高空气象探测技术报告

1、高空气象探测技术报告长沙市城市固体废弃物处理场高空气象探测技术报告1 项目建设背景及意义长沙市城市固体废弃物处理场位于望城县桥驿镇黑糜峰山区，距离长沙市区35公里，占地面积2610亩，总库容量为4500万立方米。1999年10月动工建设，2003年4月28日正式投入运营。该处理场担负着长沙市区和望城县城区及部分镇、村的生活垃圾填埋处理任务。目前处理场固废场的处理方式以填埋原生生活垃圾为主，产生的臭气对周边居民生产生活造成一定影响，已成为当地群众上访和堵路的主要原因。按照2009年9月29日李军副市长在市政府主持召开的“专题协调长沙市城市固体废弃物处理场（以下简称固废处理场）周边环境问题”会议和

2、长府阅2009137号会议纪要精神，计划在固废处理场建立污染气候模型，为市政府决策在现有固废处理场进行扩建决策提供科学依据。故根据当地地形和局地微气候的特点，初步建立局地气候污染物扩散模型，为长沙市政府决策提供科学依据。高空气象探测是为局地气候污染物扩散模型提供当地的低空气象数据而进行的。2、项目来源该项目由长沙市人民政府出资，由长沙市城市管理局牵头，市环保局、气象局参入实施。湖南省气候中心协助市气象局完成局地气候污染物扩散模型及相应的高空气象探测等相关工作。 3、现有技术基础 3.1 sysum 污染物扩散模型简介sysum 模式是一个三维多尺度的在线欧拉型扩散模式，能够模拟对流层中单一气态

3、污染物的扩散。sysum 模式气象场模拟的动力框架是由mm5模式组成，mm5模式提供三维的模拟风场、温度、气压和湿度。而模式的污染物扩散传输部分采用污染物的质量连续方程来计算，包括平流、扩散、干湿沉降等过程，方程形式为：l q z c k z y c k y x c k x zwc yvc xuc t c -+?+? ?+? ?=?+?+?+?其中c 为污染物浓度，u 、v 、w 为风速的三维分量，k 为湍流扩散系数，q 为源强，l 为干湿沉降项。sysum 适用于污染物短距离传送（距污染源十公里范围左右）、中距离传送（十公里至一百公里范围）、长距离传送（大于一百公里以上）的扩散模拟，考虑了污

4、染物的干沉降、湿沉降、污染源的浮力抬升等因素 ，能输出污染物的三维空间浓度分布和地面沉降量。初始资料和侧边界资料由11水平网格分辨率每天4时次的美国国家环境预报中心(ncep)的全球再分析资料水平内插到模拟区域d01和垂直内插到加密的面上。将每日两次的常规观测资料和高空探测资料以及每日四次的地面观测资料插值到模拟的母区域。模式的物理过程设置如下。采用mrf 行星边界层方案和ccm2长波短波辐射参数化方案。陆面过程采用强迫恢复方案，地面温度根据能量收支方程来计算。云微物理参数化采用dudhia 简单冰相方案。在格距大于5km 区域采用grell 积云参数化方案；在格距小于5km 区 域网格可以分

5、辨出云尺度物理量，不采用任何积云参数化方案。 选择典型时段气象条件下，采用sysum模式开展格距为1km的污染物较长距离传送的扩散模拟，输出污染物浓度分布图以及风场等气象要素分布场。分析探讨污染物的输送扩散特定天气条件下气象要素的关系。3.2 高空气象探测高空气象探测采用gtc2型l波段探空数据接收机接受探空仪的信号，探空仪采用gts1-2型探空仪，gts1-2型探空仪可测量温度、湿度和气压。测风主要采用光学测风经纬仪，光学测风经纬仪主要用来跟踪气球并测量气球的仰角、方位角，与gtc2型l波段探空数据接收机同时进行观测探空气球测风时，采用无斜距测风，用气压高度反算斜距计算风，得到高空风资料。受

6、地形和天气的影响，使用gtc2型l波段探空数据接收机和光学测风经纬仪不能长时间得到完整的观测数据，当气球升到一定的高度以后，我们使用长沙探空站的雷达进行接收，获得了比较详细的探空数据。4、主要观测时段及要素为了尽可能的了解长沙市城市固体废弃物处理场的高空气象情况，我们根据长沙的天气气候特点，选择了能够代表长沙冬季、春季和夏季的三个时段进行的高空气象探测。分别是：冬季：2011年2月26日20时2011年3月3日08时共计10次； 气温在10以下； 春季：2011年4月14日20时2011年4月20日08时共计12次；气温在2025之间；夏季：2011年7月3日20时2011年7月7日08时共计

7、8次；最高气温在35左右；总共30时次的高空气象探测。每次探空基本上获得了各高度的气压、气温、湿度、风向风速资料。5、资料对比分析由于gts1-2型探空仪的发射功率较大，必须要等长沙探空站的探空结束以后才能进行探测，一般探测时间早晨8:40左右开始，晚上20:40左右开始。与长沙探空站的观测时间相差1小时左右。从30次得观测数据来看，一般超过2000米数据相差较小、超过3000米数据相差很小、超过5000米数据基本相同。低空在近地面有逆温层时温度相差较大，如：2月26日19时925hpa有2.7度差别；2月27日07时925hpa有3.9度差别；2月28日19时850hpa有6.4度差别；4月

8、19日19时1000hpa有7.4度差别；4月20日07时1000hpa有3.5度差别；其他25个时次的差别很小。湿度只有3个时次相差相对较大，分别是： 4月17日19时， 4月19日19时（只在1000hpa有差别），4月20日07时，低空湿度与云层、小气候等有关，不同地点低空湿度无可比性。其他27个时次差别都很小。地面风记录误差，在垃圾场受地形影响有地面风切变现象，在近地层1000米以内风向风速有一定误差，有些层次风速误差在2-3米/秒左右，风向是受经纬仪观测与雷达观测影响，风向误差无可比性。风速受观测设备（经纬仪、雷达）和计算方法（垃圾场用无斜距测风）影响。为了清楚的表达近地逆温对长沙市

9、城市固体废弃物处理场的距地气候的影响，将4月19日20时的各高度的气象要素值与长沙探空站的值进行对比列出。4月19日20时的各高度的气象要素值与长沙探空站的值时间气压黑气压马气温黑气温马湿度黑湿度马高度黑高度马风向风向风速风速0 1002.1 1008.7 18 21.8 65 52 70 5245 135 1 11 968.4 971.2 21.9 23.1 24 16 363 377110 1504 32 935.7 933.5 19.6 19.9 21 16 655 733150 145 4 43 904.1 896.8 17.3 16.6 16 19 943 1077148 147 7

10、 44 873.8 861.3 14.6 13.3 19 23 1230 1418148 143 8 35 845.2 824.9 11.9 9.8 25 30 1515 1768139 1146 36 818.7 790.1 11.9 7 20 23 1796 2123114 55 5 47 792.2 757.7 9.8 6.7 23 36 2077 2477103 15 5 68 767 724.9 7.6 3.5 26 27 2358 2831359 59 738.4 692.5 4.6 3.2 35 2 2639 3187283 110 713 662.7 5.3 0.4 2 2 2

11、920 3549131 111 687.6 633.5 3.2 -1.8 2 2 3200 3911346 212 665.2 605.7 1.1 -4 2 2 3479 4273262 313 641 578.2 -0.8 -6.8 2 2 3759 4641256 4 14 618.7 550 -3.5 -8.9 2 9 4038 5012277 5 15 598.5 525.6 -5.1 -11.3 2 15 4318 5382291 716 577.2 500.1 -7.2 -14.3 2 16 4600 5753304 817 556.7 475.4 -8.8 -16.9 4 13

12、4881 6129309 918 536.7 452.3 -10 -20.2 12 11 5163 6505308 1219 516.7 430.6 -11.9 -21.5 8 8 5445 6881310 1820 497 409.2 -14.3 -23.6 5 6 5727 7258307 21以上表格第一列的时间为气球升空后的时间，以分钟为单位。由于气球上升的速度不一样，相同时间的高度也不一样，在分析时请主要注意相同高度或者相同气压来进行比较。表中标注有黑字的为黑麋峰、标注马字的为马坡岭。6、各观测时期的大气环流特征2月26-28日为寒潮天气过程：26日08时，500层亚欧两脊一槽，我国

13、大部为西南气流、急流在孟湾到江南一带，南海586高压；中低层西南气流，明显暖平流。700层中东部为东高西低，西南-华中西南气流，昆明-宜昌-徐州急流；850层中东部东高西低，川盆144低涡、桂林-长沙-南京急流；925层锋区在江北；地面东北冷高，冷空气前锋已影响长沙（25日17时已影响宁乡，长沙，23时前有降水）。26日20时500层巴贝湖低槽分裂东出，蒙古西-河套有阶梯性小槽，南方大部维持西南气流，南海586高压；中低层明显暖平流维持 700层中东部东高低，贵阳-芷江-安庆急流； 850层中东部东高西低，144低涡东南压，重庆可以分析140低涡、桂林-长沙-武汉急流；925层锋区影响湘北27

14、日08时500层巴湖低槽东移，南方大部西南气流，南海北部588高压，西南、江南急流区；700层西南、江南、华南、华东西南西气流，；850层川盆144低涡有所填塞，江南、西南为西南气流。925层，锋区过长沙27日20时500层巴湖低槽东移至蒙古东，急流区华中、江南、西南，南海北部588高压；700层，川盆304涡，长江以南西南西气流；850层川盆144低涡，长江以北切变区，锋区在长江沿岸，江南西南气流；925层锋区抵湘南，长沙位于冷区。28日08时500层基本同上一时次；700层川盆304涡，西南、中东部东高西低较上一时次明显； 850层重庆144低涡，湘北为锋区及风切变；925层锋区南落。 2

15、8日20时 500层南海588高压，中东部-川盆等压面下降1-2位势什米，华北东北受低槽影响，下降幅度5个位势什米以上。700层长江以南东高西低，济南-南阳-万州-成都低槽；850层长沙在锋区上，北方冷空气势力加强。4月15-16日平直西风，中低层切变南压和地面弱冷空气影响，中到大雷雨天气过程；17-19日槽后西北气流，晴，20日中低层西南气流发展，回暖；21日中低纬平波，有小槽东移，高纬低槽东移，东北低涡低槽开始稳定，中雨；19-20日中低层由高压环流控制转高后，西南气流发展，回暖19日08时500层沿海低槽，中东部西北气流；700层槽后高压脊，湘黔渝312g环流；850层高压脊，湘152g环流；19日20时500层沿海槽后西北气流；700层312g，湘西转南风；850层152g东移。20日08时500层中纬河套-川东低槽；700层西南、华中江南东高西低，长江