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基于敏感源分析的动态大气污染排放方案模拟

徐敬 张小玲 蔡旭晖 赵秀娟 苏捷 张自银 温维

徐敬, 张小玲, 蔡旭晖, 等. 基于敏感源分析的动态大气污染排放方案模拟. 应用气象学报, 2016, 27(6): 654-665. DOI: 10.11898/1001-7313.20160602..
引用本文: 徐敬, 张小玲, 蔡旭晖, 等. 基于敏感源分析的动态大气污染排放方案模拟. 应用气象学报, 2016, 27(6): 654-665. DOI: 10.11898/1001-7313.20160602.
Xu Jing, Zhang Xiaoling, Cai Xuhui, et al. Model assessment of dynamical atmospheric pollution control schemes based on sensitive source zone analysis. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(6): 654-665. DOI:  10.11898/1001-7313.20160602.
Citation: Xu Jing, Zhang Xiaoling, Cai Xuhui, et al. Model assessment of dynamical atmospheric pollution control schemes based on sensitive source zone analysis. J Appl Meteor Sci, 2016, 27(6): 654-665. DOI:  10.11898/1001-7313.20160602.

基于敏感源分析的动态大气污染排放方案模拟

DOI: 10.11898/1001-7313.20160602
资助项目: 

北京市自然基金项目 8132025

国家科技支撑计划课题 2014BAC23B03

北京市科委首都蓝天行动培育专项 Z141100001014013

国家自然科学基金项目 41305130

国家自然科学基金项目 41505110

详细信息
    通信作者:

    张小玲, E-mail:xlzhang@ium.cn

Model Assessment of Dynamical Atmospheric Pollution Control Schemes Based on Sensitive Source Zone Analysis

  • 摘要: 选取2014年11月6—11日一次典型污染过程,以北京城区为重点关注的目标区域,基于印痕分析技术判别对该区域影响较大的敏感源区,设计重点区域减排试验和敏感源区逐日动态减排试验,利用区域化学传输模式WRF-Chem进行模拟对比。结果显示:上述两种方案对源强较高的减排当地PM2.5浓度降低均有明显的改善作用,且在传输作用下会辐射影响到下游地区;但仅就目标区域而言,敏感源区减排方案的减排效率要远远高于重点区域减排方案。为了验证基于敏感源分析的动态减排方法的适用性,进一步开展了不同季节以及不同背景浓度的个例模拟。结果表明:基于敏感源区分析结果制定动态逐日减排措施,可降低削减成本、提高减排效率,以达到最具经济环境效益的减排效果。
  • 图  1  2014年10月1—11月13日北京地区AQI观测与模拟对比

    (a) 相对误差, (b) AQI

    Fig. 1  Variation of simulated and observed air quality index of Beijing area from 1 Otc to 13 Nov in 2014

    (a) relative deviation, (b) AQI

    图  2  2014年11月7—10日20:00地面PM2.5浓度模拟结果与观测对比

    (色阶底图为模拟结果,实心圆点代表观测结果)

    Fig. 2  Comparison of the surface PM2.5 concentration between the simulated and the observed

    (simulated and observed values are indicated by shaded base graphics and shaded circles, respectively)

    图  3  2014年11月7—10日逐日印痕分析结果

    Fig. 3  Footprint from 7 Nov to 10 Nov in 2014

    图  4  华北区域PM2.5排放强度分布

    (单位:t·km-2·d-1)

    Fig. 4  The distribution of PM2.5 emission intensity of Huabei region

    (unit:t·km-2·d-1)

    图  5  各减排方案PM2.5日排放量的削减量及削减比例

    (柱状图:削减量; 点线图:削减比例)

    Fig. 5  Reduction quantity and reduction ratio of daily PM2.5 emissions for different emission-cut schemes

    (bar:reduction quantity; line:reduction ratio)

    图  6  基础情景下2014年11月7—10日北京及周边地区地面PM2.5浓度空间分布

    Fig. 6  Spatial distribution of surface PM2.5 concentration in Beijing and around areas from 7 Nov to 10 Nov in 2014 of base case

    图  7  重点区域减排2014年11月7—10日北京及周边地区地面PM2.5浓度削减量空间分布

    Fig. 7  Spatial distribution of surface PM2.5 concentration in Beijing and around areas from 7 Nov to 10 Nov in 2014 of focus source zones emission-cut case

    图  8  敏感源区减排2014年11月7—10日北京及周边地区地面PM2.5浓度削减量空间分布

    Fig. 8  Spatial distribution of surface PM2.5 concentration in Beijing and around areas from 7 Nov to 10 Nov in 2014 of sensitive source zone emission-cut case

    图  9  各减排方案目标区域PM2.5日平均浓度削减量

    Fig. 9  Reduction quantity of PM2.5 daily concentration for target area simulated by different emission-cut schemes

    表  1  减排方案设计

    Table  1  Scheme design of different emission-cut regions

    方案名称 方案设计 分析时段 减排物种
    重点区域减排(C1) 北京及周边地区减排,减排区域为37.0°~42.0°N,
    113.0°~119.0°E; 减排力度:人为源排放削减
    50%
    敏感区域减排1(C2) 根据逐日印痕分析结果,全部敏感源区人为源排
    放削减50%
    2014-11-06—11 SO2,NOx,
    PM10,PM2.5,
    VOCs,NH3
    敏感区域减排1(C3) 根据逐日印痕分析结果,重要敏感源区人为源排
    放削减50%,比较重要敏感源区削减40%,一般
    敏感源区削减30%
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    表  2  各减排方案对不同个例PM2.5浓度削减效率的对比

    Table  2  Comparison of reduction efficiency of PM2.5 concentration for different scheme in three cases

    统计项目 2012-08-24—26
    (基础浓度:156 μg·m-3)
    2013-10-31—11-02
    (基础浓度:207 μg·m-3)
    2014-11-06—11
    (基础浓度:97 μg·m-3)
    方案C1 方案C2 比例/% 方案C1 方案C2 比例/% 方案C1 方案C2 比例/%
    平均日排放削减量/(t·d-1) 2300 360 16 2325 1120 48 2650 650 25
    平均浓度削减量/(μg·m-3) 29 21 72 98 84 88 36 25 70
    平均浓度削减比例/% 19 14 72 47 41 88 37 26 70
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-22
  • 修回日期:  2016-06-15
  • 刊出日期:  2016-11-30

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