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城市下垫面改变对辽宁中东部城市群大气环境影响的数值模拟

大气科学；大气环境；城市下垫面；辽宁中东部城市群

利用区域在线大气动力—化学模式WRF-Chem（Weather Research and Forecast-Chemistry）结合UCM（Urban Canopy Model）城市冠层方案，针对2017年12月28日-31日（北京时）辽宁地区一次污染过程，分别采用1993年（USGS）与2018年（MODIS）土地利用类型数据进行试验设计，研究了辽宁中东部城市群城市扩张对大气污染过程的影响。研究结果表明：（1）城市扩张导致的下垫面变化会导致辽宁中东部城市群地面温度增加2.9%，相对湿度减少4.1%，风速降低2.1%，边界层高度增加3.3%。温度和相对湿度的变化在夜间强于白天，边界层高度则在白天变化更大。（2）沈阳是城市化发展最为显著的区域，气象要素的变化也最为显著。城市扩张导致沈阳市地面温度增加12.2%，相对湿度减少16.5%，风速降低11.0%，边界层高度增加8.3%。而其他几个城市的气象要素变化相对较小。（3）抚顺市由于其特殊的“峡谷”地形特征，受城市扩张影响与其他城市不同，表现为地表温度降低，风速增大。（4）在不考虑排放源改变的情况下，城市扩张导致的下垫面变化可能会导致PM_2.5、PM₁₀的浓度在夜间增加，白天减少；而由于NO₂浓度在白天的降低，导致O₃浓度的增加。（5）冬季城市热岛效应相对较弱，城市下垫面改变导致夜间增温和降湿更多，但边界层高度变化不大，可能是污染物增加的原因；而白天增温和降湿相对较小，且边界层高度变化明显，因此有利于扩散，导致了污染物浓度的降低。