城市環(huán)境綜合觀測與大氣環(huán)境動(dòng)力學(xué)研究

前言

城市大氣污染作為一個(gè)重大的社會(huì)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(jìn)入20世紀(jì)，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(dá)國冢，先后發(fā)生了八大公害事件（比利時(shí)的馬斯河谷煙霧事件，美國多諾拉煙霧事件，英國倫敦?zé)熿F事件，美國洛杉磯光化學(xué)煙油事件，日本水俁事件，日本富山事件等）?？v觀全球，城市日益成為政治、文化、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)的中心，城市化進(jìn)程及其伴隨的環(huán)境心,2g化已成了全球現(xiàn)代化世人關(guān)注的熱點(diǎn)。城市環(huán)境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學(xué)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(yīng)對(duì)研究問題，世界各國開展了很多的現(xiàn)場觀測試驗(yàn)與研究。在20世紀(jì)90年代，僅就大氣臭氧現(xiàn)場試驗(yàn)研究，北美就有18項(xiàng)、歐洲12項(xiàng)、亞洲1項(xiàng)。其中比較有名的是墨西哥空氣質(zhì)量研究計(jì)劃（MAEJ）。歐洲模式評(píng)價(jià)研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細(xì)粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術(shù)評(píng)價(jià)和特征研究計(jì)劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環(huán)境現(xiàn)場研究計(jì)劃之一。由于城市環(huán)境在大氣科學(xué)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(jì)劃中專門開辟了城市氣象學(xué)和環(huán)境研究這一新的研究項(xiàng)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(wù)院十分重視環(huán)境問題，制定了很多政策法規(guī)，強(qiáng)調(diào)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)要充分注意環(huán)境保護(hù)，并特別對(duì)首都北京這一超大城市面臨嚴(yán)重的城市化環(huán)境問題給予了極大關(guān)注。為此，科技部于1999年啟動(dòng)了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目（簡稱“973”項(xiàng)目）“首都北京及周邊地區(qū)大氣、水、土環(huán)境污染機(jī)理及調(diào)控原理”。該項(xiàng)目分為大氣和水、土兩部分，分別由中國氣象科學(xué)研究院和中國地質(zhì)科學(xué)研究院負(fù)責(zé)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(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院等院所與業(yè)務(wù)部門，構(gòu)成了跨學(xué)科、跨部門的科技與業(yè)務(wù)相結(jié)合的研究團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)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(yàn)，立足于認(rèn)識(shí)城市環(huán)境污染過程中氣、水、土、生物地球化學(xué)環(huán)境以及不同界面間的物質(zhì)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(nèi)與界面間物理、化學(xué)和生物耦合過程。

內(nèi)容概要

　　城市環(huán)境氣象涉及的各種尺度的大氣物理化學(xué)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(yīng)對(duì)研究問題，世界各國開展了很多的現(xiàn)場觀測試驗(yàn)與研究。在20世紀(jì)90年代，僅就大氣臭氧現(xiàn)場試驗(yàn)研究，北美就有18項(xiàng)、歐洲12項(xiàng)、亞洲1項(xiàng)。其中比較有名的是墨西哥空氣質(zhì)量研究計(jì)劃（MAEJ）。歐洲模式評(píng)價(jià)研究（EMEP）等。以大氣氣溶膠細(xì)粒子PM。研究為主的紐約PMZ.S技術(shù)評(píng)價(jià)和特征研究計(jì)劃（PMTACS-NY）是近年來比較著名的城市環(huán)境現(xiàn)場研究計(jì)劃之一。由于城市環(huán)境在大氣科學(xué)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(jì)劃中專門開辟了城市氣象學(xué)和環(huán)境研究這一新的研究項(xiàng)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(yàn)1.1 城市大氣環(huán)境科學(xué)試驗(yàn)總體設(shè)計(jì)1.2 城市邊界層動(dòng)力結(jié)構(gòu)觀測1.3 城市邊界層化學(xué)過程觀測1.4 城市交通源影響觀測第二章 城市邊界層動(dòng)力學(xué)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(dòng)力結(jié)構(gòu)2.3 城市邊界層湍流結(jié)構(gòu)特征2.4 城市邊界層結(jié)構(gòu)物理模型第三章 城市大氣動(dòng)力一化學(xué)過程三維結(jié)構(gòu)模型3.1 城市邊界層大氣污染時(shí)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(jié)構(gòu)3.4 城市邊界層臭氧垂直分布結(jié)構(gòu)及其影響因素3.5 城市大氣污染氣、粒態(tài)復(fù)合型空間特征3.6 城市大氣污染過程邊界層垂直結(jié)構(gòu)3.7 大氣動(dòng)力化學(xué)過程三維結(jié)構(gòu)模型第四章 城市氣溶膠空間結(jié)構(gòu)與相關(guān)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(jié)構(gòu)4.3 城市氣溶膠化學(xué)成分特征4.4 城市氣溶膠與氣象要素、氣體污染物相關(guān)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(diǎn)一面時(shí)空變化特征5.3 城市大氣污染過程周邊源影響域及遠(yuǎn)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(fēng)效應(yīng)6.1 城市熱島多尺度空間結(jié)構(gòu)特征6.2 北京城市區(qū)域“尺度”演變的熱島效應(yīng)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(yàn)6.5 城市區(qū)域山谷風(fēng)和模擬試驗(yàn)第七章 城市霧過程時(shí)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(guān)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(dòng)力學(xué)特征8.1 風(fēng)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(dòng)力結(jié)構(gòu)及遠(yuǎn)距離輸送第九章 城市建筑群環(huán)境評(píng)估模型及模擬系統(tǒng)9.1 城市高大建筑群風(fēng)環(huán)境模擬技術(shù)9.2 城市街谷尺度動(dòng)力、熱力結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬9.3 城市規(guī)劃大氣環(huán)境多尺度評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)第十章 城市空氣質(zhì)量模式預(yù)報(bào)與源同化技術(shù)系統(tǒng)10.1 全國區(qū)域CMAQ模式空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式技術(shù)系統(tǒng)10.2 CMAQMOs區(qū)域空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)修正模型與預(yù)報(bào)技術(shù)10.3 區(qū)域大氣污染模擬與預(yù)報(bào)模式源同化新技術(shù)10.4 衛(wèi)星OMI產(chǎn)品源同化反演模型及其cMAQ空氣質(zhì)量模式應(yīng)用10.5 全國區(qū)域紫外線模式預(yù)報(bào)技術(shù)第十一章 城市大氣污染源貢獻(xiàn)評(píng)估與調(diào)控模型11.1 城市機(jī)動(dòng)車排放污染特征11.2 北京大氣揮發(fā)性有機(jī)物活性組分與源特征11.3 城市能源相關(guān)污染源貢獻(xiàn)模型和調(diào)控對(duì)策11.4 區(qū)域周邊源貢獻(xiàn)累積效應(yīng)評(píng)估與源追蹤技術(shù)第十二章 城市化環(huán)境氣候效應(yīng)12.1 城市化降水變化趨勢12.2 區(qū)域氣溶膠影響效應(yīng)12.3 北京及周邊城市群落氣溶膠影響氣候效應(yīng)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(xué)在十分艱難的條件下獨(dú)立開發(fā)了世界水平的光化學(xué)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(zhì)量模型，在對(duì)蘭州西固光化學(xué)煙霧的深入研究中，發(fā)現(xiàn)了有別于國外的光化學(xué)煙霧形成機(jī)理，這是中國大氣環(huán)境化學(xué)的重要標(biāo)志性成果，推動(dòng)中國大氣環(huán)境化學(xué)走向世界，產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的國際影響。隨后，針對(duì)我國西南、華南、東南沿海的酸雨的成因，提出和證實(shí)了我國存在輸送類型酸雨的觀點(diǎn)，確證了氧化劑在酸雨形成中的作用，倡導(dǎo)了干沉降、大氣堿性顆粒物以及細(xì)粒子的研究，是國際酸雨理論的重要組成部分，研究成果對(duì)于制定我國酸雨的控制對(duì)策起到了重要的作用。20世紀(jì)90年代末，中國快速城市化導(dǎo)致大氣污染日益嚴(yán)峻和復(fù)雜化?；趯?duì)中國大氣污染綜合分析的研究結(jié)果，唐孝炎于1997年首次提出了大氣復(fù)合污染的概念、理論假設(shè)和研究框架，引起國際同行的廣泛關(guān)注和濃厚興趣，目前已成為我國大氣復(fù)合污染控制的理論基礎(chǔ)，并構(gòu)建了以北京大學(xué)與環(huán)保部門為主體的大氣復(fù)合污染控制機(jī)理科學(xué)試驗(yàn)研究與應(yīng)用的跨部門、跨學(xué)科的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)。進(jìn)入21世紀(jì)，針對(duì)大氣復(fù)合污染問題，北京大學(xué)的研究重點(diǎn)集中于大氣臭氧和細(xì)粒子，圍繞大氣環(huán)境與全球變化和大氣污染的健康效應(yīng)，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(yán)重的大氣復(fù)合污染問題和保障北京奧運(yùn)期間的空氣質(zhì)量，開展了長期和深入的研究，在過去5 a中組織了兩項(xiàng)國際大氣科學(xué)研究計(jì)劃（PRIDE-PRD，CARE Beijing），開展了6次大型國際綜合觀測實(shí)驗(yàn)，在大氣自由基化學(xué)、HONO和過氧化物的大氣化學(xué)作用及其來源、氣溶膠物理  化學(xué)一光學(xué)性質(zhì)，大氣新粒子形成，光化學(xué)煙霧的形成機(jī)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(fù)合污染的基礎(chǔ)理論，深化了對(duì)北京地區(qū)和珠江三角洲大氣復(fù)合污染狀況及演變規(guī)律的認(rèn)識(shí)，為開展大氣復(fù)合污染區(qū)域聯(lián)合控制提供了理論基礎(chǔ)。這兩項(xiàng)國際合作研究計(jì)劃在國際學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了重要影響，本領(lǐng)域的高水平國際期刊《Atmospheric Environment》和《Journal of Geophysics Research》上先后出版了2個(gè)?？?，系統(tǒng)完整地介紹珠江三角洲和北京地區(qū)大氣化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)成果。

編輯推薦

《城市環(huán)境綜合觀測與大氣環(huán)境動(dòng)力學(xué)研究》為國家科學(xué)技術(shù)部973項(xiàng)目研究專著。

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