近日，中国科学院城环境研究所肖航团队在Atmospheric Environment期刊发表了题为A new anisotropic adaptive mesh photochemical model for ozone formation in power plant plumes的最新研究成果，郑捷助理研究员为第一作者，帝国理工学院的Fang Fangxin教授为通讯作者。该研究是与英国帝国理工学院应用模式和计算中心团队共同合作完成，在自适应网格大气污染输送模型基础上，通过耦合大气光化学模块CBM-Z，建立一个新型各向异性自适应网格大气光化学模型，可实现真正意义上的多物种多尺度自适应网格大气复合污染追踪模拟。

    由电厂NOx烟羽引起的臭氧生消演变过程，作为大气光化学复合污染的典型代表，一直以来都是大气污染数值模拟的研究热点和难点。传统嵌套网格空气质量模式无法根据污染源强对网格分辨率进行优化调整，电厂点源排放的NOx会被所在的低分辨率网格分摊稀释，无法准确精细地刻画出NO_x与臭氧的非线性反应机理，导致无法对电厂排放的光化学复合污染问题进行有效评估。

    此次研发的新模型，可直接对污染源头（电厂）使用高分辨网格（几十米 量级）进行自动锁定，并从源头开始就对排放的NOx进行高精度动态自适应追踪（如图1所示），在同一网格框架下模拟不同污染间复杂的跨尺度化学传输过程，突破传统固定网格模式的模拟局限性，成功模拟再现电厂点源排放的NO_x细长烟羽结构及其对应的臭氧生消演变过程：1）在电厂点源附近，由于NO_x浓度较高，臭氧以消耗为主；2）随着NO_x外围浓度沿下游方向不断扩散稀释，形成NO_x烟羽中心臭氧消耗而外围臭氧逐渐生成的wing-like结构（这一污染特征在传统网格模式下是难以模拟刻画的）；3）随着NO_x浓度进一步扩散，臭氧由wing-like结构逐步转换为全部以生成为主（如图2所示）。该研究成果可为今后更好地模拟评估大型电厂或者工业点源的大气复合污染过程提供有效的技术支持。

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图1 不同视角下的NO_x烟羽浓度及其对应的自适应网格

图2 在扰动的水平风场下，模拟得到的不同污染物NO_x, O₃, PAN, HNO₃, HONO, HCHO的烟羽浓度分布，电厂点源的NO_x源强为13.9 吨/小时