PM2.5仍是中国大部分地区冬季的首要污染物，对空气质量、人体健康及气候变化等均有重要影响。准确描述和模拟大气PM2.5垂直分布特征对于理解雾霾形成和消散及检验模式预报能力至关重要。过去相关空气污染模拟研究的评估主要集中在近地表，对于PM2.5垂直分布模拟的评估则较为匮乏。
东华理工大学大气实验室刘诚博士与南京信息工程大学、俄克拉荷马大学、南京林业大学等科研单位合作，基于2017年12月22-25日南京一次重霾污染事件期间利用无人机搭载传感器获得的温度、湿度及PM2.5垂直廓线，结合地表观测、激光雷达和风廓线雷达数据，系统评估了当前广泛使用的WRF-Chem模式对PM2.5垂直分布模拟的效果，并讨论了相应的改善模拟手段。结果表明当前模式对白天PM2.5垂直廓线模拟较好，但在夜间模拟较差。观测显示夜间PM2.5仍保持白天相似的均匀混合分布，但模式模拟的逆温过强、夜间边界层高度过低，导致PM2.5聚集在近地层。通过敏感性实验，发现增加夜间湍流扩散能够显著改善模拟效果，表明当前版本的边界层方案中湍流扩散参数在重霾天的应用有待进一步优化。
上述研究结果发表在Atmospheric Environment上，获得国家自然科学基金和江西省自然科学基金等的共同资助。
图1 WRF-Chem模式模拟与激光雷达观测的南京地区气溶胶消光系数对比
图2 WRF-Chem模拟（红色）和观测（黑色）的位温、水汽和PM2.5″垂直廓线″。图中绿色为修改Kh后的模拟结果
论文信息：
Cheng Liu, J Huang*, XM Hu, C Hu, Y Wang, X Fang, L Luo, H-W Xiao, H-Y Xiao*. 2021. Evaluation of WRF-Chem simulations on vertical profiles of PM2.5 with UAV observations during a haze pollution event, Atmospheric Environment. 118332. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118332. (图/文 刘诚）
