大气污染数值预报基础和模式

课程编码：180083070602P3001H 英文名称：Introduction to Numerical Air Pollution Prediction and Regional Chemical Transport Models 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：张美根等

本课程是介绍大气污染数值预报模式的理论基础、控制方程、框架结构与模块功能，帮助学生了解模式的基本特征、应用基础和使用性能，用以阐述大气污染的时空变化特征、形成机理与关键控制因素，掌握数值模式的开发原理与实用技巧。

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第一章 概论 4学时 张美根
第1节 大气污染预报问题的特点和预报方法概述
第2节 平均风与温度随高度和大气稳定度的变化特征
第3节 大气湍流统计量的分布特征
第二章 中尺度气象预报模式 6学时 张美根
第1节 中尺度气象模式之构成与安装
第2节 中尺度气象模式之输入资料与初边条件
第3节 海陆风与山谷风环流个例模拟分析
第4节 城市热岛与热岛环流个例模拟分析
第三章 区域大气污染数值预报模式
第1节 大气污染物分布特征与源汇 1学时 张美根
第2节 空气质量模式CMAQ来源与特点 1学时 张美根
第3节 空气质量模式CMAQ安装与运行 1学时 张美根
第4节 大气污染物干沉积过程与参数化方法 1学时 张美根
第5节 气相化学反应机制 1学时 张美根
第6节 气溶胶模块（气溶胶理化特征与气溶胶动力学等处理方法） 1学时 张美根
第7节 气溶胶模块（气溶胶热力学平衡方法） 1学时 张美根
第8节 初始化模块和侧边界模块及其模拟区域的选取与初边条件 1学时 张美根
第9节 污染源模块 1学时 张美根
第10节 沙尘与海盐排放源模块 1学时 韩霄
第11节 沙尘起沙模块 1学时 韩霄
第12节 污染源排放清单及其整合 1学时 张美根
第13节 污染源模块 1学时 张美根
第14节 大气二氧化硫输送与转化模拟分析 1学时 韩霄
第15节 大气氮氧化物输送与转化模拟分析 1学时 韩霄
第16节 对流层臭氧形成与浓度分布模拟分析 1学时 韩霄
第17节 对流层臭氧来源解析 1学时 韩霄
第18节 沙尘气溶胶模拟分析 1学时 韩霄
第19节 有机碳气溶胶模拟分析 1学时 韩霄
第20节 气溶胶热力学平衡模块 1学时 韩霄
第21节 气溶胶理化性质模拟分析 1学时 韩霄
第22节 气溶胶消光特性与灰霾成因模拟分析 1学时 韩霄
第23节 气溶胶来源来源模拟分析 1学时 韩霄
第24节 亚地区酸雨和酸沉降模拟分析 1学时 韩霄
第25节 污染源调控对对流层臭氧浓度影响模拟分析 1学时 韩霄
第26节 污染源调控对气溶胶浓度影响模拟分析 1学时 韩霄
第27节 气溶胶与气象相互影响模拟分析 1学时 韩霄
第四章 结语 3学时 张美根
第1节 区域大气污染数值预报模式的发展趋势与复习
第2节 考试

张美根，1964年2月生，博士，中国科学院大气物理研究所研究员，博士生导师。1986年7月毕业于南京大学气象系学，获理学学士学位；1995年12月在俄罗斯科学院大气物理研究所获数理学博士学位。主要从事大气边界层物理和大气化学模式的开发与应用研究，先后开发了大气边界层模式、Monte-Carlo大气扩散模式、城市空气质量模式和多尺度空气质量模式系统RAMS-CMAQ。主持并完成了多项国家和省部级科研项目或课题，研发的RAMS-CMAQ比较全面地体现了当今大气边界层物理和大气环境领域的最新研究成果，能够比较完善地模拟大气复合污染的产生与演变过程，且在气溶胶的产生机理、混合状态与消光特性的表征方面有独到之处。增加了RAMS-CMAQ模拟大气温室气体(CO2、CH4和N2O)的能力，并耦合了陆地生态系统光合与呼吸模型（以反映CO2地表交换过程）和集合卡尔曼滤波同化模块（以同化地基监测的CO2数据和卫星遥感反演的CO2柱浓度）。发表期刊论文160余篇（SCI论文80余篇），合作出版专著3部，获国家科技进步二等奖一项、军队科技进步一等奖一项、环境保护科学技术奖二项和能源软科学研究优秀成果奖二等奖一项。
韩志伟，男，1967年5月生，研究员，博士生导师。1990年获南京大学大气物理专业学士学位，并到中国科学院大气物理研究所工作。2001年在大气所获大气物理与大气环境学博士学位。先后从事大气边界层物理、中尺度气象、大气扩散、大气污染预测等理论和模式方面的研究工作。2003年1月至2007年3月在日本京都大学、日本酸沉降和氧化剂研究中心任高级访问学者，主要从事东亚地区臭氧和氧化剂、大气气溶胶、酸沉降的机理和大气化学输送模式的研究工作，合作研发了区域空气质量模式系统RAQMS，并应用于东亚地区大气环境研究。近年来主要研究领域为大气化学理论，大气气溶胶理化特性、产生机制和演变规律，气溶胶辐射和气候效应，气溶胶-辐射-云-天气相互作用，大气化学-气候耦合模式等，主持研发了区域大气化学/气溶胶-气候耦合模式RIEMS-Chem，曾获得重庆市科技进步二等奖，国防科学技术一等奖，环境保护科技进步三等奖等奖励，已发表论文100余篇，其中在SCI期刊发表论文80多篇，被SCI论文引用2000余次。
韩霄，男，博士，1982年生，中科院大气物理研究所副研究员。2004年于兰州大学大气科学系或本科学位，2008年10月至2009年8月在美国能源部西北太平洋国家实验室客座访问，2010年7月获中科院大气物理研究所大气物理与大气环境学博士学位。主要从事区域尺度大气化学模式的研究工作，研究方向包括大气气溶胶的区域环境和气候效应的模拟、气溶胶理化机制的探讨性研究等，开发了先进的气溶胶微物理特性光学及辐射效应模拟模块。担任中国颗粒学会青年理事。参与的科研项目包括：国家自然科学基金青年项目一项（主持人）、国家自然科学基金面上项目一项（主持人）、中科院战略先导科技专项一项（子课题负责人），以及作为研究骨干人员参与国家973项目、环保部公益性行业专项、自然科学基金重点项目等多项科研项目。发表学术论文十余篇。