空气污染及气象条件的影响 |
| 5.1 兰州新区建设对兰州地区的影响研究 |
| 5.1.1 实验设计 |
| 5.1.2 模拟结果分析 |
| 5.2 建筑物高度变化对城区气象要素和空气污染的影响 |
| 5.2.1 实验设计 |
| 5.2.2 模拟结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点与特色 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间研究成果 |
| 致谢 |
（5）兰州市SO2时空动态分布特征及其与城市生态系统的关系（论文提纲范文）
| 1 研究区概况 |
| 2 数据与方法 |
| 2.1 传感器及数据格式 |
| 2.2 研究方法 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 11年兰州市对流层SO2柱浓度空间变化特征 |
| 3.1.1 兰州市对流层SO2柱浓度值的空间分布 |
| 3.1.2 兰州市对流层SO2柱浓度年际空间分布 |
| 3.1.3 兰州市SO2季节空间分布 |
| 3.2 11年兰州市对流层SO2柱浓度时间变化特征 |
| 3.2.1 兰州市对流层SO2柱浓度年际分布 |
| 3.2.2 兰州市对流层SO2柱浓度季节变化特征 |
| 3.3 兰州市对流层SO2柱浓度与城市生态系统关系 |
| 3.3.1 城市自然生态系统要素分析 |
| 3.3.2 城市社会经济生态系统要素分析 |
| 4 结论 |
（6）兰州持续性冷池空气污染特征及其生消过程的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 资料与方法 |
| 2.1 研究资料 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 空气污染分级划分 |
| 2.2.2 持续性冷池定义方法 |
| 2.2.3 边界层高度计算 |
| 2.2.4 热力学方程各项的计算 |
| 2.3 统计方法 |
| 2.3.1 线性倾向估计 |
| 2.3.2 平均偏差 |
| 2.3.3 均方根误差 |
| 2.3.4 误差标准偏差 |
| 第三章 兰州空气污染特征及持续性冷池的污染效应 |
| 3.1 三种气体污染物浓度年变化和年际变化 |
| 3.2 污染等级和污染日数特征 |
| 3.3 持续性冷池出现频次的年际变化和月际变化 |
| 3.4 持续性冷池的污染特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 兰州典型持续性冷池过程分析 |
| 4.1 典型持续性冷池空气污染个例 |
| 4.2 冷池的天气形势 |
| 4.3 冷池过程的边界层结构特征 |
| 4.4 近地面气象要素变化特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 兰州典型持续性冷池个例的数值模拟 |
| 5.1 数值模拟试验设置 |
| 5.2 模式结果验证 |
| 5.3 持续性冷池结构及发展过程 |
| 5.4 冷池发展、消散过程成因分析 |
| 5.5 主要结论 |
| 第六章 兰州典型持续性冷池的地形敏感性试验 |
| 6.1 持续性冷池气象要素场的变化 |
| 6.2 地形改变对污染物扩散影响 |
| 6.3 主要结论 |
| 第七章 结论与讨论 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 本文的特色和创新点 |
| 7.3 不足和展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）冬季静稳天气下西固区SO2、NO2排放对兰州市主城区影响的初步研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 CMAQ模式国内外研究现状 |
| 1.2.2 兰州空气污染研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 模式及资料介绍 |
| 2.1 中尺度气象WRF模式简介 |
| 2.1.1 WRF模式简介 |
| 2.1.2 资料及模拟方案介绍 |
| 2.2 SMOKE源排放模式简介 |
| 2.3 Models-3 /CMAQ模式系统简介 |
| 2.3.1 CMAQ模式简介 |
| 2.3.2 资料及模拟方案介绍 |
| 第三章 空气质量模拟及检验 |
| 3.1 WRF模式PBLH模拟及检验 |
| 3.1.1 边界层参数化方案介绍 |
| 3.1.2 兰州冬季PBLH的日变化特征 |
| 3.1.3 PBLH模拟效果及检验 |
| 3.2 空气质量模拟结果及检验 |
| 3.2.1 CMAQ模式模拟结果分析 |
| 3.2.2 CMAQ模式模拟效果检验 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 西固区污染排放对兰州市空气质量的影响分析 |
| 4.1 CMAQ模式模拟的污染物浓度分布特征 |
| 4.2 CMAQ模式污染源敏感性试验结果 |
| 4.3 局地流场对空气质量的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 本文特色 |
| 5.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（8）北京城区大气稳定性及近地强风特性实测研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大气稳定性 |
| 1.2.2 平稳性检测 |
| 1.2.3 风场实测 |
| 1.2.4 现有研究的局限 |
| 1.3 本文主要研究内容概述 |
| 2 北京气象塔风速数据采集与统计 |
| 2.1 数据采集 |
| 2.2 数据处理方法 |
| 2.2.1 数据的预处理 |
| 2.2.2 超声风速处理方法 |
| 2.3 塔身干扰效应分析 |
| 2.4 超声风速数据统计 |
| 2.4.1 总体风速数据统计 |
| 2.4.2 年风速数据统计 |
| 2.4.3 月风速数据统计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 北京城区大气稳定性实测分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 大气稳定性 |
| 3.2.1 大气稳定性的基本概念 |
| 3.2.2 大气稳定性参数及分类标准 |
| 3.3 北京城区的大气稳定特征 |
| 3.3.1 冬季大气稳定性特征 |
| 3.3.2 春季大气稳定性特征 |
| 3.3.3 强风原则风速下限 |
| 3.3.4 不同稳定状态下的湍流强度 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 实测风速平稳性检验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轮次检验法 |
| 4.2.1 轮次检验法基本原理 |
| 4.2.2 检测结果及方法评价 |
| 4.3 RHVS法 |
| 4.3.1 RHVS法介绍 |
| 4.3.2 RHVS法评价 |
| 4.4 摩擦速度比法 |
| 4.4.1 摩擦速度 |
| 4.4.2 摩擦速度计算方法对比 |
| 4.4.3 摩擦速度比法计算公式及方法评价 |
| 4.5 风速平稳性检测 |
| 4.5.1 风速时程样本选取 |
| 4.5.2 摩擦速度比法平稳性检测 |
| 4.5.3 RHVS法平稳性检测 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 北京城区近地强风特性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 平均风特性 |
| 5.2.1 风速剖面 |
| 5.2.2 地貌参数估算 |
| 5.2.3 攻角及风偏角 |
| 5.3 脉动风速均方差及摩擦速度的统计分析 |
| 5.3.1 脉动风速均方差的统计分析 |
| 5.3.2 摩擦速度的统计分析 |
| 5.3.3 脉动风速均方差与摩擦速度 |
| 5.4 湍流强度 |
| 5.4.1 湍流强度随平均风速的变化分析 |
| 5.4.2 三向湍流强度线性关系分析 |
| 5.4.3 湍流强度剖面的拟合 |
| 5.4.4 大尺度屋盖高度范围内的湍流强度 |
| 5.5 阵风因子 |
| 5.5.1 阵风因子随平均风速的变化分析 |
| 5.5.2 阵风因子随湍流度的变化分析 |
| 5.5.3 阵风因子剖面的拟合 |
| 5.5.4 大尺度屋盖高度范围内的阵风因子 |
| 5.6 湍流积分尺度 |
| 5.6.1 湍流积分尺度随平均风速的变化分析 |
| 5.6.2 湍流积分尺度随湍流强度的变化分析 |
| 5.6.3 湍流积分尺度剖面的拟合 |
| 5.6.4 大尺度屋盖高度范围内的湍流积分尺度 |
| 5.7 水平向脉动风相关系数 |
| 5.7.1 水平向脉动风相关系数概率分布 |
| 5.7.2 水平向脉动风相关系数与平均风速 |
| 5.7.3 水平向脉动风相关系数与积分尺度 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文内容总结 |
| 6.2 后续研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 月最大平均风速及最大瞬时风速 |
| 附录B 月风速样本数按区间统计 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）长三角城市群区气溶胶对边界层的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 气溶胶初值与排放不确定性的研究进展 |
| 1.3 气溶胶与边界层相互作用的研究进展 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 模式与方法介绍 |
| 2.1 WRF模式 |
| 2.1.1 WRF模式框架 |
| 2.1.2 MYJ边界层参数化方案 |
| 2.1.3 Lin云微物理过程方案 |
| 2.2 WRF/Chem模式 |
| 2.2.1 气溶胶模块 |
| 2.2.2 气溶胶与辐射相互作用模块 |
| 2.2.3 气溶胶与云相互作用模块 |
| 2.3 GSI 3DVAR同化系统 |
| 2.3.1 代价函数及其梯度 |
| 2.3.2 背景场误差协方差 |
| 2.3.3 GSI泛函极小化的计算流程 |
| 2.3.4 GSI同化系统的流程框架 |
| 2.4 模式改进 |
| 参考文献 |
| 第三章 气溶胶与边界层相互作用的观测分析研究 |
| 3.1 资料与方法 |
| 3.1.1 资料来源 |
| 3.1.2 分析方法 |
| 3.2 秸秆焚烧污染个例分析 |
| 3.2.1 个例回顾分析 |
| 3.2.2 近地层通量分析 |
| 3.2.3 气象要素分析 |
| 3.3 普通污染个例合成分析 |
| 3.3.1 个例选取方法 |
| 3.3.2 近地层通量分析 |
| 3.3.3 气象要素分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 气溶胶初值的不确定性对其数值模拟的影响 |
| 4.1 试验方案设计 |
| 4.2 同化模块搭建 |
| 4.2.1 观测算子的构建 |
| 4.2.2 观测误差的诊断 |
| 4.2.3 背景场误差的估计 |
| 4.3 模拟结果分析与讨论 |
| 4.3.1 气溶胶初始场检验 |
| 4.3.2 气溶胶预报场检验 |
| 4.3.3 气溶胶源汇过程讨论 |
| 4.4 小结与讨论 |
| 参考文献 |
| 第五章 长三角地区气溶胶的模拟检验和时空分布研究 |
| 5.1 试验方案设计 |
| 5.2 气象场评估 |
| 5.2.1 常规要素评估 |
| 5.2.2 云和降水评估 |
| 5.3 颗粒物评估 |
| 5.3.1 浓度场评估 |
| 5.3.2 光学特性评估 |
| 5.4 小结与讨论 |
| 参考文献 |
| 第六章 气溶胶与边界层相互作用的数值模拟研究 |
| 6.1 地气系统能量收支的响应 |
| 6.1.1 对地气系统辐射收支的影响 |
| 6.1.2 对地表面能量收支的影响 |
| 6.2 大气边界层的响应 |
| 6.2.1 对温度和稳定度的影响 |
| 6.2.2 对流场和湿度的影响 |
| 6.2.3 对云和降水的影响 |
| 6.3 大气污染物的响应 |
| 6.3.1 对PM_(2.5)的影响 |
| 6.3.2 对O_3的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结果及结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 问题及展望 |
| 7.3.1 不足之处 |
| 7.3.2 未来研究 |
| 致谢 |
| 参与科研项目 |
| 发表及完成论文 |
（10）重庆市主城区气象条件对空气污染影响分析及数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外空气污染研究进展 |
| 1.3 重庆市主城区空气污染研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容和方法 |
| 1.4.1 资料和方法 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 空气污染时空变化特征 |
| 2.1 主城区基本概况 |
| 2.1.1 地理概况 |
| 2.1.2 空气质量监测概况 |
| 2.1.3 能源消耗和能源结构 |
| 2.2 主要空气污染物空间分布特征 |
| 2.2.1 PM_(10)空间分布特征 |
| 2.2.2 SO_2空间分布特征 |
| 2.2.3 NO_2空间分布特征 |
| 2.3 主要空气污染物浓度时间变化特征 |
| 2.3.1 污染物浓度年际变化特征 |
| 2.3.2 污染物浓度年变化特征 |
| 2.3.3 污染物浓度日变化特征 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 空气污染天气类型与天气过程特征 |
| 3.1 污染天气大气环流分类 |
| 3.1.1 资料与方法 |
| 3.1.2 K-means算法简介 |
| 3.1.3 污染天气大气环流类型及特征 |
| 3.2 污染天气过程分析 |
| 3.2.1 污染天气过程主要特征 |
| 3.2.2 污染天气过程中污染物浓度变化 |
| 3.2.3 污染物浓度与气象要素相关性 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 边界层气象条件对空气污染影响分析 |
| 4.1 资料与方法 |
| 4.2 边界层气象要素与污染物浓度的相关性分析 |
| 4.2.1 地面气象要素与污染物浓度的年际变化相关性 |
| 4.2.2 地面气象要素与污染物浓度的日变化相关性 |
| 4.2.3 逆温与污染物浓度的相关性分析 |
| 4.3 边界层气象条件对污染的影响分析 |
| 4.3.1 边界层风对污染的影响分析 |
| 4.3.2 边界层温度变化对污染的影响分析 |
| 4.3.3 边界层湍流对污染的影响分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 边界层气象条件对空气污染影响数值模拟 |
| 5.1 WRF-Chem模式及参数化方案介绍 |
| 5.1.1 YSU边界层参数化方案 |
| 5.1.2 MYJ边界层参数化方案 |
| 5.2 WRF-Chem模式设置及个例介绍 |
| 5.2.1 模式设置 |
| 5.2.2 污染个例天气形势分析 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 气象场模拟结果检验 |
| 5.3.2 污染物浓度模拟检验 |
| 5.3.3 不同天气背景下大气稳定度状况对污染影响分析 |
| 5.3.4 不同天气背景下边界层高度对污染影响分析 |
| 5.3.5 不同天气背景下边界层风场对污染浓度影响分析 |
| 5.3.6 污染向非污染演变边界层气象条件分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 降水对空气污染物的影响 |
| 6.1 资料及处理方法 |
| 6.2 日降水对空气污染物的湿清除效率 |
| 6.2.1 日降水对污染物湿清除效率分布 |
| 6.2.2 不同日降水等级对污染物湿清除率 |
| 6.2.3 连续日降水对污染物湿清除效率 |
| 6.2.4 单日降水对污染物湿清除效率 |
| 6.2.5 日降水对不同空气质量状况下的湿清除效率 |
| 6.3 逐时降水对污染物的清除效率 |
| 6.3.1 逐时降水对PM_(10)的湿清除效率 |
| 6.3.2 逐时降水对SO_2的湿清除效率 |
| 6.3.3 逐时降水对NO_2的湿清除效率 |
| 6.4 提高人工增雨改善空气质量效率 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与讨论 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文特色与创新点 |
| 7.3 存在的问题及进一步工作 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、兰州市城区稳定边界层变化规律的初步研究（论文参考文献）
- [1]中国近海典型地区边界层气溶胶光学特性研究[D]. 刘娜娜. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [2]台风外围环流对沿海地区大气边界层结构的影响研究[J]. 刘娜娜,罗涛,韩亚娟,杨凯旋,巫阳,张坤,翁宁泉,李学彬. 光学学报, 2021(19)
- [3]城市气象研究进展[J]. 苗世光,蒋维楣,梁萍,刘红年,王雪梅,谈建国,张宁,李炬,杜吴鹏,裴琳. 气象学报, 2020(03)
- [4]基于城市冠层模式的兰州市沙尘污染数值模拟研究[D]. 杨屹. 兰州大学, 2020(01)
- [5]兰州市SO2时空动态分布特征及其与城市生态系统的关系[J]. 王青青,巨天珍,王培玉,温飞,石垚,马成,常锋. 生态学报, 2020(08)
- [6]兰州持续性冷池空气污染特征及其生消过程的研究[D]. 杨秀梅. 兰州大学, 2018(09)
- [7]冬季静稳天气下西固区SO2、NO2排放对兰州市主城区影响的初步研究[D]. 王丽霞. 兰州大学, 2016(11)
- [8]北京城区大气稳定性及近地强风特性实测研究[D]. 夏冬生. 北京交通大学, 2015(09)
- [9]长三角城市群区气溶胶对边界层的影响研究[D]. 蒋自强. 南京大学, 2015(05)
- [10]重庆市主城区气象条件对空气污染影响分析及数值模拟研究[D]. 周国兵. 兰州大学, 2014(10)