[实用新型]大气中污染物垂直多层观测分析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及大气污染物传输和扩散领域，尤其涉及大气中污染物垂直多层观测分析系统。

背景技术

大气是人类生存环境的重要组成部分。由于自然、人类活动向大气中排放有毒有害物质，当这些物质超过城市环境自身的净化能力时，则使城市的生态环境受到严重的破坏和污染，在工业社会这是全球性的普遍现象（北京减灾协会. 城市可持续发展与灾害防御. 北京:气象出版社,1998.）。全球已经发生了多次重大的大气污染事件。据统计，已经产生危害或引起人们注意的污染物有100多种，其中影响范围广，对人类环境威胁较大的主要是氮氧化物、硫氧化物、悬浮颗粒物和光化学氧化剂等，对人体及生物有很大的危害（Japan Environmental Management Association for Industry, Industrial pollution Control (2nd Revised). Japan: BRAIN WORK INC.，TOKYO，1998.）。中国作为一个工业化程度还比较低的发展中国家，能源结构比例中煤炭比例高达73%，石油占21%，天然气和水能仅占2%和4%，从而造成中国污染较重，形式严峻。

碧水蓝天，空气清新，是每个地球人拥抱大自然的环境追求。治理大气污染首要是减少污染物的排放；其次是认识城市大气污染分布、输送与扩散的规律，并利用这些规律降低大气污染物的浓度从而减少其危害。

大气污染物观测是展开大气污染物传输和扩散规律研究的基础。在当前阶段有关污染物时空分布的观测状况分为三个层次：⑴大部分常规观测处在地面以上数米的高度上；⑵小部分常规观测借助于高层建筑或者高塔进行观测；⑶非常规观测借助于系留气球或者飞机搭载仪器观测。与此同时，有关大气污染物的化验分析在实验室里存在很高的精度，在野外探测仪器数量少精度差。这样的观测化验分析形式严重地制约着大气中污染物的观测分析，这也制约着大气污染物传输和扩散的科学研究。

数值模拟是大气污染输送和扩散研究的重要手段之一。数值模式从六十年代开始，由最简单的单“箱”模式到二维多“箱”模式，逐渐发展到在梯度输送理论基础上发展了的大气扩散模式，到现在中尺度气象模式和大气扩散模式相结合的数值模拟方法开始得到广泛运用（Ragland K.W., Multiple box model for dispersion of air pollution from area sources. Atmospheric Environment,1973,7, 1017-1032.；Shir C.C.and L.J.Shieh, A generalized urban air pollution model and its application to the study of SO2 distributions in the St. Louis Metropolitan area. Journal of Applied  Meteorology,1974,13:185-204.；Liu C.Y. and W.R.Goodin, A two-dimensional model for the transport of pollutants in an urban basin. Atmospheric Environment,1976,10, 513-526.；Fast J.D., Mesoscale modeling and four-dimension data assimilation in areas of highly complex terrain. Journal of Applied Meteorology,1995,34, 2762-2782.；Hernandez J.F.,L.Cremades and J.M.Baldasano, Simulation of tracer dispersion from elevated and surface releases in complex terrain. Atmospheric Environment,1997,31, 2337-2348.；Kotroni V.,G.Kallos and K.Lagouvardos et al, Numerical simulation of the metorrologican and dispersion condition during an air pollution episode over Athens,Greece. Journal of Applied Meteorology, 1999,38, 432-47.；Barna M.,B.Lamb and S.O’Neill et al, Modeling ozone formation and transport in the Cascadia region of the Pacific northwest. Journal of Applied Meteorology, 2000, 39, 349-366.；Kukkonen1 J., T. Olsson, D. M. Schultz et al, A review of operational, regional-scale, chemical weather forecasting models in Europe. Atmos. Chem. Phys., 2012, 12, 1–87.）。无论数值模式的发展和验证都需要大气污染物观测的时空分布为基础，尤其是高精度的大气污染物的垂直分布。为此发展观测大气污染物垂直分布的有效方法具有重要意义。