中国环境科学

作者：田春艳, 崔寅平, 申冲, 陈修治, 沈傲, 樊琦

单位：1. 中山大学大气科学学院, 广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室, 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海), 广东 珠海 519082;2. 中国民用航空中南地区空中交通管理局气象中心, 广东 广州 510000;3. 广州市气候与农业气象中心, 广东 广州 511430

关键词：空气动力学粗糙度长度,植被下垫面,数值模拟,WRF-Chem模式,PM2.5

基金：国家重点研发计划(2019YFC0214605);国家自然科学基金资助项目(42075181);广东省科技计划项目(科技创新平台类)(2019B121201002);广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室(2020B1212060025)

利用卫星遥感反演数据和多种观测资料,基于形态学-遥感反演的方法,估算我国主要植被下垫面的空气动力学粗糙度长度(Z0),将其应用于区域大气化学模式(WRF-Chem)中改进模式默认Z0值,并结合全国气象和污染物观测数据进行改进效果评估,探究Z0改进对模式气象场和化学场模拟结果的影响.结果表明:(1)Z0高值主要位于森林类下垫面,可超过1m;农田、草地类下垫面Z0值较小,低于0.5m,其余植被下垫面的Z0值基本介于两者之间.(2)Z0改进后,10m风速(WS10)和地表温度(TSK)的改进效果较好,而2m温度(T2)和相对湿度(RH)的改进效果不明显;从空间分布和不同下垫面结果来看,Z0对TSK主要是增温作用,对WS10是减小作用;就改进比(各要素改进后的模拟值与改进前的模拟值之差比上改进前的模拟值,下同)而言,Z0改进对WS10的影响大于TSK.从对污染物浓度效果评估看,Z0对PM2.5和PM10模拟改进效果较好,对其它污染物(SO2、NO2、O3)的改进效果不明显.(3)对比气象要素和污染物浓度效果评估可知,Z0改进对气象要素的影响大于污染物浓度,其主要是通过影响气象场来间接影响污染物浓度.总的来看,Z0改进影响最大的是气象场的10m风速,考虑其原因在于改进后的Z0普遍高于改进前模式默认Z0值,而Z0是表征地表粗糙度的变量,由于地表粗糙度的增加,增强了对气流的阻碍作用,使得近地层风速减小.

来源：2022年第9期

《中国环境科学》期刊编辑部

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