气象—化学双向耦合模式（wrf-naqpms）研制及其在京津冀秋季重霾模拟中的应用

为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响，建立基于mie散射理论的气溶胶—光学性质模块，研制气象－化学双向耦合器，以嵌套网格空气质量预报模式naqpms（nestedairqualitypredictionmodelingsystem）为基础，建立了naqpms和中尺度气象模式wrf（weatherresearchandforecastingmodel）的双向耦合模式（wrf-naqpms）。利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京－天津－河北地区一次秋季严重灰霾过程。结果表明，考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物（pm2.5）浓度与观测结果更为一致。灰霾期间，气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素，北京－天津－河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%，2m高度的温度平均下降1℃，湍流动能下降20%，10m高度的风速降低超过0.2m/s，边界层高度下降25%，使得边界层大气更加静稳，进而造成了重污染地区污染进一步加剧，如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%。分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制，采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程。