HYSPLIT后向轨迹模式应用.pdf

第2期环境气象业务培训试点班 HYSPLIT后向轨迹模式应用 中国气象科学研究院大气成分研究所 王亚强（2015年12月） 授课内容 HYSPLIT模式介绍 HYSPLIT模式运行 TrajStat及相关软件 HYSPLIT (Hybrid Single‐Particle LagrangianIntegrated  Trajectory Model) • HYSPLIT模式可以用来计算简单的气团轨迹以及 模拟复杂的扩散和沉积。 • 最初是由NOAA和澳大利亚气象局合作开发的，主 要开发者是Roland Draxler。 • 网络版和PC版。 • 网站：/HYSPLIT_info.php HYSPLIT 发展历史 1.0 ‐1982 采用声雷达资料和边界层混合系数(白天/夜晚) 2.0 ‐1983 采用声雷达资料和连续的垂直扩散系数 3.0 ‐1987 模式格点资料，并对近地层资料进行插值 4.0 ‐1996 支持多种气象数据、发展综合的粒子、烟团模型 (NOAA Technical Memo ERL ARL‐224) 4.0 ‐1998               从服务器版到PC版的发展 4.1 ‐1999               短期模拟引入各向同性的湍流参数化方案 4.2 ‐1999               采用sigma和多项式方法的地形坐标 4.3 ‐2000               修改垂直扩散参数化方案 4.4 ‐2001               动态数组调用，支持经纬度格点 4.5 ‐2002               加入扩散集合预报、矩阵和源解析扩散预报 4.6 ‐2003               引入非均一湍流订正和沙尘模拟 4.7 ‐2004               引入湍流方差、TKE和新的邻近预报方程 4.8 ‐2006               与CMAQ的兼容性, 扩展集合预报选项、烟羽抬升、Google earth 和轨迹集合预报等 4.9 –2009               耦合了全球欧拉模式 HYSPLIT扩散轨迹计算方法 HSYPLIT中假定质点的轨迹是随着风场而运动的，轨迹是质点在空间和时间上的积分。质点 所在位置的矢量速度在时间和空间上都是线性插值得出的，其具体计算公式如下： P(t+ Δ t)=  P(t)   + V(P,t) Δt  P(t+Δt)  =  P(t) + 0.5 [ V( P,t) + V(P,t+Δt) ] Δt 其中下时刻指点的位置是由上一时刻的平均速度和第一猜值所在点的速度平均后与时间步 长的乘积而得到的。 其中积分时间步长是变化的（1分钟–1小时），满足如下公式： U ‐1 max (grid‐units min )Δt (min)0.75 (grid‐units),  欧拉方法vs. 拉格朗日方法 特征: 特征: 采用平流扩散方程； 在粒子路径上求解方程 所有格点上均需要求解偏微分方程 只需要计算粒子周围格点 扩散过程是浓度梯度的函数 适合于点源模拟 适合于多污染源、多化学转化 多点源模拟会大大影响计算效率 对于点源会引入虚假扩散 拉格朗日烟团模型vs. 拉格朗日粒子模型 Hybrid 水平：烟团