黄 然，潘晓滨，李 毅，胡富嘉

(1.国防科学技术大学 气象海洋学院，江苏 南京 211101；2.解放军61867部队，北京 101104；3.解放军95809部队，河北 沧州 061736)

华北地区一次大气污染过程的PM2.5/PM10同化和模拟试验

黄 然1,2，潘晓滨1，李 毅1，胡富嘉3

(1.国防科学技术大学 气象海洋学院，江苏 南京 211101；2.解放军61867部队，北京 101104；3.解放军95809部队，河北 沧州 061736)

利用WRF-Chem模式MOSAIC气溶胶变量建立起的PM2.5和PM10气溶胶同化系统，对2015年12月华北地区的一次污染过程进行了资料同化和模拟试验。结果表明，同化能够有效改进模式初始场PM2.5和PM10的空间分布，其均方根误差分别降低了43.7 μg/m3和71.0 μg/m3，相关系数均提高了0.52，重污染区的初始位置和强度与实况更接近。同化对于预报也有明显的改进效应，24 h内PM2.5和PM10模拟的均方根误差平均降低了17.9 μg/m3和24.0 μg/m3，相关系数分别平均提高了0.20和0.18；由于排放源的持续强迫作用，初始场同化的改进效果在18 h后趋于减弱。

WRF-Chem模式；三维变分；气溶胶；资料同化

0 引言

大气气溶胶是悬浮在大气中的固态或液态颗粒物和气体载体共同组成的多项体系，粒径在1×10-3～100 μm[1]，通常划分为PM10(<10 μm)、PM2.5(<2.5 μm)和PM1(<1 μm)。PM2.5和PM10在大气中寿命相对较长，对气候变化、环境污染、人体健康和农业生产都有直接或间接的影响[2]。利用大气化学模式对PM2.5和PM10进行模拟和预报是当前大气化学领域的前沿研究方向之一，NAQPMS、CMAQ、WRF-Chem和GEOS-CHEM等区域或全球大气化学模式已在气溶胶污染数值预报领域得到了广泛应用[3]。

尽管大气化学模式在近几年取得了长足进展，但由于排放源、物理化学过程、模式初始场等方面的不确定性，目前对于PM2.5和PM10的定量预报准确率仍有待提高。准确的初始场是模式预报成功的重要条件之一，资料同化(Data Assimilation)能够将观测信息和模式背景场融合，给出大气真实状态的最优估计[4]，从而有效提高模式的预报准确率。资料同化在气象业务上已得到普遍运用，但大气化学模式的资料同化，特别是针对气象化学耦合条件下的气溶胶资料同化研究还较为滞后。……