Calpuff模型技术报告

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1、CALPUFF模型的系统简介CALPUFF为非定常三维拉格朗日烟团输送模式。CALPUFF采用烟团函数分割方法，垂直坐标采用地形追随坐标，水平结构为等间距的网格，空间分辨率为一至几百公里，垂直不等距分为30多层。污染物包括SO2、NOx、CmHn、O3、CO、NH3、PM10（TSP）、BlackCarbon，主要包括污染物之排放、平流输送、扩散，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程。CALPUFF模型系统可以处理连续排放源、间断排放情况，能够追踪质点在空间与时间上随流场的变化规律。考虑了复杂地形动力学影响、斜坡流、FROUND数影响及发散最小化处理。CALPUFF

2、模拟系统，包括诊断风场模型CALMET、高斯烟团扩散模型CALPUFF和后处理软件CALPOST三部分。CALPUFF模式可运用于静风、复杂地形等非定常条件。其中CALMET利用质量守衡原理对风场进行诊断，输出包括逐时风场、混合层高度、大气稳定度（PGT分类）、各种微气象参数等。CALPOST为计算结果后处理软件，对CALPUFF计算的浓度进行时间分配处理，并计算出干（湿）沉降通量、能见度等。近年来，国内研究者对calpuff模型在空气质量模拟开展了一系列研究工作，如calpuff模式模拟能见度情况，模拟放射性核素迁移扩散情况，模拟秸秆焚烧造成的环境影响，可视化

3、二次开发，区域大气环境容量测算，风速和风功率密度分布，区域重点行业大气污染等。简介采用美国环境保护署(USEPA)推荐的用于模拟污染物传输行为的集成模式——CALPUFF模拟系统进行空气质量模拟．CALPUFF模拟系统包括维诊断气象模型(CALMET)、空气质量扩散模拟(CALPUFF)和后处理软件(CALPOST)三部分．该系统采用时变的气象场资料，充分考虑下垫面对污染物下湿沉降的影响，同时考虑复杂地形的动力学效应以及静风等非定常条件，能很好地模拟不同尺度污染物扩散情景．CALPUFF模拟系统采用高斯烟团模式，利用CALMET产生的气象场以平流输送烟团的形式模

4、拟污染物从污染源排放后的扩散过程．扩散参数由微气象参数化方法计‘算得到．该模拟系统利用在取样时问内进行积分的方法来节约计算时间．CALPUFF模拟系统的输出主要包括网格和各指定点的污染物浓度．CALPOST是后处理模块，该模块能够将CALPUFF生成的污染物浓度场文件依用户的不同目的进行相应处理，如生成网格化或者指定点逐时浓度、日均浓度、月均及年均浓度等文件．CALPUFF数据需求地理物理资料地表粗糙度、土地使用类型、地形高程、植被代码。其中：计算区域网格点地形高程数据包括两个要素：UTM国家坐标（相对坐标）、地形高程（空间分辨率可达0.9km）。计算区域的空间

5、分辨率可以高于地形数据的分辨率。地形计算时，采用地形追踪坐标，通过六点差值获取计算区域中网格点的高程值。地表粗糙度、土地使用类型、植被代码可以来自国土资源部有偿的或美国地调局免费的数据。这种数据通过GIS系统进行转化后，可直接使用。其中地表粗糙度、土地使用类型、植被代码、地形高程数据都以矩阵格式输入。气象资料CALMET需要输入评价范围内的气象背景初猜场，之后进行地形动力、倾斜流、地形阻挡作用的调整得到第一步的气象要素场，用评价范围内的地面和探空常规气象观测资料对第一步气象要素场进行订正，得到最终的评价范围气象要素诊断场。(1)气象背景初猜场：CALMET气象背

6、景初猜场由MM5模型输出的物理量场提供。采用最近一年的NCEP气象要素分析场和模型计算区域内地面和探空常规气象观测资料，用MM5中尺度模型进行数值模拟计算，输出逐小时的气象要素场。MM5模拟输出的气象要素场包括：气压，高度，温度，风速U分量，风速V分量，相对湿度和水汽混合比、云水混合比、冰雪混合比、Graupel混合比。NCEP每日4次的气象要素分析场资料：1000pha，925pha，850pha，700pha，600pha，500pha各高度层上的位势高度、温度、露点、风的东西向分量，风的南北向分量，以及地面气压，海平面气压，地面温度。（2）常规探空气象资料

7、：1000hpa，925hpa，850hpa，700hpa，500hpa各高度层上的位势高度，温度，露点，风向，风速。（3）常规地面观测气象资料：风速、风向、气温、云量、云底高度、地面气压、相对湿度，降水量，降水类型。（4）全球海洋天气报资料：海面上每日4次全球海洋天气报资料包括纬度，经度，气温，露点，风，气压、马士顿号、海表层温度。污染源资料CALPUFF可以处理点源、线源、面源、体积源。考虑干湿沉降、建筑物下洗等因素。CALMET输入数据文件格式(1)SUR.DAT地面站气象数据文件格式：第一行：起始时间：年日时，终止时间：年日时时区台站数目第二行：台站编号

8、第三行：年日时第四行：风