北方沿海热力内边界层对PM2.5 影响的观测与模拟研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41771242
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    韩素芹
  • 依托单位：
    天津市气象科学研究所
  • 学科分类：
    D0714.环境信息与环境预测
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aerosol pollution is serious along the coastal zone of Bohai Rim, Both the economic development layout and specific meteorological conditions influence the pollution characteristics of aerosols. Hence it is significant to study the structure of the coastal thermal internal boundary layer(TIBL) and its influence on pollution characteristics of PM2.5. Intensive field campaigns were organized in this study, vertical distribution of PM2.5 and meteorological parameters from ground to the upper level were observed simultaneously. Based the above data, the air boundary layer heights at three different sites , the height and the distance of the TIBL penetrated into the land, the influence of wind, temperature vertical profiles on PM2.5 were analyzed. The simulation effect of PM2.5 with Wrf-chem was accessed using the observed vertical profiles, vertical diffusion coefficient was obtained by numerical experiments. the coastal thermal boundary layer structure and evolution characteristics and their influence on the spatial distribution of PM2.5 were further studied with the modified-Wrf-chem. Concept model of TIBL and PM2.5was built to support the forecast of air quality in coastal zone.
渤海西岸气溶胶污染严重，海岸带的经济发展布局和特殊的气象条件直接影响气溶胶污染特征，因此研究渤海西岸热力内边界层结构及其对PM2.5的影响具有重要的科学意义。本研究拟在渤海西岸对气象要素和PM2.5进行综合观测试验，基于PM2.5和气象要素的系留气艇观测资料及观测塔、气溶胶激光雷达等地基遥感观测数据对比分析海洋-海岸-内陆边界层高度变化特征,分析热力内边界层高度及其随离岸距离的变化规律, 研究风温湿廓线变化对PM2.5垂直分布的影响。利用观测廓线评估WRF-CHEM不同参数化方案对边界层内PM2.5的模拟效果，通过数值试验获取颗粒物垂直扩散系数地最优计算方法，提升模式对PM2.5垂直分布的模拟能力，研究沿海热力内边界层结构及演变特征对PM2.5空间分布的影响，建立渤海西岸地区热力内边界层对PM2.5影响的概念模型, 为沿海地区空气质量预报和大气污染防治提供技术支撑。

结项摘要

项目背景：渤海西岸气溶胶污染严重，沿海热力内边界层（TIBL）对PM2.5的影响机制需加强。 .主要研究内容：气象条件对PM2.5 垂直分布影响观测研究，WRF-Chem参数化方案评估和改进，海陆风和TIBL对PM2.5 影响的数值模拟研究，建立TIBL对PM2.5 影响概念模型。.重要结果及数据：.（1）海风向内陆延伸距离为唐山>天津>沧州，冬季和夏季向上伸展高度分别200~500m，400~1000m。海风最大强度-3.5℃。.（2）混合层高度在冬季海洋>近岸>内陆，夏季海洋最低。海洋冬夏季为1030m和730m。湍流在海洋没有明显季节和日变化。海洋-近岸-内陆PM2.5廓线有差异，冬季夜晚海洋PM2.5浓度在200至600米高于陆地，夏季夜晚趋势相反。.（3）海风环流导致PM2.5空间分布不均，受海风影响区域温度较高，对流和湍流增强，上升运动伸展到500 m~600 m，在250 m上升运动最强为2.5*10-2m/s， PM2.5高浓度中心并向上延伸至500 m。.（4）风温湿廓线影响PM2.5垂直分布：前期下沉气流将高空PM2.5带到近地层，200m以下逆温和高湿，PM2.5浓度达到200μg/m3，中期出现脱地逆温，逆温高度600m，高湿小风造成PM2.5高值区，雾凇对PM2.5湿清除作用明显。.（5） 夏季典型海风时在沿海20km内形成TIBL，高度200~400m，约16:00时形成。无TIBL时，PM2.5浓度随PBLH增加降低。近岸地区在TIBL形成前PM2.5浓度最小，形成后PM2.5浓度迅速增加并在TIBL顶最大。.（6）WRH_Chem的 MMJ方案对温湿风和PM2.5模拟效果最优。提出湍流普朗特数Pr的优化方法，改进后风速和PM2.5浓度误差分别下降11.8%和9.6%，模式已在天津业务运行。.（7）改进的WRF-chem可模拟出海陆风、热内力边界层对PM2.5分布的影响，分冬、夏季建立了渤海西岸海陆风、不同强度海风、及热内力边界层对PM2.5影响概念模型，已支撑渤海西岸大气污染防治。.（8）观测试验得到冬、夏季“渤海-近岸-内陆”的风、温、湿、PM2.5廓线和质控后的风廓线、气溶胶激光雷达数据为本项目及后续科学研究提供基础。

项目成果

期刊论文数量（30）
专著数量（1）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
基于天津255米气象塔对近年天津近地面风 和气温变化特征的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    气象
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘敬乐;姚 青;蔡子颖;韩素芹;李英华;杨健博;囝
  • 通讯作者：
    囝
天津地区霾天气特征研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    中国环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡子颖;姚 青;韩素芹;邱晓滨;张 敏;吴彬贵;王雪莲
  • 通讯作者：
    王雪莲
Analysis of a Severe Regional Haze-fog-dust Episode over North China in Autumn by Using Multiple Observation Data
多次观测资料分析华北秋季一次严重区域性灰霾天气
  • DOI：
    10.4209/aaqr.2019.11.0567
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Aerosol and Air Quality Research
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Tang Yingxiao;Han Suqin;Yao Qing;Cai Ziying;Qiu Yulu;Feng Jin
  • 通讯作者：
    Feng Jin
Study ofthemeteorological infuence onozone inurban areas andtheir use inassessing ozone trends inall seasons from2009 to2015 inTianjin, China
2009-2015年天津市区臭氧气象影响及其在评价各季节臭氧变化趋势中的应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Meteorology and Atmospheric Physics
  • 影响因子：
    2
  • 作者：
    Yang J.B;Liu J.L;Han S.Q;Yao Q;Cai Z.Y
  • 通讯作者：
    Cai Z.Y
天津市冬季空气湿度对PM2.5和能见度的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    环境科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    丁净;唐颖潇;郝天依;姚青;蔡子颖;张裕芬;韩素芹
  • 通讯作者：
    韩素芹

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其他文献

天津市PM_(10),PM_(2.5)和PM_1连续在线观测分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    环境科学研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄鹤;蔡子颖;韩素芹;姚青;吴彬贵
  • 通讯作者：
    吴彬贵
天津城市边界层湍流统计特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    高原气象
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄鹤;李英华;韩素芹;吴彬贵;张永欣;李春
  • 通讯作者：
    李春
天津夏季大气消光性质的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    高原气象
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡子颖;韩素芹;刘爱霞
  • 通讯作者：
    刘爱霞
2013—2017年天津市大气自净能力与大气颗粒物质量浓度特征分析
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1673-503x.2019.06.008
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    气象与环境学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    唐颖潇;韩素芹;蔡子颖;杨旭;冯琎
  • 通讯作者：
    冯琎

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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