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第1章 绪论1

1.1 我国大气环境状况1

1.2 大气环境模拟方法3

1.3 大气环境模式进展4

1.3.1 大气输送扩散模式4

1.3.2 大气酸沉降模式6

1.3.3 光化学烟雾模式6

1.3.4 大气细颗粒物模式8

第2章 区域大气环境模拟系统10

2.1 引言10

2.2 系统框架11

2.3 区域气象模式11

2.3.1 中尺度气象模式MM511

2.3.2 中小尺度气象模式TAPM15

2.3.3 新一代中尺度天气预报模式WRF19

2.4 大气环境模式20

2.4.1 平流输送21

2.4.2 瑞流扩散21

2.4.3 干沉积22

2.4.4 气相化学32

2.4.5 液相化学和湿清除35

2.4.6 无机气溶胶化学38

2.4.7 二次有机气溶胶化学42

2.4.8 海盐气溶胶45

2.4.9 沙尘气溶胶48

2.4.10 气溶胶表面非均相化学53

2.4.11 自然源排放54

2.4.12 汞化学56

2.4.13 二氧化碳的源汇和转化57

2.5 工程化模式58

2.5.1 气相化学模式简化58

2.5.2 无机气溶胶模式简化59

2.5.3 二次有机气溶胶模式简化59

2.5.4 液相化学模式简化60

2.5.5 湿清除过程简化60

第3章 区域大气复合污染模拟61

3.1 模式性能分析61

3.1.1 干沉降子模式分析61

3.1.2 气相化学子模式分析70

3.1.3 无机气溶胶化学子模式分析73

3.1.4 非均相化学子模式分析77

3.1.5 汞化学子模式分析80

3.1.6 综合性能检验83

3.2 大气酸沉降模拟85

3.2.1 典型酸雨事件模拟85

3.2.2 全国大气沉降模拟88

3.2.3 华东大气沉降模拟91

3.2.4 长三角大气沉降模拟94

3.3 光化学烟雾模拟96

3.3.1 珠三角区域光化学模拟96

3.3.2 城市光化学烟雾模拟98

3.4 细颗粒污染模拟100

3.4.1 长三角地区霾天气的时空分布特征100

3.4.2 一次典型持续霾天气过程的模拟102

3.5 大气汞污染模拟104

3.5.1 模拟方案104

3.5.2 不同形态汞化物的浓度104

3.5.3 三类汞化物的干沉降量109

第4章 区域气候化学模拟系统113

4.1 引言113

4.2 系统结构115

4.3 区域气候模式116

4.3.1 区域气候模式RegCM2116

4.3.2 区域气候模式RegCM3117

4.3.3 区域气候模式RegCM4117

4.4 大气化学模式117

4.4.1 排放过程119

4.4.2 输送过程123

4.4.3 沉积过程123

4.4.4 化学过程123

4.4.5 辐射强迫126

4.4.6 模式耦合技术130

4.5 模式验证131

4.5.1 气相化学模式性能分析131

4.5.2 气态物模拟性能检验138

4.5.3 气溶胶模拟性能检验154

第5章 大气化学与气候相互作用模拟169

5.1 对流层臭氧辐射效应模拟169

5.1.1 1900年我国对流层臭氧分布169

5.1.2 1995年我国对流层臭氧分布169

5.1.3 1900—1995年对流层臭氧变化引起的辐射强迫171

5.2 硫酸盐气溶胶气候效应模拟172

5.2.1 硫酸盐气溶胶的直接气候效应173

5.2.2 硫酸盐气溶胶的间接气候效应176

5.3 硝酸盐气溶胶气候效应模拟179

5.3.1 硝酸盐气溶胶的直接气候效应179

5.3.2 硝酸盐气溶胶的间接气候效应182

5.4 黑碳气溶胶气候效应模拟186

5.4.1 黑碳气溶胶的直接气候效应186

5.4.2 黑碳气溶胶的间接气候效应190

5.4.3 黑碳-云滴内部混合半直接效应193

5.5 沙尘气溶胶气候效应模拟197

5.5.1 沙尘气溶胶的间接辐射强迫197

5.5.2 沙尘气溶胶的间接气候效应198

5.6 海盐气溶胶气候效应模拟200

5.6.1 模拟方案200

5.6.2 海盐气溶胶的空间分布200

5.6.3 海盐气溶胶的光学厚度与直接辐射强迫203

5.6.4 海盐气溶胶的直接气候效应207

5.7 气溶胶和东亚季风的相互影响208

5.7.1 东亚人为气溶胶的模拟208

5.7.2 气溶胶引起的气候因子变化211

5.7.3 气溶胶对东亚季风的影响213

5.7.4 东亚季风对气溶胶的影响215

5.8 东亚冬季风对气溶胶分布的影响218

5.8.1 强弱冬季风年的选取218

5.8.2 模拟结果评估219

5.8.3 强弱季风年个例模拟分析222

第6章 区域空气质量模拟系统226

6.1 引言226

6.2 区域空气质量模拟系统结构227

6.2.1 模拟系统的构成227

6.2.2 模式计算条件228

6.3 区域气象模式228

6.3.1 客观分析模式229

6.3.2 风场调整模式230

6.3.3 大气边界层模式232

6.4 局地空气质量模式237

6.4.1 平原地区模式237

6.4.2 山区复杂地形模式241

6.4.3 沿海复杂地形模式245

6.5 区域空气质量模式254

6.5.1 拉格朗日K模式254

6.5.2 欧拉K模式258

6.5.3 分段烟流模式261

6.5.4 区域模式与局地模式的嵌套262

6.6 大气环境容量模型263

6.6.1 概念263

6.6.2 理想大气环境容量263

6.6.3 现实大气环境容量264

第7章 空气质量模拟与环境影响评估267

7.1 平原地区空气质量模拟267

7.1.1 模式系统应用设计267

7.1.2 上海地区电厂群环境影响分析268

7.2 山区复杂地形空气质量模拟270

7.2.1 地形预处理277

7.2.2 电厂群大气环境影响模拟277

7.3 沿海地区生物气溶胶扩散模拟282

7.3.1 RegAQMS应用设计283

7.3.2 气象场模拟评估285

7.3.3 源排放类型对生物气溶胶浓度的影响286

7.3.4 物理和生物过程对生物气溶胶浓度的影响291

7.3.5 生物气溶胶浓度的模拟和风险等级评估296

7.4 大气环境容量规划应用实例302

7.4.1 环境质量控制目标302

7.4.2 参与规划计算的污染源303

7.4.3 环境容量计算方案303

7.4.4 环境容量计算结果304

7.4.5 污染减排方案的环境效益分析312

第8章 展望317

8.1 非区域尺度大气环境问题317

8.1.1 小尺度污染扩散317

8.1.2 城市尺度大气污染318

8.1.3 全球大气污染输送319

8.2 大气环境模式的发展320

8.2.1 新技术在大气环境模式中的应用321

8.2.2 空气质量和气象耦合模式323

8.2.3 大气化学和气候耦合模式324

8.2.4 地球系统模式325

参考文献326

索引344