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1.3 国外环境空气质量研究
随着20世纪初西方国家工业革命的发展,矿石燃料的应用急剧增长,向大气排放的污染物数量剧增,于是,空气污染事件也不断出现。有记录的空气污染事件最早发生在20世纪30年代。主要污染物是SO2,曾造成多人死亡。以后又在50年代和60年代连续发生数起。其中最著名的是1952年12月5日至9日发生于英国伦敦的空气污染事件,曾造成多人死亡。空气污染的加剧,增强了对空气质量预测的需要。从60年代开始,以Pasquil和Gifford为代表的一些大气扩散科学家,在分析Prarie Grass现场观测数据基础上,给出了不同稳定度条件下的扩散参数曲线,并发展了第1代空气质量模式体系。
第1代空气质量模式, 假定空气污染物在空间中遵循高斯分布。第1代空气质量模式, 不论是点源模式, 还是以点源模式为基础, 通过积分方法得到的线源模式、面源、体源模式等，都具有如下2个特点：（1）浓度计算在水平方向和垂直方向上都采用高斯分布假定；（2）湍流分类和扩散参数采用离散化的经验分类方法。这不仅在理论上与大气边界层的湍流特征的连续变化相违背，也与70年代末和80年代初对湍流扩散的研究成果不符，尤其是在对流条件下，更是如此。因此，自80年代开始，许多大气扩散科学家进行了大量尝试，力图发展一种更符合观测结果的模式。
第2代空气质量模式，纵观目前各国开发共同特点包括：（1）气象模块均基于常规气象资料。所必须的气象数据有10m高度上的风俗，1.5m（或2m）高度上的温度以及云量等。烟羽抬升和扩散计算所需要的特征参数，如摩擦速度，Monin-Obukhov长度，混合层厚度，以及湍流参数，均可通过常规气象数据计算得到。（2）新一代空气质量模式彻底抛弃了Pasquill-Gifford扩散参数体系，因此，已没有必要再将大气边界层的稳定度分成6类或7类，而只要根据热通量的正负，将其分成不稳定和稳定两类即可。（3）新一代空气质量模式，在对流条件下，垂直浓度均采用非高斯型的分布函数。通常采用概率分布函数。常用的双高斯叠加、误差函数等。要求这种分布，既在理论上符合对流边界层由上升热泡和下沉热泡组成的这种湍流特征，又在分布形式上与Willis和Deardorff，Lamb等人的结果相吻合。
目前新一代空气质量模式在稳定条件下仍采用高斯分布，但在处理扩散参数、烟羽抬升以及对逆温层的穿透上，还是与第1代高斯模式不同。