对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较.pdf

第16 卷 第2 期 热 带 气 象 学 报 Vol.16,No.2 2000 年5 月 JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGY May,2000 文章编号 1004-4965 2000 02-0164-09 对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较 谷德军 (广州热带海洋气象研究所,广东 广州 510080) 摘 要 用粒子随机扩散模式和高斯模式模拟的对应3 种源高的横风向积分浓度的结果与水槽 试验的结果进行比较 发现粒子随机扩散模式能较好地模拟出水槽试验结果,说明该模式能 用来模拟对流边界层的扩散 而高斯模式不能完全反映对流边界层的扩散 比较两种模式 的模拟结果,发现粒子随机扩散模式由于考虑了对流边界层中由卷流和热泡引起的垂直方 向上湍流的非均一性,比高斯模式能较好地模拟出污染物在垂直方向上充分混合较快 水平 方向上扩散范围大 地面浓度最大值大 浓度最大值出现位置距源近且向右手方(背风而立) 偏移等特点,并由此说明了环境影响评价中应用高斯模式时应注意的问题 最后 用对流边 界层中大气湍流结构特征对模拟结果作了解释 关 键 词 对流边界层 粒子随机扩散模式 高斯模式 湍流 中图分类号 X16 文献标识码 A 1 引 言 大气扩散的高斯模式是我国环境影响评价中的指定模式[1] 应用非常广泛 粒子随 机扩散模式是近20 年来研究各种情况下大气扩散规律的主要技术方法之一[2 3] 它的拉 格朗日性质更直接地解释了湍流扩散过程的本质 同时对非定常 非均匀复杂流场中的 扩散有广泛的适用性 [4 6] 水槽试验 的结果多年来一直是检验各种扩散模式性能的试金 石 本文用水槽试验的结果来检验粒子随机扩散模式和高斯模式的适用性 并从垂直扩 散和水平扩散两个方面进行比较 说明对流边界层中大气扩散的特点和环境影响评价中 使用高斯模式时应注意的问题 最后 用对流边界层中大气湍流结构特征对模拟结果进 行了解释 2 粒子随机扩散模式和高斯模式简介 粒子随机扩散模式采用大气扩散的 Monte-Carlo 方法 它把污染物在大气中的扩 收稿时间收稿时间 1998-12-29 修订时间修订时间 2000-01-21 收稿时间收稿时间 修订时间修订时间 作者简介作者简介 谷德军谷德军 1966- 男男 河南潢川人河南潢川人 广州热带海洋气象研究所助理研究员广州热带海洋气象研究所助理研究员 硕士硕士 主要从事大气扩散模主要从事大气扩散模 作者简介作者简介 谷德军谷德军 男男 河南潢川人河南潢川人 广州热带海洋气象研究所助理研究员广州热带海洋气象研究所助理研究员 硕士硕士 主要从事大气扩散模主要从事大气扩散模 式研究式研究 式研究式研究 万方数据 2 期期 谷德军谷德军 对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较 165 期期 谷德军谷德军 对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较 散看成标记粒子在平均风场约束下的随机运动 水平方向上的随机运动符合高斯分布 大气湍流研究表明 对流边界层中浮力是驱动湍流的主要机制 垂直方向上的湍流不是 完全无规则的