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大气科学学报2024年第47卷第4期：604-619大气物理与大气环境

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汾河谷地大气环境容量与大气污染过程的数值模拟与敏感性

分析

王孜澈,茅宇豪，郭淑雅,刘振鑫*

南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制重点实验室/江苏省大气环境与设备技术协同创新中心，江苏南

京210044

*联系人,E-mail:liuzhenxin@

2023-07-24收稿,2023-12-01接受

江苏省自然科学基金委碳达峰碳中和科技创新专项（B；中国科学院重大科技基础设施开放共享重点课题（2023-EL-ZD-00013）

摘要对汾河谷地及太原市在2015年1月的一次重污染过程运用WRF-Chem模式进关键词

行污染过程的数值模拟、观测验证和地形敏感性实验，分析了河谷地形对区域污染过程汾河谷地；

和大气环境容量的影响机制。结果表明：太原市及周边汾河谷地大气边界层环流和大大气环境数值

气污染传输受天气系统、地形和城市化共同影响；地形环流强度明显强于太原城市热岛模拟；

环流，且对其发展存在明显抑制作用，从而限制了城市大气环境容量，加剧城市近地面WRF-Chem;

大气污染物的堆积和空气质量恶化；研究区域大气环境容量受气象主导风向影响：当天地形高度与地

气主导风向偏南北向，也即与狭长的汾河谷地走向一致时,有利于该区域大气污染物的表利用类型；

扩散清除，而当天气主导风向偏东西向时，则该区域大气环境容量明显减小，且近地面山谷风环流

大气污染物浓度与大气环境容量之间呈强相关性，相关系数达到0.74；当地形敏感组

实验中取消太原市周边河谷地形特征时，上述相关系数降低到0.21。

近40年以来我国工业化和城市化快速发展，城/xinwen/2019-09/18/content_5430836.htm)。

市能耗和大气污染物排放快速增加（Fanetal.,盆地地形不利于大气污染扩散，与山西省的重工业

2018;Xieetal.,2018）。大气污染治理成为新时代超量排放因素叠加，极易造成大气污染物在盆地的

城市发展和生态文明建设的重要议题（李占清，累积。

2020）。近年来，国家与地方政府及环保部门先后近年来，有关复杂地形下的大气环境问题的研

实施了强力的大气污染防治政策，大气环境状况明究较为广泛(Lietal.,1995;Zhengetal.,2008;Zhao

显改善（沈海萍等，2015），但是中国东部广大区域，etal.,2017；孙永等，2019）。不同的地形条件对大

尤其是以“2+26”为代表的重点城市，其大气污染形气边界层的时空演变特征具有显著的影响（王蒙，

2021），进而与平原地区不同，复杂地形上的大气污

势依旧严峻（熊智林，2019；张茹婷等，2022；吕芳

等,2023)。染过程在一定的时间或者区域会出现明显的局部异

汾河谷地是我国大气污染防治的重点区域之一常高值（王孝维,2006）。多年研究比较一致地认为

这种情况主要与山地地形引起的山谷风或流泄风有

（姬艺珍,2021;曹娟,2022），其核心城市，山西省省

会太原，名列在“2+26”城市中，谷地内沿汾河自北关，或者在高原地区还会产生高原风（李霞和贾健，

向南的还存在有多个人口与工业密集的重污染城2016)的情况，从而对其近地面大气污染扩散产生

市，比如山西省临汾市和长治市，共同位居全国空气规律性影响；此外,还有多位研究者（侯玉昊,2022；

质量问题最为严重城市中的前列（https://wwW.王慧丽和毛静，2022）针对汾渭平原PM2.5时空分

引用格式：王孜澈，茅宇豪，郭淑雅，等，2024.汾河谷地大气环境容量与大气污染过程的数值模拟与敏感性分析[J].大气科学学报，47（4）：604-619.

WangZC,MaoYH,GuoSY,etal.,2024.Numericalsimulationandsensitivityanalys