复杂地形气象条件下多尺度环流与大气污染相互作用研究
| 成果评价编号：
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中气科成评[2025]030
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| 评价结果：
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优秀二等
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| 成果名称：
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复杂地形气象条件下多尺度环流与大气污染相互作用研究
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| 完成单位：
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南京师范大学、重庆市气象科学研究所、南京大学、四川大学、南京信息工程大学、重庆市气象台、重庆邮电大学
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| 成果形式： |
基础研究类-新原理
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| 研究领域： |
基础研究
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| 评价年份： |
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| 完成人： |
谢旻、芦华、王体健、王楠、占晨超、庄炳亮、刘伯骏、马丹阳、曾巧林、吴钲
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| 成果简介：
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多尺度环流与大气污染之间相互作用的研究具有重要的科学和社会意义，可为应对气候变化和大气复合污染问题提供有力支持。在国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助下，研究发展了具有自主知识产权的区域气候-化学模拟系统，并构建高分辨率城市人为热和下垫面基础数据集，改善城市冠层模拟，结合机器学习方法提高模拟准确性。基于数值模拟和多源数据分析，研究团队开展了复杂地形影响下东亚季风、台风、城市热岛及边界层环流等多尺度环流与大气污染之间的相互作用研究。研究成果在国内外高水平期刊发表论文50篇，被多方引用，研发模式被列入国际比较计划，应用于重庆市气象局天资·高分辨率数值预报系统中。
（1）研究改善城市冠层模拟，揭示复杂地形与大尺度环流背景下城市-边界层-大气污染相互作用的内在机理，为理解城市热岛与空气污染相互作用机理提供了新的科学认识。多位专家和研究团队（JGR主编James H. Crawford，香港大学李玉国教授、WRF城市冠层模型主要开发者Martilli和哥伦比亚大学教授Patrick L. Kinney等）均引用了本成果，肯定其在提高城市热岛和复杂局地流场模拟能力方面的贡献。
（2）研究指出台风外围控制下多尺度局地热力环流相互作用会延长臭氧污染时间并增加峰值。结合气象-自然源-化学耦合模拟，指出台风登陆前植被排放和跨界输送对不同城市群间臭氧污染的贡献。研究为理解极端天气与大气化学相互作用提供新视角，强调了台风影响下自然源与跨界输送过程，有助于理解区域臭氧污染防控的复杂性，并在Science子刊, GRL, ACP等知名期刊发表。
（3）研究发展区域气候-化学模拟系统（RegCCMS），精准量化气溶胶与东亚季风相互作用，提出了黑碳气溶胶与夏季风相互作用机制。RegCCMS模式是国内自主发展的代表性区域模式之一，被列入第三期亚洲模式比较计划，并参与中欧美多国区域气候-化学相互作用合作研究计划。贺克斌院士指出，RegCCMS是少数能够同时处理气溶胶直接和间接效应问题的区域模式之一，优于当时的WRF-Chem。李占清教授认为，该成果明确了气溶胶对东亚季风的重要影响，解释了二者相互作用对东亚大气污染加剧的作用。
（4）研究在数值预报集合源反演、数据同化、集合预报及人工智能应用方面有所创新，形成《南京青奥会空气质量保障技术集成与应用》，结合有关查新报告，以郝吉明院士为组长的专家组认为成果总体上达到了国内领先水平，所建立的决策支持集成系统达到了国际先进水平。提高数值模式在四川盆地复杂地形的预报能力，分析边界层结构与气溶胶污染在复杂地形下的相互作用。
(1)研究制作了高时空分辨率的人为热排放清单、改进了区域模型人为热参数化方案使之考虑热通量的时空不均匀性，有效提高空气质量模式对城市热岛、复杂精细局地流场的模拟能力，并揭示了城市大气动力-热力-化学过程对大气污染物三维分布的影响。
(2) 自主开发的RegCCMS模式是国内自主发展的两个代表性区域模式之一，被全球区域环境研究中心列入第三期亚洲模式比较计划，并作为我国的代表模式应邀参加了中欧美多国的区域气候-空气质量相互作用合作研究计划。多年持续性系统性研究工作提高我国区域气候-化学模型自主研发能力。
(3) 研究构建了多模式结合的空气质量集合预报与重污染预警系统，在源反演、数据同化、集合预报等方面有所创新。 研究通过集合源反演和人工智能订正等技术，提高四川盆地复杂地形影响下数值预报水平，应用于重庆市气象局天资·高分辨率数值预报系统-空气质量数值预报系统和污染应急系统，以及南京空气质量实时发布平台。
(4) 研究成果在国内外高水平期刊发表论文50篇，获7项专利与软著，在我国重点城市群区域空气质量预报、新冠疫情防控、重污染天气应对、大气边界层模拟、风资源评估等业务中发发挥重要作用。
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