1、CALPUFF模式简介

·CALPUFF由西格玛研究公司(Sigma Research Corporation)开发，是美国国家环保局(USEPA)长期支持开发的法规导则模型。

·CALPUFF是三维非稳态拉格朗日扩散模式系统，模型比较简便灵活，可以处理有时空变化的恶劣气象条件和污染源参数，比高斯烟羽模式适用范围更广。

·其界面化软件可从评估中心网站上免费下载和使用。

2.1网格设置与分辨率

·CALPUFF模式考虑到烟团的迂回、回流等情况，CALPUFF气象网格范围应大于受体网格范围。

·技术复核发现：有些项目未设置缓冲区，从而导致受体网格边界附近的污染物浓度有较大误差。

·有些项目将气象网格的分辨率设成了100m，但由于土地利用数据采用了1km分辨率数据，导致土地利用数据失真的情况。

2.2基础数据

CALPUFF自带了前处理程序，如TERREL、CTGPROC、MAKEGEO、SMERGE、READ62、PMERGE、CALMM5等。

这些前处理程序是基于国外现有的数据源及数据格式设计的，而国内的数据格式、精度、要素与模式要求都有一定的差距，因此有些时候需要将国内的数据进行二次加工。

复核基础数据发现的常见问题包括：基础数据选用错误、基础数据处理方法错误、基础数据缺失、基础数据来源未说明等。

2.2.1 地形数据

目前国内可免费获取的地形数据有美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量的SRTM3（精度90m）数据、以及美国NASA与日本经济贸易工业部（METI）联合测量的ASTER GDEM（精度30m）数据，可直接用于CALPUFF模式的数据为SRTM3。大气环评导则中推荐的预测网格点的分辨率为：距源中心1km范围内设置为50～100m，距源中心1km外设置为100～500m，故90m分辨率的SRTM3数据基本满足要求。

2.3.3 地面气象

CALPUFF预处理程序SMERGE可识别的地面气象数据有CD144、SAMSON、HUSWO、TD3505等国外气象部门提供的气象数据格式。国内地面气象数据格式与国外气象数据格式差异较大，需要将国内的数据进行插值等预处理，才能被模式读取。

技术复核发现：某项目处理一日四次观测的云量数据时，其他时刻的云量未按大气导则要求进行插值，而是简单设置成0。此外，复核还发现环评单位虽提供了地面观测数据，但在CALMET气象预处理时未使用地面观测数据，仅使用MM5/WRF模拟数据来驱动CALMET，也缺少模拟气象数据与实测数据的验证过程。

  2.3.4 高空气象

目前国内可获取的高空实测数据有美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的FSL格式数据。

技术复核发现：某项目在不考虑MM5/WRF模拟数据情况下，CALMET气象预处理时仅使用一个高空实测站，而且高空实测站代表性太差，导致无法形成三维气象场。

2.5 其他问题-2.5.1商业版本问题

国内多家软件商对法规模式进行二次开发，由于开发者的开发水平参差不齐或者开发者人为修改预测结果，导致商业软件存在一定的缺陷和风险。

技术复核发现，由于国内基础数据格式与软件不兼容，导致某商业软件生成的数据存在异常值；

此外还发现某软件商根据CALMET和CALPUFF自带的测试例子参数来作为商业软件的默认参数，造成软件使用者对参数选取产生误解。

2.5.2 采用CALPUFF开展风险预测

CALPUFF模式缺少重气体模块，本身不支持计算重气体风险预测。重气体的扩散与中性气体、轻质气体不同，其最主要的区别在于附加的重力驱动流动。

在未验证的情况下，将目前版本的CALPUFF应用于重气体风险预测，既缺乏理论基础，也缺乏相应的法规文件支撑。

技术复核发现：一些石化项目采用CALPUFF开展重气体风险预测（苯、液氨等），超过了模式本身的计算能力。

2.5.3 PM2.5 预测

与大气导则推荐的AEMROD、ADMS 相比，CALPUFF 具有较为复杂的化学反应模块，结合当前国家大气污染防治的环保要求，国内一些环评单位采用CALPUFF 开展了火电、石化方面的PM2.5 预测，但复核发现一些问题：

某项目仅考虑生成的二次硫酸盐、硝酸盐颗粒物影响，未考虑排放源强中一次PM2.5 的贡献影响；

某项目同时考虑了一次和二次颗粒物的影响，未说明一次PM2.5 源强取值依据；

3.1 应用范围标准化

如图5，案例排放源位于北京西部山区峡谷中，排放源处于复杂风场（风向空间变异、下坡气流等），此时排放的污染物对北京西部、西南、东部地区均可能造成影响，此时采用

CALMET 来模拟风场更具有代表性。

3.2 网格设置标准化

针对污染烟团迂回、回流等情况，受体网格每个方向应设置10km以上的缓冲区。在气象网格分辨率较粗时（如1km）。

CALPUFF可采用多密度离散网格受体，也可采用嵌套因子生成更密的受体网格，以解决100m网格距预测问题。

3.3 基础数据标准化

环评报告应对CALMET使用的地形数据、土地利用数据的来源和分辨率予以说明。

当地形数据和土地利用数据为公开下载数据时，地形数据分辨率不应小于90m，土地利用数据不应小于1000m。

3.3 基础数据标准化

对于每日实际观测次数不足24次的地面气象数据，在应用气象资料前对原始资料进行插值处理，插值方法可采用连续均匀插值法（实际观测次数为一日四次或一日八次）或者均值插值法（实际观测次数为一日八次以上）。在CALMET气象预处理时，应严格按照导则规定，考虑多个地面观测数据和多个高空观测数据。

针对国内高空气象站相对比较稀疏（中国范围内约90个国际交流站），项目范围内及附近也可能没有高空实测数据站，可采用MM5/WRF模拟数据作为高空数据补充。

3.4 模式参数标准化

国家应建立模型技术支持中心，开展CALPUFF模式参数敏感性、重点行业排放一次PM2.5源强因子、背景污染物浓度等研究

制定并发布相关参数的参考值，对于当前无法说明一次PM2.5源强因子、背景臭氧和氨气浓度以及二次前体物排放量极少的环评项目，不应采用CALPUFF来进行PM2.5污染的模拟；

5、结语

开展CALPUFF模式标准化应用技术研究，制定CALPUFF标准化应用技术指南，解决当前CALPUFF应用不规范问题，可以为国家环境规划、总量控制和环境影响评价提供技术支持和服务。

同时国家应制定严格的惩罚制度，公开曝光造假单位“大气源强、模式参数造假”等违规行为和对其处罚情况，真正从制度上堵住这些漏洞。

未来展望

1、 针对大气环评基础数据不同来源的问题，环评基础数据库（气象、地形、土地利用等），对外提供统一的数据服务，解决因不同数据来源造成的模拟差异。

实验室提供标准化的CALMET输入数据(upper.dat、3D.dat、Lu.dat高分辨率土地利用数据)

2、开发LINUX环境下的运算平台，提高运算速度