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第1章 绪论1

1.1 国内外研究现状1

1.1.1 空气质量预报方法1

1.1.2 空气质量业务预报系统3

1.1.3 数值模式预报4

1.2 研究背景与意义6

1.3 主要内容7

1.3.1 天津市重污染天气特征研究7

1.3.2 天津市二次颗粒物生成潜势研究8

1.3.3 多模式数值预报模型研究8

1.3.4 重污染天气预警体系研究8

1.4 研究目标8

1.5 技术路线9

第2章 天津市概况10

2.1 地理环境11

2.1.1 地理位置11

2.1.2 地质条件12

2.1.3 地貌特征12

2.2 气候特征13

2.3 经济发展情况13

2.4 社会发展情况14

第3章 天津市空气质量演变及影响因素15

3.1 能源消耗情况15

3.1.1 煤炭消耗量变化趋势15

3.1.2 燃料油和燃气消耗量变化趋势16

3.2 污染源排放情况17

3.2.1 固定源17

3.2.2 流动源18

3.3 环境空气质量演变趋势19

3.3.1 环境空气质量现状19

3.3.2 环境空气质量变化趋势21

3.3.3 小结27

第4章 天津市重污染天气特征研究29

4.1 重污染天气形势特征29

4.1.1 重污染天气500 hPa天气形势29

4.1.2 重污染天气850 hPa天气形势29

4.1.3 重污染天气过程的地面天气形势30

4.1.4 重污染天气概念模型30

4.2 重污染期间气象要素特征38

4.2.1 环流形势和气象要素对污染物质量浓度的影响38

4.2.2 边界层特征量对污染物质量浓度的影响40

4.3 重污染过程污染物分布特征43

4.3.1 低压槽型重污染过程分析44

4.3.2 均压场型重污染过程分析47

4.3.3 高压后型重污染过程分析50

4.4 典型重污染过程54

4.4.1 重污染过程描述55

4.4.2 天气形势背景55

4.4.3 气象要素及边界层高度变化56

4.4.4 湍流特征57

4.4.5 雾对霾消散的影响60

4.4.6 结论62

4.5 总结63

第5章 天津市二次颗粒物生成潜势研究66

5.1 二次颗粒物生成潜势季节特征66

5.1.1 各季节二次颗粒物的污染特征和生成潜势66

5.1.2 不同季节的污染情况及二次颗粒物生成潜势对比94

5.1.3 与国内外研究结果的比较97

5.1.4 天津市不同季节二次颗粒物估算99

5.2 污染天与非污染天二次颗粒物生成潜势研究99

5.2.1 总体天气污染状况100

5.2.2 前体物质量浓度特征102

5.2.3 二次离子质量浓度特征105

5.2.4 SOR、NOR变化106

5.2.5 小结112

5.3 两个重污染过程研究113

5.3.1 气象条件状况114

5.3.2 前体物质量浓度特征115

5.3.3 二次离子质量浓度特征116

5.3.4 SOR、NOR变化118

5.4 总结119

第6章 多模式数值预报模型研究120

6.1 多模式数值预报原理120

6.1.1 NAQPMS模型120

6.1.2 CMAQ模型121

6.1.3 CMAx模型122

6.1.4 WRF-Chem模型123

6.2 空气质量数值预报模型建立及本地化123

6.2.1 气象场模拟及其设置123

6.2.2 排放源清单及处理过程126

6.2.3 污染资料实时同化127

6.2.4 空气质量模型区域及参数化设置128

6.2.5 空气质量多模式集成130

6.2.6 空气质量模型本地化131

6.3 预报结果评估132

6.3.1 评估方法132

6.3.2 调优方法134

6.3.3 评估结果135

6.4 天津市空气质量预报预警系统146

6.4.1 预报分析147

6.4.2 重污染预警管理156

6.4.3 预报评估158

6.5 多模式数值预报模型存在的问题160

6.6 总结161

第7章 重污染天气预警体系研究162

7.1 重污染天气预警工作体系研究162

7.1.1 重污染天气分级体系162

7.1.2 重污染预警工作流程172

7.1.3 区域联合会商情况173

7.2 重污染天气预警发布体系研究173

7.2.1 天津市空气质量发布平台概述174

7.2.2 天津市环境空气质量GIS发布平台174

7.2.3 手机客户端发布平台176

7.2.4 微博发布平台179

7.2.5 微信发布平台181

7.2.6 报刊发布平台182

第8章 预测预警技术示范应用183

8.1 APEC会议期间保障效果评估183

8.1.1 活动期间空气质量分析183

8.1.2 预测预报结果评估188

8.1.3 减排措施效果评估190

8.2 纪念抗战胜利70周年大会期间保障效果评估193

8.2.1 活动保障期间空气质量分析193

8.2.2 预测预报结果评估199

8.2.3 减排措施效果评估203

8.3 典型重污染过程效果评估209

8.3.1 重污染天气过程分析209

8.3.2 预测预报结果评估210

8.3.3 减排措施效果评估211

参考文献215