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CALPUFFSystemV4.0使用说明.pdf
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CALPUFF是一个非稳态拉格朗日烟团模型系统,可模拟三维流场随时间和空间发生变化时污染物在大气环境中的输送、转化和清除过程。CALPUFF适用于从50km到几百千米的模拟范围,包括次层网格尺度的地形处理,如复杂地形的影响;还包括长距离模拟的计算功能,如污染物的干沉降、湿沉降、化学转化,以及颗粒物浓度对能见度的影响。
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目 录
1 CALPUFF 模型综述 ............................................................................................................ - 1 -
1.1 CALPUFF 模型概述 ............................................................................................................. - 1 -
1.2 CALPUFFSYSTEM 简介 .................................................................................................... - 6 -
1.3 CALPUFFSYSTEM 预测流程 ............................................................................................ - 7 -
1.4 CALPUFF 模型需求数据 ..................................................................................................... - 8 -
1.5 版权声明 ........................................................................................................................... - 9 -
1.6 购买方式 ........................................................................................................................... - 9 -
1.7 更新说明 ........................................................................................................................... - 9 -
2 快速运行指南 ..................................................................................................................... - 10 -
2.1 目的 ................................................................................................................................. - 11 -
2.2 共享网格设置 ................................................................................................................. - 12 -
2.3 背景图 ............................................................................................................................. - 13 -
2.4 地理数据预处理 ............................................................................................................. - 14 -
2.5 气象数据预处理 ............................................................................................................. - 19 -
2.6 运行 CALMET ................................................................................................................ - 23 -
2.7 运行 CALPUFF .............................................................................................................. - 23 -
2.8 运行 CALPUFF 后处理 ................................................................................................. - 26 -
3 共享网格设置 ..................................................................................................................... - 27 -
4 背景图 ................................................................................................................................ - 28 -
4.1 位图 ................................................................................................................................. - 28 -
4.2 GIS ....................................................................................................................................... - 30 -
5 数据预处理 ........................................................................................................................ - 31 -
5.1 地形数据 ......................................................................................................................... - 31 -
5.2 土地利用数据 ................................................................................................................. - 33 -
5.3 地面气象数据 ................................................................................................................. - 36 -
5.4 探空气象数据 ................................................................................................................. - 38 -
5.5 气象数据组合 ................................................................................................................. - 40 -
6 CALMET 设置参数 ........................................................................................................... - 41 -
6.1 运行信息 ......................................................................................................................... - 41 -
6.2 气象数据和地理数据 ..................................................................................................... - 43 -
6.3 混合层高度选项 ............................................................................................................. - 46 -
6.4 温度/相对湿度选项 ........................................................................................................ - 48 -
6.5 风场设置 ......................................................................................................................... - 49 -
6.6 输出选项 ......................................................................................................................... - 52 -
7 CALPUFF .......................................................................................................................... - 53 -
7.1 运行信息 ......................................................................................................................... - 54 -
7.2 污染物选项 ..................................................................................................................... - 54 -
7.3 气象数据 ......................................................................................................................... - 60 -
7.4 烟羽抬升 ......................................................................................................................... - 62 -
7.5 大气扩散 ......................................................................................................................... - 63 -
7.6 地形参数 ......................................................................................................................... - 67 -
7.7 污染源 ............................................................................................................................. - 71 -
7.8 接受点 ............................................................................................................................. - 82 -
7.9 输出 ................................................................................................................................. - 84 -
7.10 并行运行 ......................................................................................................................... - 86 -
8 预测结果后处理 ................................................................................................................. - 87 -
8.1 浓度后处理方案 ............................................................................................................. - 87 -
8.2 浓度结果查看 ................................................................................................................. - 90 -
8.3 CALMET 结果分析 ............................................................................................................. - 92 -
8.4 能见度分析 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
9 附录 .................................................................................................................................. - 111 -
9.1 环安科技介绍 ............................................................................................................... - 111 -
9.2 经纬度坐标 ................................................................................................................... - 112 -
9.3 投影坐标 ....................................................................................................................... - 113 -
9.4 时区 ............................................................................................................................... - 116 -
9.5 土地利用数据类型码 ................................................................................................... - 116 -
9.6 PM
2.5
概述 ......................................................................................................................... - 117 -
9.7 PM
2.5
的 CALPUFF 预测 ................................................................................................. - 122 -
CALLPUFF 使用说明
环安科技
- 1 -
1 CALPUFF 模型综述
1.1 CALPUFF 模型概述
CALPUFF 为非定常三维拉格朗日烟团输送模式。CALPUFF 采用烟团函数分割
方法,垂直坐标采用地形追随坐标,水平结构为等间距的网格,空间分辨率为一
至几百公里,垂直不等距分为30 多层。污染物包括SO2、NOx、CmHn、O3、CO、
NH3、PM10(TSP)、 Black Carbon,主要包括污染物之排放、平流输送、扩散,
干沉降以及湿沉降等物理与化学过程。CALPUFF 模型系统可以处理连续排放源、
间断排放情况,能够追踪质点在空间与时间上随流场的变化规律。考虑了复杂地
形动力学影响、斜坡流、FROUND 数影响及发散最小化处理。
CALPUFF 模拟系统,包括诊断风场模型CALMET、高斯烟团扩散模型CALPUFF
和后处理软件CALPOST 三部分。CALPUFF 模式可运用于静风、复杂地形等非定常
条件。其中CALMET 利用质量守衡原理对风场进行诊断,输出包括逐时风场、混
合层高度、大气稳定度(PGT 分类)、各种微气象参数等。
CALPOST 为计算结果后处理程序,对 CALPUFF 计算的浓度进行时间分配处理,
并计算出干(湿)沉降通量、能见度等。
1.1.1 CALPUFF 系统构成
Calpuff 模型系统包含两个个主要组件:Calmet,Calpuff 和前后处理程序,
前处理程序包括了地面气象数据、探空气象数据、中尺度气象模型模拟数据、地
形数据和土地利用数据处理程序,后处理程序包括除了 CALMET 三维气象模拟
结果处理程序 PERMET 和 CALPUFF 浓度预测结果处理程序。
表 1-1 各模块作用
模块
作用
CALMET
诊断模型,包含客观分析和下泄风、动态地形、地形阻挡和扩散最小树立、
微气象模块参数化
CALPUFF
不稳态朗格朗日高斯烟团,包括复杂地形影响,水面输送、海岸影响、建筑
物下洗、干湿沉积和简单化学转化
CALPOST
后处理程序,处理时间 CALPuff 和 CALGRID 预测的时间平均浓度和沉降量,
可计算能见度。
PERMET
后处理程序,从 CALMET 的预测的气象数据中的输出用户选择的气象要素
1.1.2 CALPUFF 子程序
表 1-2 CALPUFF 包含的程序
CALLPUFF 使用说明
环安科技
- 2 -
模块
DOS 程序
功能描述
主模型
CALMET
三维气象场模型
CALPUFF
多烟团模型
后处理程序
CALPOST
CALMET、CALPUFF 的后处理程序
PRTMET
提取 CALMET 结果,可建立图形文件
APPEND
合并多个浓度、干、湿沉积或相对湿度文件为一个文件
CALSUM
累加不同分组的多个浓度、干湿沉积文件为一个文件
POSTUTIL
合并多个 CALPUFF 运行污染物文件为一个文件
地理数据
前处理程序
TERREL
处理网格地形数据
CTGCOMP
压缩 usgs 土地利用数据
CTGPROC
处理网格土地利用数据
MAKEGEO
合并土地利用和地形数据,生成地理数据文件
气象前处理
程序
SMERGE
合并地面气象数据,生成 CALMET 可用的地面气象数据
PXTRACT
从 NCDC 数据中提取降雨量数据
PMERGE
合并降雨量数据,并产生 CALMET 可用的降雨量数据
READ62
处理 NCDC 探空数据并产生 CALMET 可用的探空数据
BUOY
处理 buoy 数据并生成 CALMET 可用的 overwater 数据
CALMM5
读取 MM5 数据并格式化 CALMET 可用的 3D.dat 数据
CALETA
读取 ETA 数据并格式化 CALMET 可用的 3D.dat 数据
CALRUC
读取 RUC 数据并格式化 CALMET 可用的 3D.dat 数据
CALWRF
读取 WRF 数据并格式化 CALMET 可用的 3D.dat 数据
CPRAMMET
基于 EPA PCRAMMET 程序,生 ISC3 格式文件
DATSAV
读取 TD9956 数据,并产生一个 CD144 格式的文件
FOG Codes
能见度分析模块
METSCAN
CD144 格式的质量检验
OPTHILL
产生 CALPUFF 次网格尺度可用的山体参数
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