WRF-CMAQ气象化学耦合模型运用及分析:以武汉地区黑碳气溶胶分布特征为例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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赵锦慧 著

图书标签:

• WRF-CMAQ
• 气象化学耦合模型
• 黑碳气溶胶
• 武汉地区
• 大气污染
• 环境科学
• 数值模拟
• 气象学
• 化学气象学
• 空气质量

店铺： 天泰尚图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030556998

商品编码：27260744890

包装：平装-胶订

出版时间：2018-01-01

基本信息

书名：WRF-CMAQ气象化学耦合模型运用及分析:以武汉地区黑碳气溶胶分布特征为例

定价：68.00元

作者：赵锦慧

出版社：科学出版社

出版日期：2018-01-01

ISBN：9787030556998

字数：237000

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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大气科学、环境科学的研究工作者、相关专业本科生和研究生

内容提要

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黑碳气溶胶是大气污染物的重要组成部分，参与大气物理、大气化学、大气光化学过程，对气候、环境及人体健康等方面产生影响。《WRF-CMAQ气象化学耦合模式的运用过程分析》基于WRF-CMAQ模型的运算结果，分析黑碳气溶胶的分布规律。首先介绍CMAQ模型、WRF模型，确定排放源清单的概况，然后介绍基于WRF-CMAQ气象化学耦合模型的参数设置，运行此模型得到武汉地区黑碳气溶胶的质量浓度，*后以武汉市一年期的黑碳气溶胶实测数据作为实例进行验证，确定耦合模型的精度。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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WRF-CMAQ气象化学耦合模型运用及分析：以武汉地区黑碳气溶胶分布特征为例 书籍简介 本书旨在全面、深入地探讨WRF-CMAQ气象化学耦合模型的原理、构建、应用及其在环境科学，特别是大气污染模拟与分析中的实践价值。全书结构严谨，内容涵盖了从模型基础理论到具体案例分析的多个层面，力求为环境科学研究人员、大气科学专业学生以及相关政策制定者提供一个系统、详实的参考资料。 第一部分：WRF-CMAQ耦合模型基础理论与框架构建 本部分首先构建了理解复杂气象化学耦合系统的理论基石。详细介绍了天气研究和预报模型（WRF）的核心机制，重点阐述了其在边界层参数化、云微物理过程和辐射传输方案的选择对模拟结果的影响。随后，深入剖析了化学传输模型（CMAQ）的演进历程及其关键模块，包括气相化学机制（如CB05、SAPRC等）、有机气溶胶（SOA）生成路径以及颗粒物（PM）的动态演变过程。 至关重要的一章在于“耦合机制的实现”。本书详细阐述了WRF与CMAQ之间数据交换的接口设计，包括如何实现气象场（如风场、温度、湿度、湍流扩散系数）对化学传输过程的驱动，以及化学反应产物（如二次无机气溶胶或二次有机气溶胶的前驱物浓度）对气象场（尤其是辐射和云过程）的反馈效应。这种双向耦合是实现高精度、高分辨率大气污染模拟的关键技术瓶颈，本书提供了详尽的求解算法和时间步长匹配策略。 第二部分：模型输入数据准备与敏感性分析 精确的输入数据是高质量模拟的前提。本部分详细指导读者如何收集、预处理和同化用于WRF-CMAQ模拟的关键数据。这包括： 1. 初始场与边界条件设定： 讨论了如何利用再分析资料（如NCEP/NCAR Reanalysis、ERA5）为WRF提供初始气象条件，并探讨了处理化学边界条件的最佳实践，尤其是在模拟区域边缘的污染物输入问题上。 2. 排放清单的精细化处理： 重点讨论了源清单（Emission Inventory）的构建与修正。针对特定污染物（如$ ext{SO}_2$、$ ext{NO}_x$、$ ext{VOCs}$和$ ext{BC}$），详细介绍了基于活动因子、时间变化因子和空间分布因子的排放因子（EFs）的调整方法。特别关注了城市化进程中非点源和移动源排放的动态描述技术。 3. 模型性能评估与敏感性测试： 在模型运行之前，必须进行系统的敏感性分析。本部分阐述了如何通过改变关键参数（如对流参数化方案、化学机制的选择、边界层高度的设定）来评估其对模拟结果（特别是地表浓度和沉降通量）的影响幅度，从而确定最优的模型配置方案。 第三部分：黑碳气溶胶的特殊模拟与特征分析 本部分聚焦于本书的核心应用——黑碳（Black Carbon, BC）气溶胶的模拟与分析。黑碳作为重要的短寿命气候强迫因子（SLCP）和主要空气污染物，其传输与沉降机制复杂，对模型模拟提出了更高的要求。 1. 黑碳的化学与物理过程描述： 详细解读了CMAQ中对黑碳的生命周期描述，包括直接排放、一次气溶胶的转化、气相与固相的吸收/吸附过程，以及干沉降和湿沉降的参数化方案。特别讨论了黑碳与其他有机碳（OC）和硫酸盐（Sulfate）的混合状态对其辐射强迫效应的影响。 2. 武汉地区黑碳排放特征与源解析： 结合武汉市的地理和工业特征，书中构建了该区域的精细化黑碳排放清单。通过应用CMAQ的源解析模块（如BrC-APM或其衍生技术），对监测数据中的黑碳浓度进行回溯分析，确定主要贡献源（如交通排放、工业燃烧、生物质燃烧等）的时空分布特征。 3. 时空分布特征的深度剖析： 利用高分辨率模拟结果，本书展示了武汉地区黑碳在不同季节、不同天气条件下的浓度廓线和水平分布图。分析了边界层抬升、城市热岛效应以及冷锋过境等气象事件对黑碳日变化和季节变化的影响机制。例如，探讨了冬季逆温层对近地面黑碳浓度的“捕获”效应，以及夏季对流混合对垂直廓线的影响。 4. 辐射强迫潜力的初步评估： 基于模拟出的黑碳气溶胶光学厚度（AOD）和单次散射反照率（SSA）等关键光学参数，初步评估了黑碳对该地区地表短波辐射的吸收效应及其对区域气候可能产生的短期影响。 第四部分：模型结果的验证、不确定性评估与未来展望 任何数值模拟结果的可靠性都依赖于严格的验证。本部分提供了详尽的验证方法论，包括与地面监测站数据（如国家环境监测网络数据）的对比，以及与卫星遥感数据（如MODIS AOD）的时空相关性分析。 在不确定性评估方面，本书坦诚地指出了当前WRF-CMAQ模型在模拟黑碳过程中的固有局限性，例如： 化学反应速率常数的经验依赖性； 对二次有机气溶胶（SOA）中黑碳吸附能力的量化难度； 边界层湍流混合过程的尺度依赖性。 最后，本书对利用该耦合模型进行区域空气质量管理和政策优化的方向进行了展望，强调了高时间分辨率模拟在制定应急减排措施中的指导作用。 本书内容紧密结合实际应用案例，逻辑清晰，旨在提供一个从理论到实践的完整技术蓝图。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深沉的蓝色调配上简洁的字体，立刻让人感受到它在科研领域的严肃与专业。我当时在书店里随意翻阅，目光很快就被“WRF-CMAQ”几个字母吸引了，虽然我不是气象化学领域的专业人士，但对环境科学的交叉学科研究一直抱有浓厚的兴趣。这本书的结构看起来非常系统，从模型的基础理论介绍，到具体参数的设置与优化，再到案例分析的详细数据呈现，似乎为初学者和资深研究者都铺设了一条清晰的学习路径。特别是它聚焦于武汉这样一个复杂城市群的气候背景，让人非常期待看到作者是如何将宏大的耦合模型应用于一个如此具体的、充满挑战性的地域案例中去。如果内容真如其包装所示，它无疑会成为工具书架上不可或缺的一本实操指南，提供的不仅是理论框架，更是宝贵的实战经验分享。我希望它能用清晰易懂的语言，把那些复杂的偏微分方程和复杂的化学反应机制阐释得透彻一些，毕竟，模型的成功运行往往取决于对细节的精确把握。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这类跨学科的工程应用型书籍，其“可操作性”看得非常重。我希望这本书不仅仅是停留在理论层面，更希望它能提供一个清晰的、可复现的研究框架。对于正在搭建自己第一个WRF-CMAQ模拟平台的学生来说，面对数以百计的输入文件和复杂的编译过程，一本详尽的实战手册是多么重要。我特别期待书中关于预处理软件（如前处理工具的脚本使用）的介绍，以及在高性能计算集群上并行计算时可能遇到的常见错误及其解决方案。如果能分享一些作者团队在处理特定模型模块（比如云微物理方案或化学机制选择）时的心得体会，那简直是无价之宝。这种来自一线操作者的“窍门”和“避坑指南”，往往比教科书上的标准流程更有价值。

评分☆☆☆☆☆

最近读了几本关于大气污染建模的书籍，坦白说，很多都陷入了枯燥的公式堆砌和生硬的软件操作流程罗列之中，读起来如同嚼蜡。我尤其关注那些在方法论上有创新突破的作品，期待能看到作者如何巧妙地融合WRF的气象驱动能力和CMAQ的化学传输能力，实现更精准的模拟。这本书的书名暗示了它不仅仅是介绍如何运行软件，更强调“运用及分析”，这让我对它的数据解读部分抱有极高的期望。一个成功的模型应用，其价值往往体现在对结果的深度挖掘和对污染源的科学归因上。我希望看到作者能展示出独到的见解，比如针对武汉特有的“城中村”效应或者江汉平原的地理气候特征，模型是如何被“驯服”并展现出其预测能力的。如果它能提供一些关于模型不确定性评估和敏感性分析的案例，那就更完美了，那才是一个成熟研究的标志。

评分☆☆☆☆☆

从内容排版和章节逻辑来看，这本书似乎花费了大量的篇幅来构建一个完整的知识闭环。我注意到“黑碳气溶胶分布特征”这一具体的应用点，这表明作者试图通过一个高影响力的污染物来检验模型的综合性能。黑碳作为重要的辐射强迫因子和PM2.5的重要组成部分，其时空分布的准确性直接关系到区域气候变化和健康风险评估。我关注的是，作者是如何处理黑碳源清单的构建和排放的垂直廓线的输入的，这往往是影响低层大气模拟准确性的关键瓶颈。一本优秀的参考书应该能够坦诚地指出在特定区域应用通用模型时遇到的局限性，并提出针对性的修正策略。如果书中能配有大量的对比图表，将模拟结果与实测数据进行细致的对比，并对偏差进行合理的科学解释，那么这本书的实用价值将大大提升，可以作为后续研究者避免“踩坑”的宝贵参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的定价和厚度都显示出其内容的专业性和信息密度。对于我这种希望从宏观的政策制定角度理解污染物输送机制的研究者而言，我更看重的是模型结果如何转化为政策建议的桥梁。模型的预测能力固然重要，但更重要的是，这些预测结果能够有效地揭示武汉地区黑碳污染的驱动因素——是本地排放为主，还是区域传输贡献更大？这种归因分析是政策制定者最关心的“落地”部分。我期望书中能包含一些敏感性实验，比如虚拟地减少某个重点污染源（如交通或工业区）的排放，看看对城市整体黑碳浓度的影响衰减曲线如何变化。如果作者能结合一些气象异常年份（例如特定静稳天气时段）的模拟结果，来解释黑碳污染的极端事件，那这本书的理论深度和实际应用价值就达到了一个很高的水准，值得所有关注区域大气环境质量的专业人士仔细研读。