CALPUFF模型：空气质量模拟与复杂地形处理

"CALPUFF模型是一个用于模拟污染物输送和扩散的高级三维拉格朗日烟团模式，适用于处理复杂的地形和非定常气象条件。它由三个主要部分组成：诊断风场模型CALMET、高斯烟团扩散模型CALPUFF和后处理软件CALPOST。" **CALPUFF模型的核心特性** 1. **非定常三维拉格朗日烟团输送模式**：此模型考虑了污染物在空间和时间上的动态变化，特别适合于模拟由于地形和气象条件变化导致的复杂输送过程。 2. **烟团函数分割方法**：CALPUFF采用这种方法来描述污染物排放源的排放特征，将烟团分割成多个小的质点，分别跟踪其运动轨迹。 3. **垂直和水平坐标系统**：垂直坐标采用地形追随坐标，确保在复杂地形中的准确模拟；水平结构为等间距网格，空间分辨率范围在1到几百公里。 4. **30多层的垂直不等距划分**：这允许模型精细地模拟不同高度的大气环境，包括多种污染物的干湿沉降过程。 5. **覆盖多种污染物**：包括SO2、NOx、CmHn、O3、CO、NH3、PM10（TSP）、Black Carbon等，涵盖了常见的大气污染物。 6. **连续和间断排放源处理**：CALPUFF能够处理连续和非连续排放源，适应各种排放场景。 7. **复杂地形和气象效应**：模型考虑了斜坡流、FROUND效应和流场的发散最小化处理，能够准确反映地形对污染物输送的影响。 **CALPUFF模拟系统组件** 1. **CALMET**：这是诊断风场模型，基于质量守恒原理分析风场，提供逐时风速、混合层高度、大气稳定度和微气象参数等气象数据。 2. **CALPUFF**：作为核心的扩散模型，利用CALMET提供的气象数据，通过高斯烟团模式模拟污染物排放后的扩散过程，扩散参数根据微气象条件计算得出。 3. **CALPOST**：后处理软件，对CALPUFF的输出进行处理，生成时间分配的浓度数据，计算干湿沉降通量、能见度等环境指标，支持网格化和指定点的浓度输出，包括逐时、日均、月均和年均浓度。 **应用与优势** CALPUFF模型被广泛应用于空气质量模拟，特别是对于需要考虑静风、复杂地形和非定常气象条件的环境影响评估。它的优势在于能够以高精度模拟不同尺度的污染物扩散，适用于环保署的空气质量预测和管理决策。通过集成的CALMET、CALPUFF和CALPOST，该系统提供了一套全面的工具，帮助科学家和环境管理者理解并预测污染物的传播行为。