北京大学大气环境模式PUMA的改进及其在沈阳地区的应用研究

北京大学学报（自然科学版）

北京大学大气环境模式PUMA的改进及其在沈阳地区的应用研究

张碧辉¹,刘树华¹,马雁军²,刘和平³

1. 北京大学物理学院大气与海洋科学系, 北京100871; 2. 中国气象局沈阳大气环境研究所, 沈阳 110016; 3. Department of Civil and Environmental Engineering, Washington State University Pullman, WA 99164;

收稿日期:2011-03-09 出版日期:2012-01-20 发布日期:2012-01-20

Improvements to the Peking University Model of Atmospheric Environment (PUMA) and Its Application over Shenyang, China

ZHANG Bihui¹, LIU Shuhua¹, MA Yanjun², LIU Heping³

1. Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Physics, Peking University, Beijing 100871; 2. Institute of Atmospheric Environment, China Meteorological Administration, Shenyang 110016; 3. Department of Civil and Environmental Engineering, Washington State University Pullman, WA 99164;

Received:2011-03-09 Online:2012-01-20 Published:2012-01-20

摘要/Abstract

摘要： 为拓展北京大学大气环境模式(PUMA)的应用, 对其进行两方面的改进。首先, 用新一代中尺度气象模式WRF提供气象场驱动PUMA; 其次, 新增非局地湍流扩散系数Grisogono方案。为验证改进后的模拟能力, 将PUMA运用于沈阳地区冬季大气SO₂污染研究。模拟结果和观测比对表明: WRF可以提供合理的气象场; PUMA可以模拟出SO₂浓度月尺度变化和日变化; Grisogono方案在中午对流边界层条件下对模拟结果有所改善。SO₂浓度有明显的日变化, 白天浓度低, 夜间浓度高, 模拟结果表明SO₂浓度和边界层高度的日变化成负相关。改进后的PUMA可以在大气环境预报预警中得到应用。

关键词: 北京大学大气环境模式(PUMA), Grisogono方案, 日变化, 边界层高度

Abstract: Two improvements were introduced to the Peking University model of atmospheric environment (PUMA) to expand its utility. First, a new generation of mesoscale meteorological model WRF was adopted to provide meteorological fields for PUMA; second, Grisogono scheme, a non-local vertical turbulent mixing parameterization, was introduced into PUMA. Both WRF and PUMA were evaluated with observed data over Shenyang China in winter. Under convective boundary layer at noon, PUMA was improved by Grisogono scheme. The diurnal cycle of SO₂, with low values during daytime and high values during nighttime, was negatively related to the cycle of boundary layer height according to the simulation. The improved PUMA can be applied to atmospheric environment forecasting and warning.

Key words: Peking University model of atmospheric environment (PUMA), Grisogono scheme, diurnal cycle, boundary layer height

中图分类号:

P404

张碧辉,刘树华,马雁军,刘和平. 北京大学大气环境模式PUMA的改进及其在沈阳地区的应用研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

ZHANG Bihui,LIU Shuhua,MA Yanjun,LIU Heping. Improvements to the Peking University Model of Atmospheric Environment (PUMA) and Its Application over Shenyang, China[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

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