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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

在全球工业化进程加快、经济飞速发展的同时生产中所产生的污染物排放量也迅速增加，1950-1985年全球排放二氧化碳（co₂）、氮氧化物（no_x）、氟氯烃(cfcs)等物质增加了20倍，污染物排放量的猛增不仅危害人类的健康，同时也破坏了生态环境的稳定性。在我国大气污染主要表现为城市空气污染、区域性大气污染以及酸沉降三种方式，因环流及地理因素的影响区域性大气污染较城市空气污染表现出范围广，治理难的特点^[1]。城市中污染物源主要为能源消耗部门和非能源消耗部门所排放，而污染物汇主要为植物和水体^[2]，所以了解城市内污染物源汇是控制污染物排放的基础。

合肥市为皖江经济带中心城市，近年来城郊工业规模扩大及城市化进程的加快使该市大气污染较为严重。该市内由丘陵、平原、低山三种地形组成，其中以丘陵为主，此类特殊的地形造成空气流通受阻，且冬季该市植被数量减少，湍流强度较夏季较弱，使污染物不易在水平方向扩散，故冬季天气污染程度较夏季更为显著。在以中尺度wrf（weather research and forecast model）气象预报数据、该时段观测数据、污染物浓度数据为基础，以多尺度空气质量模型（community multi-scale airquality, cmaq）为工具建立wrf-cmaq统计模型。wrf-cmaq模式模拟合肥市冬季典型污染天气污染物，通过对该市典型污染天气污染物时空分布及路径分析来掌握该市大气污染物主要来源，对于控制该市大气污染物、城市规划及对形成保护环境的生产方式、生活方式具有重要意义。

国内外研究现状

一般来说空气质量模型考虑的一般大气过程为排放、输送、扩散、化学转化、清除机制等，其中排放包括自然源与人为源的排放，自然源排放量较为稳定、输送与扩散包括水平与垂直两种方式、化学转化为气液固相化学反应。1998年美国环保局基于“一个大气”理念在第二代空气质量模式基础上研发了第三代空气质量模式系统medels-3/cmaq模式，其本质为多模块集成、多网格嵌套的三维欧拉模型，在模型中考虑到了不同物种之间的转换及影响。对cmaq最主要的应用为大气污染问题的模拟，在国外研究中smyth等^[3]应用cmaq模拟了加拿大温哥华地区的臭氧（o₃）浓度并且与实测数据进行对比，模型能较好地模拟出o₃的日变化规律，尤其对于o₃峰值浓度以及峰值出现时间的模拟与实测数据极为接近；matthias等^[4]应用cmaq模型对欧洲地区大气污染物沉降进行模拟，对欧洲空气污染物实行扩散监控；borge等^[5]研究cmaq模型对改变no_x和硫氧化物（so_z）的边界条件敏感程度的影响。pun等^[6]在模拟pm_2.5浓度对气态污染物浓度变化的敏感性时利用cmaq、cmaq-madr和remsad三种空气质量模型，得出so_z排放削减对硝酸盐（no₃-）的影响和挥发性有机溶剂（vocs）削减对pm_2.5的影响在三个模式下模拟结果差别显著。im等^[7]在用cmaq模型模拟2008年冬季伊斯坦布尔的颗粒物排放时发现，相比于改变二次颗粒物的排放，改变模型输入数据中一次颗粒物的源排放对输出的气溶胶浓度有更大的影响，表明一次源颗粒物的排放对本地的气溶胶浓度有较大的影响。

在国内高怡等^[8]应用cmaq模型探讨北京奥运会期间北京及周边地区在不同的污染控制措施下o₃浓度变化；张艳等^[9]采用cmaq模型模拟2004年上海地区空气中so₂的浓度及来源，发现外地排放源对上海地区so₂有一定的贡献率；马芳^[10]用cmaq模型模拟2005年河北南部空气中pm₁₀的传输和沉降过程时发现，夏季非采暖期pm₁₀的浓度明显小于冬季采暖期。结合中尺度wrf气象预报及观测数据能修正cmaq-mos方法中由于模型非客观性产生的模式预报偏差^[11]；秦思达^[12]利用wrf-cmaq模式耦合2016年抚顺市污染物排放并进行路径分析，认为抚顺市pm_2.5污染总体呈现“西高东低”的趋势。

2. 研究的基本内容

合肥市2015年12月21日至28日2016年1月5日、2017年12月26日至2018年1月3日典型污染天气污染物时空分布及路径分析,具体上，（1）利用WRF-CMAQ模式模拟合肥市冬季典型污染天气污染物；（2）比较模拟值与实际观测值，分析拟合准确度；（3）利用气象数据、排放源数据、污染物数据对合肥市典型污染天气污染物进行时空及路径分析。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

（1）整理气象数据、污染物数据，按所研究阶段进行分类；

（2）利用多元线性回归方法，结合wrf气象要素，利用cmaq模式进行拟合；

4. 参考文献

[1]jiming h, kebin h, et a1. air pollutionand its control in china. front. environment science engineer china, 2007,1(2):129-142.

[2]国家气候变化对策协调小组办公室中华人比共和国气候变化初始国家信息通报,http://www.ccchina.gov.cn

[3] steve c s, weimin j, dazhong y, etal. evaluation of cmaq o₃ and pm_2.5 performance usingpacific 2001 measurement data [j]. atmospheric environment, 2006(40):2735-2749.