城市環(huán)境綜合觀測與大氣環(huán)境動力學研究

前言

城市大氣污染作為一個重大的社會問題，是從產(chǎn)業(yè)革命開始的。產(chǎn)業(yè)革命的故鄉(xiāng)——英國，1873年以后連續(xù)發(fā)生一系列煤煙型大氣污染事件。進入20世紀，特別是二戰(zhàn)以后，商業(yè)、交通和都市化迅猛發(fā)展，隨著工業(yè)布局集中迅速興起的城市化過程，環(huán)境污染日益加重。20世30——60年代，一些工業(yè)發(fā)達國冢，先后發(fā)生了八大公害事件（比利時的馬斯河谷煙霧事件，美國多諾拉煙霧事件，英國倫敦煙霧事件，美國洛杉磯光化學煙油事件，日本水俁事件，日本富山事件等）。縱觀全球，城市日益成為政治、文化、經(jīng)濟、商業(yè)的中心，城市化進程及其伴隨的環(huán)境心,2g化已成了全球現(xiàn)代化世人關注的熱點。城市環(huán)境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學過程。圍繞治理城市大氣環(huán)境急待解決的優(yōu)化監(jiān)測與應對研究問題，世界各國開展了很多的現(xiàn)場觀測試驗與研究。在20世紀90年代，僅就大氣臭氧現(xiàn)場試驗研究，北美就有18項、歐洲12項、亞洲1項。其中比較有名的是墨西哥空氣質量研究計劃（MAEJ）。歐洲模式評價研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術評價和特征研究計劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環(huán)境現(xiàn)場研究計劃之一。由于城市環(huán)境在大氣科學中的重要性日益突出，世界氣象組織（WMO）在全球大氣監(jiān)測（GAW）計劃中專門開辟了城市氣象學和環(huán)境研究這一新的研究項目（GURME）。我國也面臨城市化帶來的一系列環(huán)境惡化問題。黨中央和國務院十分重視環(huán)境問題，制定了很多政策法規(guī)，強調在發(fā)展經(jīng)濟的同時要充分注意環(huán)境保護，并特別對首都北京這一超大城市面臨嚴重的城市化環(huán)境問題給予了極大關注。為此，科技部于1999年啟動了國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目（簡稱“973”項目）“首都北京及周邊地區(qū)大氣、水、土環(huán)境污染機理及調控原理”。該項目分為大氣和水、土兩部分，分別由中國氣象科學研究院和中國地質科學研究院負責執(zhí)行。并聯(lián)合了北京市環(huán)保局、北京市氣象局、清華大學、北京大學、中國科學院等院所與業(yè)務部門，構成了跨學科、跨部門的科技與業(yè)務相結合的研究團隊。項目研究途徑采用大氣、水與土壤環(huán)境大范圍、大樣本、多層次、多要素立體綜合觀測試驗，立足于認識城市環(huán)境污染過程中氣、水、土、生物地球化學環(huán)境以及不同界面間的物質循環(huán)和互饋行為，揭示城市不同功能區(qū)主要污染物氣、水、土等子系統(tǒng)內與界面間物理、化學和生物耦合過程。

內容概要

　　城市環(huán)境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學過程。圍繞治理城市大氣環(huán)境急待解決的優(yōu)化監(jiān)測與應對研究問題，世界各國開展了很多的現(xiàn)場觀測試驗與研究。在20世紀90年代，僅就大氣臭氧現(xiàn)場試驗研究，北美就有18項、歐洲12項、亞洲1項。其中比較有名的是墨西哥空氣質量研究計劃（MAEJ）。歐洲模式評價研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術評價和特征研究計劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環(huán)境現(xiàn)場研究計劃之一。由于城市環(huán)境在大氣科學中的重要性日益突出，世界氣象組織（WMO）在全球大氣監(jiān)測（GAW）計劃中專門開辟了城市氣象學和環(huán)境研究這一新的研究項目（GURME）。

書籍目錄

序前言第一章 北京大氣環(huán)境現(xiàn)場觀測試驗1.1 城市大氣環(huán)境科學試驗總體設計1.2 城市邊界層動力結構觀測1.3 城市邊界層化學過程觀測1.4 城市交通源影響觀測第二章 城市邊界層動力學特征2.1 城市輻射特征及其參數(shù)化2.2 城市邊界層熱力、動力結構2.3 城市邊界層湍流結構特征2.4 城市邊界層結構物理模型第三章 城市大氣動力一化學過程三維結構模型3.1 城市邊界層大氣污染時空分布特征3.2 城市“冠層”大氣污染“同位相”特征3.3 城市邊界層SO2和NO2垂直分布結構3.4 城市邊界層臭氧垂直分布結構及其影響因素3.5 城市大氣污染氣、粒態(tài)復合型空間特征3.6 城市大氣污染過程邊界層垂直結構3.7 大氣動力化學過程三維結構模型第四章 城市氣溶膠空間結構與相關模型4.1 氣溶膠衛(wèi)星遙感地面觀測綜合分析4.2 城市低層氣溶膠垂直分布結構4.3 城市氣溶膠化學成分特征4.4 城市氣溶膠與氣象要素、氣體污染物相關性4.5 區(qū)域二次氣溶膠數(shù)值模擬第五章 城市大氣污染周邊源影響域與源追蹤模型5.1 城市群區(qū)域氣溶膠衛(wèi)星遙感一地面觀測變分分析模型5.2 城市大氣污染過程點一面時空變化特征5.3 城市大氣污染過程周邊源影響域及遠距離輸送模型5.4 水環(huán)境污染過程周邊源影響模型第六章 城市熱島多尺度與山谷風效應6.1 城市熱島多尺度空間結構特征6.2 北京城市區(qū)域“尺度”演變的熱島效應6.3 衛(wèi)星遙感綜合分析城市群熱島特征6.4 城市熱島模擬試驗6.5 城市區(qū)域山谷風和模擬試驗第七章 城市霧過程時空特征與模擬7.1 城市區(qū)域霧過程邊界層特征7.2 北京地區(qū)霧分布尺度特征7.3 城郊能見度和霧年際變化相關性7.4 霧過程數(shù)值模擬第八章 城市沙塵氣溶膠與沙塵暴動力學特征8.1 風沙天氣氣溶膠特征8.2 北京地區(qū)沙塵暴過程氣溶膠特征8.3 沙塵暴動力結構及遠距離輸送第九章 城市建筑群環(huán)境評估模型及模擬系統(tǒng)9.1 城市高大建筑群風環(huán)境模擬技術9.2 城市街谷尺度動力、熱力結構數(shù)值模擬9.3 城市規(guī)劃大氣環(huán)境多尺度評估技術系統(tǒng)第十章 城市空氣質量模式預報與源同化技術系統(tǒng)10.1 全國區(qū)域CMAQ模式空氣質量預報模式技術系統(tǒng)10.2 CMAQMOs區(qū)域空氣質量統(tǒng)計修正模型與預報技術10.3 區(qū)域大氣污染模擬與預報模式源同化新技術10.4 衛(wèi)星OMI產(chǎn)品源同化反演模型及其cMAQ空氣質量模式應用10.5 全國區(qū)域紫外線模式預報技術第十一章 城市大氣污染源貢獻評估與調控模型11.1 城市機動車排放污染特征11.2 北京大氣揮發(fā)性有機物活性組分與源特征11.3 城市能源相關污染源貢獻模型和調控對策11.4 區(qū)域周邊源貢獻累積效應評估與源追蹤技術第十二章 城市化環(huán)境氣候效應12.1 城市化降水變化趨勢12.2 區(qū)域氣溶膠影響效應12.3 北京及周邊城市群落氣溶膠影響氣候效應12.4 暖季中國東部氣溶膠“影響顯著區(qū)”的氣候變化特征

章節(jié)摘錄

插圖：早在1974年，北京大學在十分艱難的條件下獨立開發(fā)了世界水平的光化學煙霧特征污染物過氧乙酰硝酸酯的監(jiān)測方法，開發(fā)了我國最早的空氣質量模型，在對蘭州西固光化學煙霧的深入研究中，發(fā)現(xiàn)了有別于國外的光化學煙霧形成機理，這是中國大氣環(huán)境化學的重要標志性成果，推動中國大氣環(huán)境化學走向世界，產(chǎn)生了深遠的國際影響。隨后，針對我國西南、華南、東南沿海的酸雨的成因，提出和證實了我國存在輸送類型酸雨的觀點，確證了氧化劑在酸雨形成中的作用，倡導了干沉降、大氣堿性顆粒物以及細粒子的研究，是國際酸雨理論的重要組成部分，研究成果對于制定我國酸雨的控制對策起到了重要的作用。20世紀90年代末，中國快速城市化導致大氣污染日益嚴峻和復雜化?；趯χ袊髿馕廴揪C合分析的研究結果，唐孝炎于1997年首次提出了大氣復合污染的概念、理論假設和研究框架，引起國際同行的廣泛關注和濃厚興趣，目前已成為我國大氣復合污染控制的理論基礎，并構建了以北京大學與環(huán)保部門為主體的大氣復合污染控制機理科學試驗研究與應用的跨部門、跨學科的學術團隊。進入21世紀，針對大氣復合污染問題，北京大學的研究重點集中于大氣臭氧和細粒子，圍繞大氣環(huán)境與全球變化和大氣污染的健康效應，從城市、區(qū)域和全球尺度上開展系統(tǒng)的研究。特別是為解決中國三大城市群日趨嚴重的大氣復合污染問題和保障北京奧運期間的空氣質量，開展了長期和深入的研究，在過去5 a中組織了兩項國際大氣科學研究計劃（PRIDE-PRD，CARE Beijing），開展了6次大型國際綜合觀測實驗，在大氣自由基化學、HONO和過氧化物的大氣化學作用及其來源、氣溶膠物理  化學一光學性質，大氣新粒子形成，光化學煙霧的形成機制以及大氣灰霾的成因等方面的研究，取得了一批具有創(chuàng)新性的研究成果，豐富了大氣復合污染的基礎理論，深化了對北京地區(qū)和珠江三角洲大氣復合污染狀況及演變規(guī)律的認識，為開展大氣復合污染區(qū)域聯(lián)合控制提供了理論基礎。這兩項國際合作研究計劃在國際學術界產(chǎn)生了重要影響，本領域的高水平國際期刊《Atmospheric Environment》和《Journal of Geophysics Research》上先后出版了2個?？到y(tǒng)完整地介紹珠江三角洲和北京地區(qū)大氣化學領域的學術成果。

編輯推薦

《城市環(huán)境綜合觀測與大氣環(huán)境動力學研究》為國家科學技術部973項目研究專著。

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