导则推荐模型CALPUFF常见问题答疑汇编

问题1：什么时候可以考虑使用烟团模型代替烟羽模型？

回复：

对于特定项目情景要判断烟团模型是否比烟羽模型更适合， 应考虑两个方面 ：

第一， 项目情景是否符合烟羽模型的平直、稳态假设 ，具体体现在项目是否为远距离传输，以及是否存在因复杂地形、不均匀的土地利用类型、海岸效应、山谷风、河谷风或以静小风为特征的静滞条件等导致的边界层内不稳态流场。如果存在远距离传输或者不稳态流场，则稳态假设不成立，那么此时应选用烟团模型，反之可选烟羽模型。

第二， 是否主要考虑污染物影响的整个时空分布 。当应用模型进行风险影响评价或只考虑污染物的峰值而不考虑污染物浓度的时空分布时，应选择烟羽模型而非烟团模型。

基于此，根据HJ2.2-2018导则的要求，针对预测范围介于50km到几百km的项目，或具有局地尺度特殊风场（包括长期静、小风和岸边熏烟）的项目，均推荐使用烟团模型进行项目计算。

问题2：在使用 CALPUFF时，如何判定应该使用UTM投影还是兰伯特投影？

回复：

在 CALPUFF 模型计算时，判断应该使用UTM投影还是兰伯特投影 取决于项目纬度的高低和模拟范围的大小 ，以及使用UTM投影是否会导致较大的失真而明显影响计算结果。

UTM投影导致的失真程度将随着纬度的升高和模拟范围的增大而增大。对于国内中纬度地区的项目，当模拟范围边长小于200公里时，可使用UTM投影； 当模拟范围边长超过200公里时，使用UTM投影将导致失真，从而明显影响模拟结果，此时建议使用兰伯特投影 。由于兰伯特投影考虑了地球曲率，可以不受模拟范围大小的影响，适用所有中纬度（30到60纬度）地区。

回复：

地形高程处理器支持以下数据格式：

★ 1度 DEM数据 (USGS)；

★ 7.5分 DEM数据 (USGS)

注意：在 TERREL 处理之前，必须将 USGS 7.5分 SDTS 格式数据转换为 DEM 格式数据；

★ 30秒 DEM数据 (USGS)；

★ 30秒 ARM3数据（NTIS CALPUFF CD-ROM）

尽管此格式可用，但数据已过时，因此很少使用；

★ 30秒兰伯特方位角投影数据；

★ 7.5分 DMDF数据（加拿大艾伯塔省环境保护局）；

★ GTOPO30数据；

★ 通用纬度/经度格式数据（新西兰格式，每条记录包含自由格式的纬度、经度和高程）；

★ 通用X、Y、Z格式（每条记录包含自由格式的X、Y和高程）。

注意：地形高程处理器通常会计算单元格内所有可用点的平均高程作为该点高程，因此选择合适的数据类型时，每个单元格必须至少包含一个点，且最好包含尽可能多的点。

（图片来源：CALPUFF View）

问题4：如果我的地形数据和/或气象范围跨越不同的 UTM 区域，我该怎么办？

回复：

每个UTM 区域覆盖6度的经度宽度。 在纬度±45°范围内，根据纬度的不同，区域宽度(东西方向)约为470-670公里(赤道最宽)。一般来说，这些区域的大小足以容纳大多数CALPUFF范围，尤其是在低纬度地区。但是， 涉及位于 UTM区域边缘附近的源进行远程传输的应用，CALPUFF 范围可能会延伸到相邻的UTM区域。 在这种情况下，坐标必须参考相同的UTM区域，以便模型可以合理计算两点之间的相对距离和方向，例如，污染源和受体之间 。

或者当项目预测范围出现跨区的时候，根据所在位置考虑使用LCC坐标的可能性。

问题5：土地利用类型处理器支持哪些土地利用数据格式？

回复：

土地利用类型处理器支持以下土地利用类型数据格式：

★  CTG数据 (USGS) - 适用于美国

★  GLCC数据 (USGS) - 适用于全球

★  ARM3数据-必须使用 PRELND1 处理器进行处理。

对于上述土地利用类型数据格式， ARM3数据不是现成数据，且数据年份较老，因此不推荐使用 。GLCC数据分辨率为1km，根据HJ2.2-2018的要求，土地利用数据分辨率不应小于网格分辨率，因此 当计算网格分辨率小于1km时，GLCC数据不再适用 。针对目前环评工作大气预测模型的需求， 尚云环境针对相关大气环境质量模型软件的适用条件以及数据的分辨率、时效性等要求，制作了一套 覆盖全国的30m分辨率土地利用数据，符合HJ2.2-2018对预测模型地表参数的相关要求 ，可直接应用环评项目大气预测模型CALPUFF模型、AERMOD模型（AERSURFACE模块）、CHRAM模型。

（图片来源：CALPUFF View）

问题6：为什么项目没有海洋，在处理土地利用类型数据后会出现海洋的分类?

回复：

对于部分项目，用户在处理土地利用类型数据后会出现海洋的分类，CALPUFF View会给与提示信息如下：

（图片来源：CALPUFF View）

该问题发生的原因可能为采用的土地利用数据存在较多的缺失或土地利用数据分辨率明显小于计算网格分辨率时，缺失的数据默认设置为海洋。 最好的解决办法是选择合适分辨率的土地利用数据或调整数据对应的网格密度。 例如：土地利用类型数据采用CALPUFF View下载的1km分辨率GLCC数据，CALMET气象网格分辨率为500m，网格密度设置为2的情景下，会有部分网格土地利用类型内插缺失，通过提高下图中的网格密度可以解决此项问题。

（图片来源：CALPUFF View）

问题7：高空气象数据支持哪些格式？

回复：

CALPUFF模型采用READ62处理高空数据，READ62预处理支持以下高空数据格式。

①TD-620

②FSL

目前 最经常使用的是第二种格式FSL 。也可以直接使用WRF模拟出来的M3D数据作为高空数据。

READ62执行以下与CALMET相关的检查：

★  标记底部或顶部探测的数据是否缺失

★  检查第一层是否在地面上

★  标记压力随着高度层的降低是否增大

★  标记海拔随着高度层的升高是否降低

★  标记风向<0或者风向>360

★  标记风速<0

★  标记温度<175K，温度>322K

★  标记压力<PMIN，压力>PMAX

★  检查高度是否缺失（FSL格式使用32767作为缺省值）

例如，如果第一层探空高度为150m，那么测站的地面高度就是150m，如果在随后的测量中，探测开始于较高的高度，则表明第一层高度缺失。

问题9：在远程输送应用和复杂流场应用时高空气象数据站点的选择应考虑哪些因素？

回复：

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问题10：CALPUFF View模型支持哪些地面气象数据格式？

回复：

①SAMSON（*.sam）

③ISHWO(*.DAT)

④TD3505(*.DAT)

⑤CD144（*.DAT）

其中， SAMSON格式是CALPUFF View推荐格式，该格式不仅包含气象要素的逐时数据，同时包括气象站点的相关信息（站点编号、站点坐标、海拔高度） ，非常便捷。

根据HJ2.2-2018导则的要求，应尽量获取预测范围内所有地面气象站的逐时地面气象数据， 如果预测范围内地面观测站少于3个，可采用预测范围外的地面观测站进行补充 ，另外如果模拟区域位于新疆、内蒙等站点较少的区域，可以通过WRF模型同化观测站点数据，获取模拟区域的气象场。

问题12：如果气象数据站点或者气象场跨越不同时区，应该怎么办？

回复：

这通常不是问题，因为高空气象站参照的格林尼治标准时间（GMT）， 本模型根据所需的用户输入（包括参考时区和每个站的时区）自动调整计算 。类似地，该模型根据用户输入自动计算地面和降水数据的时区。

问题13：在计算风场时如何选择气象数据类型（气象观测数据+WRF中尺度气象数据、仅用气象观测数据、仅用WRF中尺度气象数据），这些方案对模拟结果有何影响？

回复：

在计算风场时计算过程分为三个步骤，分别为初始猜想场、步骤1风场和步骤2风场 ，CALMET将以某个基础数据作为初始猜想场，然后根据当地气象、地形和土地利用数据对其进行细化，生成步骤1风场，之后利用当地气象观测数据进一步细化，生成最终的步骤2风场。

一般情况下， 采用WRF中尺度气象数据作为初始猜想场 ，将整体改善风场的表征结果，同时， WRF中尺度气象数据也可以作为步骤1风场直接使用 ，或作为气象观测数据用于改善步骤1风场。当WRF数据直接用作步骤1风场时，将认为数据已经包含了地形影响，CALMET不再进一步修正。当WRF数据作为气象观测数据或者用作步骤1风场时，用户可以通过CALMET读取的可选外部文件WT.DAT中指定权重因子，从而指定WRF数据与气象观测数据之间的权重。

尽管使用WRF数据在许多情况下可以提高模型性能，但用户还是 要检查数据，以确保创建数据时使用的网格间距满足项目要求 ，并且可以表征模拟范围内流场的风场特征，不能表征区域特征的数据可能会对模型性能产生负面影响。

在采用WRF数据时，应尽量考虑同化观测数据，以提高WRF数据的有效性。

问题14：CALMET如何处理缺失的地面气象数据？

回复：

首先，地面气象数据的缺失并不是一个很严重的问题，因为CALMET允许站点数据有所缺失，虽然最好的情况是所有站点数据均完整，但 最低要求是每个气象要素每小时至少有1个有效值，否则模型就会报错并中断运行 。因此，用户在选择地面观测站时应注意，数据有所缺失的站点（比如只记录白天数据或3小时数据的站）不应该被自动忽略。用户还应注意，总体来说，所选择的站点应构成一个完整的数据集，而 不能全部站点都只有白天的数据，否则将出现数据缺失，从而导致模型停止运行 。

当CALMET运行完成之后，CALMET会生成一个缺少的数据列表，用户可以检查该列表以确定缺失数据的类型和范围， 如果发现少了几个小时的数据，可以用插值法或输入另一个站点解决 。如果发现大量的数据缺失（例如，输入的所有站点均只有白天的数据），则该数据被认为不可接受。在这种情况下，CALMET将提示没有足够的数据可用，此时用户可能需要选择其他年份或者其他站点。这也是建议用户收集所有可以获得的站点数据的原因之一。

问题15：CALMET将一天定义为00至23小时还是01至24小时，CALMET及其预处理程序如何针对不同类型的气象数据处理这个问题？

回复：

CALPUFF模型将一天定义为0~23小时，其中0小时是午夜小时。 因此，“第2天/0小时”与“第1天/24小时”是相同的。这一小时（第2天/0小时）的数据与第一天晚上11点到午夜12点之间收集的数据相对应。这种定义方式与CD-144和DATSAV3格式记录数据时使用的“小时结束”方式是一致的。在其他格式中，如SAMSON和HUSWO，数据是以1-24小时为基础记录的。CALMET将适当地处理以任何一种格式记录的数据，用户不必更改输入数据。

问题16：CALMET气象流场如何设置合适的网格间距？

回复：

对CALMET的特定应用情景来说，合适的网格间距取决于关注的气象流场范围大小。如果气象流场涉及到100或200km以上的长距离传输情景，网格间距设置将大于考虑近场影响或复杂流场情景的网格间距设置，需要调查气象流场范围内的特征，并确保重要的特征能被所选的网格间距体现出来。

如果网格过大，计算时候可能会导致忽略一些地形的变化，如山谷可能变得不连续，或者较小的山丘可能被平滑处理。评估特定情景的网格间距是否合适的一种方法是在小风情况下对比所选网格间距与使用两倍分辨率(网格间距为所选网格间距的一半)两种情况分别考虑地形影响导致的风场变化。如果风场模拟相似，那么很可能选择的网格间距是适当的。 CALMET的典型应用在x和y方向上通常设置为大约100到200个网格单元。因此，对于边长约200km的区域，设置1~2km的网格间距就足够了。近场情景中较小的区域可能需要约250m或者100m的网格间距。 无论区域的大小如何，在每个方向使用20~30个网格通常都是不够的。

问题17：CALMET/CALPUFF 模型如何处理静风情况？如果一个地面站有大量静风，会如何影响计算结果？

回复：

虽然静风时段在某些地区很常见，但 建议仔细检查包含大量静风时段的气象数据。同时检查地面站的地理位置和设置 ，以确定该地区是否经常出现静风时段，也可以根据20年统计中静风频率来校验逐时气象数据的合理性。

目前 CALMET/CALPUFF模型包含基于经验参数的算法用于计算海陆风环流影响 。对于CALMET， 如果存在明显的海陆风等中尺度环流，建议使用中尺度气象数据如 WRF 或 MM5作为 CALMET 中的初始猜想风场。 由于高空气象站数量较少，仅靠观测数据难以捕捉环流特征，同时也应注意确保中尺度气象数据有足够的分辨率来捕捉环流特征。

问题19：CALMET/CALPUFF 数据文件的最大是多少，这个限制是否取决于编译器？

回复：

在Windows 95/98/NT系统中， CALMET/CALPUFF数据文件的最大大约是2.1GB(231字节)，这取决于操作系统和编译器。 在较新的 Windows 系统和 Unix 系统上，对文件大小没有特定限制。

注意，CALMET模拟时文件大于操作系统的大小限制后，系统不会报错，但将生成一个文件结束符(EOF)。在这之后的数据CALPUFF是无法读取的。在这种情况下，需要进行多次CALMET模拟，因为CALPUFF允许将数据“分解”成几个小于限制的文件，例如，全年运行的CALMET.DAT文件可按月分为12个CALMET.DAT文件。

问题20：受文件大小限制，需要将CALMET运行时间进行拆分时，需要注意什么？

回复：

当CALMET按照多个连续时间段进行拆分计算时，需要考虑上一个时间段结束时剩余的烟团，通过对重叠时间段进行建模 ，例如，每个月的运行都是从上个月的最后几天（例如最后3天）的气象开始的。另一种方式是在每个月运行中使用RESTART 选项，从先前运行生成的模型烟团数据（允许模型继续先前的运行）进行初始化。

CALPUFF View通过【 使用多核处理器选项 】进行CALMET的并行计算。

（图片来源：CALPUFF View）

问题21：如何处理排放量变化的污染源？

回复：

CALPUFF允许输入变化的排放速率。以下是可用的变化类型选项：

★ 日循环 (24个变量，每小时变化)

★  月循环 (12个变量，每月变化)

★  小时和季节循环 (96个变量，每个季节每小时变化)

★   风速和稳定性变化 (36个变量，不同风速不同稳定度变化)

★  温度变化 (12个变量，对应12个预先设定的温度分类变化)

★  任意变化 (通过包含整个模拟期间每小时排放量的外部排放文件定义)

上述所有变化类型均可用于除浮力线源外的所有源类型(即点源、面源、体源和线源)，浮力线源只可以选择最后一种类型(外部BAEMARB.DAT文件)。 为了提高计算的灵活性，模型允许每种污染源每种污染物的排放速率均可在不同的周期内以不同的类型变化。

用户可以输入实际排放速率或上述选项的换算因子。 换句话说，用户在污染源为恒源时可以输入实际排放速率；在污染源为变源时，除了输入基准排放速率，还要输入换算因子。

（图片来源：CALPUFF View）

问题22：如何解析污染源（一个或者多个）及不同污染源类型的影响？

回复：

（图片来源：CALPUFF View）

问题23：什么时候选择烟片模式？

回复：

  （图片来源：CALPUFF View）

问题24：怎样确定是否选择用于孤立山体的复杂地形子网格（CTSG）？

回复：

CALPUFF中的 CTSG 选项可以 解决地形数据无法很好地显示重要地形特征影响 的问题 。如果存在这种问题，用户应首先考虑网格分辨率是否适合所选区域的要求，如果确定网格分辨率足够，但仍存在影响较大的地形特征，并且地形数据无法充分显示该地形，则需要使用CTSG。

  （图片来源：CALPUFF View）

RIVAD涉及6种污染物 ，其中NO和NO2是分开的， MESOPUFF II涉及5种污染物 ，其中 所有的氮氧化物排放都以NOx形式输入 。RIVAD与MESOPUFF II 不同，不假设NO立即转化为NO2。因此 选用RIVAD方案时，需要把每个源NOx排放分为NO和NO2 。

在MESOPUFF II中，SO2向硫酸盐的转化取决于相对湿度（RH），在高RH下转化率更高。在RIVAD方案中，SO2向硫酸盐的转化不依赖RH。 在这两种转化机制中，NOx向硝酸盐的转化都是依赖RH的。

但目前进行的几项测试中，结果显示两个选项的模拟结果之间没有显着差异。

问题26：如何解决calpuff运行过程中烟团过多的问题？

回复：

在CALPUFF运行中，减少污染源的数量，也可以减少产生的烟团数。

问题27：CALPOST如何得到单个受体的浓度变化？

回复：

CALPOST提供了 仅处理指定受体 的选项，用于处理和生成该受体在计算周期内特定天数的时间序列结果。

  （图片来源：CALPUFF View）

问题28：是否可以生成单个网格的气象条件随时间的变化序列文件？

回复：

是的 ，可以通过【 风向玫瑰图工具 】输入网格点坐标、垂直层数、以及气象的起始结束时间进行提取，可以提取网格对应的包含风速、风向（默认输出）及其他扩展数据（气温、混合层高度、莫宁-奥布霍夫长度等）的时间序列文件。

  （图片来源：CALPUFF View）

问题29：如何进行不同源组单独运行的CALPUFF结果合并？

回复：

CALSUM叠加处理程序 可以对来自不同 CALPUFF 运行的两个或多个源组的浓度或干/湿沉降通量结果进行合并。 但是用户必须确保合并的文件有着相同的计算时间段和相同数量受体，并且在每次CALPUFF 运行中以相同的顺序对所有受体进行建模。

CALSUM可用于将 新建污染源、削减污染源、拟建在建污染源等不同类型源组的叠加或削减 处理。

  （图片来源：CALPUFF View）

除此之外，在CALSUM中还 可以通过换算因子（A和B）“调整”源排放速率 。换算因子由用户指定，可以每个输入数据文件每种污染物的不同比例。

问题30：如何快速统计浓度结果？

回复：

可以通过软件菜单栏中的【 报告 】按钮来生成 可视化的表格 格式的模型结果。

  （图片来源：CALPUFF View）

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