第八届青年地学论坛

城市空气污染已成为影响城市宜居性、区域和全球气候变化的科学和社会热点问题。一方面，城市及其周边近地面大气污染物浓度受排放和气象气候系统的控制；另一方面，其时空分布特征与当地大气边界层环流结构及其时空变化密切相关。本研究采用数值模型方法对南京市三次典型的大气污染事件进行了研究。首先，使用WRF-Chem模型来再现事件的过程，然后将本课题组开发的多尺度城市冠层模式(MSUCM)耦合到WRF-Chem中，对南京市城市冠层过程的物理机制进行了改进。修正模型系统的结果表明，污染期间近地表空气污染物浓度的时空变化性能明显改善。对于近地表大气中NOx、O3、PM2.5等重要污染物及其前体物，MSUCM能模拟出更贴近现实的边界层高度昼夜变化，进而能直接影响污染物的垂直分布；大气残留层中的气象条件（如温度和湿度等）会改变夜间化学反应速率和相关化学物质的浓度时空分布。通过对修正模拟和基于模拟的对比分析，以及与观测结果的比较，证明城市夜间热岛环流的存在影响了大气污染物在中高层的垂直输送，这是这次事件浓度迅速上升的主要原因，我们的模式能较好地模拟这一机制。MSUCM更合理地再现了城市热岛环流，特别是在夜间，再现了南京市区及周边大气污染物从大气上层向近地面的垂直输送。本研究进一步试图揭示城市大气边界层的物理机制和影响城市空气污染过程的动力学和化学机制。该研究对于揭示我国城市大气污染爆发式增长的原因，指导今后城市大气污染事件的预报预警和科学防治工作具有重要的理论和应用价值。

城市冠层模式,行星边界层,空气污染,WRF-Chem