3.2 CO 控制路径：扩散与沉降选项

对应 EPA 2023版用户指南第3章 CO路径完整译文。控制文件关键字、次级关键字、参数名、文件名和模型语法保留英文；法规应用应以EPA英文原文及当前模型版本为准。

3.2.2 扩散选项

扩散选项由 CO 路径中的 MODELOPT 关键字控制，并通过代表不同功能的次级关键字进行设置。部分选项彼此互斥，部分选项可以组合使用，还有一些选项具有依赖关系，必须同时指定。

语法：

CO MODELOPT DFAULT ALPHA BETA CONC AREADPLT FLAT NOSTD NOCHKD NOWARN SCREEN SCIM NOMINO3 RLINEFDH
             ELEV WARNCHKD NOURBTRAN VECTORWS PSDCREDIT FASTALL FASTAREA GRSM TTRM TTRM2 PVMRM OLM
             ARM2 DEPOS DDEP WDEP DRYDPLT WETDPLT NODRYDPLT NOWETDPLT AREAMNDR HBP

原文语法行的一处印刷形式曾显示为 GSRM；本指南正文及模型关键字实际使用 GRSM。

**类型：**必需，不可重复。
**顺序：**必须位于 POLLUTID、HALFLIFE 和 DCAYCOEF 之前。

各次级关键字说明如下。其输入顺序和间距不影响模型识别。

DFAULT

指定采用法规默认选项。设置 DFAULT 后，模型会覆盖控制文件中某些非 DFAULT 选项；另一些与其冲突的非 DFAULT 选项则会导致致命错误。详细规则见第 3.2.2.1 节。

ALPHA

非法规选项标志，允许控制文件使用供用户群体审查和评估的研究性或实验性选项，例如：

  • LOW_WIND；
  • PSDCREDIT；
  • ORD_DWNW；
  • AWMADWNW；
  • PLATFORM；
  • 颗粒物沉降方法 2；
  • 气体沉降；
  • RLINEFDH；
  • 具有屏障和下沉道路模拟功能的 RLINEXT。

ALPHA 不能与 DFAULT 同时使用。

BETA

非法规选项标志，允许控制文件使用已经过科学界审查、但尚未正式颁布为法规选项的功能。在正式颁布之前，法规应用若采用 BETA 选项，需要获得替代模型批准。BETA 不能与 DFAULT 同时使用。

CONC

指定计算浓度值。

DEPOS

指定计算总沉降通量，包括干沉降和湿沉降。

DDEP

指定计算干沉降通量。

WDEP

指定计算湿沉降通量。

AREADPLT

指定对面源采用一种非法规的优化烟羽耗减方法，以考虑干去除机制造成的烟羽物质损失。不能与 DFAULT 同时使用。

FLAT

指定采用假定地形平坦的非法规选项。

FLAT 与 ELEV 可以在同一次模型运行中同时出现，从而允许按污染源分别指定非法规的平坦地形处理。要将某个污染源定义为 FLAT 源，应：

  1. 在 CO 路径的 MODELOPT 行中指定 FLAT；
  2. 在 SO 路径的 LOCATION 关键字中，以 FLAT 代替污染源高程字段。

FLAT 不能与 DFAULT 同时使用。

ELEV

指定采用默认的高地形处理选项。

FLAT 与 ELEV 可以同时出现在同一次运行中，以便按污染源分别选择平坦地形或高地形处理。指定 DFAULT 时，ELEV 作为法规选项自动启用。

NOSTD

指定不考虑烟囱顶部下洗的非法规选项。不能与 DFAULT 同时使用。

NOCHKD

指定对日期不连续的气象数据文件暂停日期检查。该选项属于非法规选项，不能与 DFAULT 同时使用。

WARNCHKD

对于日期不连续的气象数据文件，将原本可能触发的致命错误改为警告消息。

NOWARN

禁止在主输出文件中详细列出警告消息。警告消息的数量仍会报告，同时这些消息仍会写入由 CO 路径 ERRORFIL 关键字控制的错误文件。

SCREEN

以 AERSCREEN 所需的筛选模式运行 AERMOD，属于非法规选项。指定 DFAULT 时不能使用。

SCIM

启用抽样时序输入模型（Sampled Chronological Input Model，SCIM）。这是一个仅与 ANNUAL 年平均选项配合使用的非法规选项，通过按用户指定的固定时间间隔抽样气象资料来缩短运行时间。

SCIM 的抽样参数必须在 ME 路径中指定。不能与 DFAULT 同时使用。

PVMRM

采用烟羽体积摩尔比法（Plume Volume Molar Ratio Method，PVMRM）进行 NO₂ 转换。

  • 属于法规选项，可与 DFAULT 同时使用；
  • 不能与 OLM、ARM2 或 GRSM 同时使用；
  • 若同时采用 TTRM，必须同时指定 TTRM2。

OLM

采用臭氧限制法（Ozone Limiting Method，OLM）进行 NO₂ 转换。

  • 属于法规选项，可与 DFAULT 同时使用；
  • 不能与 PVMRM、ARM2 或 GRSM 同时使用；
  • 若同时采用 TTRM，必须同时指定 TTRM2。

ARM2

采用环境比值法 2（Ambient Ratio Method - 2，ARM2）进行 NO₂ 转换。

  • 属于法规选项，可与 DFAULT 同时使用；
  • 不能与 PVMRM、OLM 或 GRSM 同时使用；
  • 若同时采用 TTRM，必须同时指定 TTRM2。

TTRM

采用非法规的迁移时间反应法（Travel Time Reaction Method，TTRM）进行 NO₂ 转换。

  • 属于非法规 ALPHA 选项，必须同时指定 ALPHA；
  • 不能与 DFAULT 同时使用；
  • 未指定 TTRM2 时，不能与 PVMRM、OLM 或 ARM2 同时使用；
  • 不能与 GRSM 同时使用；
  • 如果同时指定 TTRM2，则还必须指定 PVMRM、OLM 或 ARM2 中的一种。

TTRM2

将迁移时间反应法与 OLM、PVMRM 或 ARM2 中的一种组合使用，以进行 NO₂ 转换。

  • 属于非法规 ALPHA 选项，必须同时指定 ALPHA；
  • 不能与 DFAULT 同时使用；
  • 不能仅与 TTRM 配合，也不能与 GRSM 同时使用；
  • 必须与 PVMRM、OLM 或 ARM2 中的一种配对；
  • 采用这种配对方式时，不需要再指定 TTRM 关键字。

GRSM

采用通用反应集方法（Generic Reaction Set Method，GRSM）进行 NO₂ 转换。

  • 属于非法规 BETA 选项，必须同时指定 BETA；
  • 不能与 DFAULT 同时使用；
  • 不能与 PVMRM、OLM、TTRM、TTRM2 或 ARM2 同时使用。

PSDCREDIT

采用非法规 ALPHA 选项，在使用 PVMRM 时计算考虑 PSD 抵扣量后的允许增量占用。不能与 DFAULT 同时使用。

FASTALL

通过替代实现方式优化模型运行时间：

  • 对 POINT 和 VOLUME 源采用替代的水平摆动实现；
  • 同时优化 AREA、AREAPOLY、AREACIRC、LINE、OPENPIT、RLINE 和 RLINEXT 源的运行效率。

这一功能过去与 TOXICS 选项相关，现由 FASTAREA 和 FASTALL 控制。属于非法规选项，不能与 DFAULT 同时使用。

FASTAREA

对 AREA、AREAPOLY、AREACIRC 和 OPENPIT 源采用混合计算方式优化运行时间。该功能过去与 TOXICS 选项相关。属于非法规选项，不能与 DFAULT 同时使用。

DRYDPLT

启用与干沉降算法相关的干耗减（去除）过程。该选项要求提供干沉降污染源参数以及额外的气象变量。

调用干沉降算法时，默认启用干耗减。不能与 NODRYDPLT 同时使用。

NODRYDPLT

关闭与干沉降算法相关的干耗减（去除）过程。不能与 DRYDPLT 同时使用。

WETDPLT

启用与湿沉降算法相关的湿耗减（去除）过程。该选项要求提供湿沉降污染源参数及额外的气象变量。

调用湿沉降算法时，默认启用湿耗减。不能与 NOWETDPLT 同时使用。

NOWETDPLT

关闭与湿沉降算法相关的湿耗减（去除）过程。不能与 WETDPLT 同时使用。

NOURBTRAN

忽略夜间城市边界层向白天对流边界层的过渡，即恢复到 11059 版本以前实施的城市选项。属于非法规选项，不能与 DFAULT 同时使用。

VECTORWS

指定输入风速为矢量平均风速或合成风速，而不是标量平均风速。采用 VECTORWS 时，将按照《AERMOD 模型理论与算法说明》（EPA，2023a）公式 112 对风速进行修正。

该选项可以与 DFAULT 同时使用。

NOMINO3

取消 NO₂ 第 2 层级和第 3 层级方法所采用的最低臭氧浓度限制。

未使用该选项时，对于夜间稳定条件，无论逐小时输入文件中的臭氧值为何，AERMOD 均至少采用 40 ppb 的臭氧浓度。该选项可以与 DFAULT 同时使用。

RLINEFDH

对 RLINE 和 RLINEXT 源计算风速廓线时不使用位移高度，使其风速廓线处理更接近 AERMOD 中其他不在风速廓线中使用位移高度的污染源类型。

必须同时指定 ALPHA，且不能与 DFAULT 同时使用。

AREAMNDR

对 AREA、AREAPOLY、AREACIRC 和 LINE 源应用烟羽摆动处理。

AREAMNDR 可以与 FASTAREA 或 FASTALL 同时指定；但在这种情况下，烟羽摆动不会应用于上述采用快速算法处理的源类型。

HBP

用于高度浮力烟羽（Highly Buoyant Plume，HBP）的选项，适用于烟羽穿透混合层顶部的情形，仅支持点源类型：POINT、POINTHOR 和 POINTCAP。

模型比较当前小时和下一小时的对流混合层高度，以确定到当前小时末，穿透混合层的烟羽中有多少已重新被对流边界层捕获。

必须同时指定 ALPHA，且不能与 DFAULT 同时使用。

3.2.2.1 DFAULT 选项

如前所述，法规 DFAULT 选项用于通知 AERMOD 启用一组法规选项，包括：

  • 烟囱顶部下洗；
  • 高地形影响；
  • 静风处理；
  • 气象数据缺失处理。

对于城市污染源的 SO₂ 模拟，DFAULT 还会强制采用 4 小时半衰期；对于其他应用，则不允许使用指数衰减。

如果用户通过 DCAYCOEF 或 HALFLIFE 请求指数衰减，AERMOD 将发出警告，说明 DFAULT 覆盖了所请求的指数衰减设置，并在不考虑指数衰减的情况下运行。如果确实需要使用指数衰减，则不能在控制文件中包含 DFAULT。

在法规应用中，DFAULT 还要求可选的城市地表粗糙度长度参数必须为 1 m。如果在指定 DFAULT 时城市粗糙度长度不是 1 m，AERMOD 会发出警告，并将其重置为 1 m。

AERMOD 内置的缺失数据处理程序允许模型在计算短期平均值时处理缺失的气象数据。模型对缺失气象数据的处理方式与静风处理相同：

  1. 将该小时的浓度值设为零；
  2. 按照《空气质量模型指南》中规定的 EPA 静风政策计算短期平均值。

为标记短期平均值，静风和缺失值分别跟踪：

  • 平均时段包含静风小时，标记为 c；
  • 包含缺失小时，标记为 m；
  • 同时包含静风和缺失小时，标记为 b。

如果某次模型运行中缺失气象数据的小时数超过总小时数的 10%，主输出文件将写入提示性警告，并建议用户参阅《法规模拟应用气象监测指南》（EPA，2004）第 5.3.2 节。

DFAULT 不能与 ALPHA、BETA 次级关键字同时使用，也不能与任何用于启用具体 ALPHA 或 BETA 功能的次级关键字同时使用。

3.2.2.2 ALPHA 选项

自 18081 版本起，MODELOPT 增加了次级关键字 ALPHA。指定 ALPHA 表示本次运行采用了一个或多个特殊类别的功能，包括但不限于：

  • 仍处于研究阶段、尚未经过科学界充分评估和同行评审的科学或算法更新；
  • 正在开发、仍需严格测试，并由 EPA 征求用户群体反馈的非科学性模型功能。

不同 ALPHA 功能在控制文件中的启用方式不同：

  • 有些通过在 MODELOPT 后加入相应次级关键字启用；
  • 有些作为 CO 路径的一级关键字输入，例如 LOW_WIND、AWMADWNW；
  • 有些通过 SO 路径 LOCATION 关键字中的污染源类型启用，例如 RLINEXT、SWPOINT；
  • 有些作为 SO 路径的一级关键字输入，用于提供特定污染源参数，例如 PLATFORM、RBARRIER。

AERMOD 23132 版本包含以下 ALPHA 功能：

  • 防止空气质量显著恶化抵扣量：PSDCREDIT；
  • 低风速参数：LOW_WIND；
  • A&WMA 建筑物下洗选项：AWMADWNW；
  • EPA 研究与发展办公室建筑物下洗选项：ORD_DWNW；
  • 海上平台下洗：PLATFORM，仅适用于点源；
  • 扩展道路移动线源类型：RLINEXT；
  • 下沉道路：RDEPRESS，仅与 RLINEXT 配合使用；
  • 道路屏障：RBARRIER，仅与 RLINEXT 配合使用；
  • 从道路线源风速廓线中移除位移高度：RLINEFDH；
  • 颗粒物沉降方法 2：METHOD_2；
  • 气体沉降：GDSEASON、GDLANUSE、GASDEPDF、GASDEPOS、GASDEPVD；
  • 迁移时间反应法：TTRM，作为独立 NO₂ 转换方法；
  • 迁移时间反应法 2：TTRM2，将 TTRM 应用于 ARM2、OLM 或 PVMRM；
  • 侧向排放点源：SWPOINT，实验性污染源类型；
  • 面源烟羽摆动：AREAMNDR；
  • 高度浮力烟羽：HBP；
  • 航空器烟羽抬升：ARCFTOPT，仅能通过 SO 路径 ARCFTSRC 分组和逐小时排放文件应用于 AREA 与 VOLUME 源。

自 AERMOD 19191 版本起，颗粒物沉降方法 2 和气体沉降被归为 ALPHA 功能。早期版本中，这两类沉降功能属于非默认选项，不要求设置 ALPHA 或 BETA。

将其改为 ALPHA 的原因是：自 AERMOD 最初正式采用以来，这两项功能尚未经过充分、严格的测试与评估。因此，在继续开展 AERMOD 沉降功能评价期间，将它们暂列为 ALPHA 功能。

颗粒物沉降方法 1 不受影响，仍可在 AERMOD 默认模式下使用，即可以与 DFAULT 同时使用。

3.2.2.3 BETA 选项

BETA 选项是指已经通过科学界充分审查、适当评估和同行评审的 AERMOD 理论或算法更新。这些选项计划在未来正式颁布为法规选项。

在正式颁布前，法规应用若采用 BETA 选项，需要：

  • 获得 EPA 区域办公室的替代模型批准；
  • 得到模型审查中心（Model Clearinghouse）的同意。

与 ALPHA 类似，不同 BETA 功能在控制文件中的启用方式取决于具体选项。AERMOD 23132 版本包含：

  • 移动线源：RLINE；
  • 通用反应集方法：GRSM，用于第 3 层级 NO₂ 转换。

3.2.2.4 带帽烟囱和水平排放烟囱选项

自 06341 版本起，AERMOD 可以模拟带帽烟囱和水平排放烟囱。

对于不受建筑物下洗影响的污染源，带帽烟囱和水平烟囱的烟羽抬升依据 EPA 模型审查中心 1993 年 7 月 9 日的备忘录进行模拟。该程序的基本做法是：

  • 将出口速度设为很低的 0.001 m/s，以表示烟羽垂向动量受到抑制；
  • 采用能够保持烟羽实际体积流量的等效烟囱直径。

保持实际流量同时也能保持烟羽浮力，从而给出更加合理的烟羽抬升估算。该程序还规定了这类排放的烟囱顶部下洗处理方式。

对于采用 PRIME 下洗算法、并受建筑物下洗影响的污染源，上述模型审查中心程序不宜直接使用。原因是 PRIME 数值烟羽抬升计算使用指定烟囱直径确定烟羽初始半径，而初始半径会显著影响 PRIME 算法计算出的烟羽抬升。若为了保持流量而调整为等效直径，可能得到不合理结果。

因此，对于采用带帽或水平排放选项模拟的 PRIME 下洗源，AERMOD 将“抑制垂向动量、同时保持烟羽浮力”这一基本原则适配到 PRIME 数值烟羽抬升算法中。

对于带帽烟囱：

  • 为表示出口烟羽与烟囱帽的相互作用，烟羽初始半径假定为实际烟囱直径的 2 倍；
  • 初始垂向速度设为 0.001 m/s；
  • 初始横向速度设为实际初始出口速度的 25%。

对于水平烟囱：

  • 初始垂向速度设为 0.001 m/s；
  • 烟羽总出口速度全部作为初始横向速度；
  • 假定烟羽沿下风向排放。

尽管上述针对 PRIME 下洗源的适配尚未通过现场示踪试验或风洞数据验证，但分析表明，若按照《AERMOD 实施指南》（EPA，2023b）第 6.1 节的建议，在考虑下洗时只将出口速度设置为 0.001 m/s 而不作其他调整，可能得到过度保守的结果（EPA，2007）。

用户通过 SO 路径 LOCATION 记录中的污染源类型选择相应功能：

  • POINTCAP：带帽烟囱；
  • POINTHOR：水平排放烟囱。

对于这两类污染源，用户仍应像输入普通无帽垂直点源一样，通过 SO 路径 SRCPARAM 记录输入实际烟囱参数：

  • 排放高度，m；
  • 出口温度，K；
  • 出口速度，m/s；
  • 烟囱直径，m。

LOCATION 和 SRCPARAM 的语法见第 3.3.1 和 3.3.2 节，并在附录 A 中汇总。AERMOD 会在内部完成烟羽抬升和烟囱顶部下洗所需的调整。

对于水平排放，模型目前假定排放方向与风向一致，并不考虑水平排放可能产生的方向性效应。模型也不处理相对于垂直方向呈非水平角度的倾斜烟囱。对于 PRIME 下洗源，用户指定的水平排放出口速度首先作为沿下风方向的水平动量处理。

3.2.2.5 输出类型：CONC、DEPOS、DDEP 和 WDEP

用户可以在一次模型运行中选择生成一种或多种输出类型：

  • CONC：浓度；
  • DEPOS：总沉降通量；
  • DDEP：干沉降通量；
  • WDEP：湿沉降通量。

这些次级关键字在 MODELOPT 记录中的顺序不会改变输出文件中的结果顺序。输出始终按照以下顺序排列：

CONC → DEPOS → DDEP → WDEP

要输出 DEPOS、DDEP 或 WDEP 沉降通量，必须提供相应的沉降参数，详见第 3.3.3 和 3.3.4 节。

沉降功能尚未针对 RLINE、RLINEXT、BUOYLINE 和 SWPOINT 源实现，因此这些污染源类型只能运行 CONC 浓度计算。

3.2.2.6 沉降耗减选项

自 04300 版本起，只要模型考虑干沉降和/或湿沉降过程，干去除和湿去除，即早期版本中的 DRYDPLT 与 WETDPLT，就会自动计入所计算的浓度或沉降通量，除非用户显式指定：

  • NODRYDPLT：关闭干耗减；
  • NOWETDPLT：关闭湿耗减。

即使不计算沉降通量，也可以在浓度计算中考虑干、湿去除对浓度的影响。但是，必须满足第 3.3.3 和 3.3.4 节所述的干、湿沉降附加数据要求，模型才能把相应去除过程纳入浓度计算。

采用 NODRYDPLT 和/或 NOWETDPLT，通常会使涉及沉降过程的浓度和/或沉降通量估算更加保守。不过，保守程度取决于：

  • 污染源特征；
  • 气象条件；
  • 受体位置；
  • 地形影响。

需要注意的是，与把同一污染源作为气态排放处理相比，考虑颗粒物沉降可能因颗粒烟羽的重力沉降而提高某些污染源的地面浓度。该效应大小取决于污染源是高架源还是近地源，以及颗粒物粒径分布。

截至 19191 版本，沉降仍未针对 RLINE、RLINEXT、BUOYLINE 或 SWPOINT 源实现，因此这些源只能计算 CONC。

3.2.2.7 NO₂ 转换选项

自 16216r 版本起：

  • 第 3 层级 PVMRM；
  • 第 3 层级 OLM；
  • 第 2 层级 ARM2

均成为可与 DFAULT 同时使用的法规 NO₂ 转换方法。

PVMRM、OLM 和 ARM2 均假定 NO 与可利用 O₃ 反应生成 NO₂ 的过程瞬时完成。尽管该化学反应确实较快，但并非真正瞬时，其转换程度取决于污染物输送到下风向目标受体所需的时间。

自 21112 版本起，AERMOD 增加 TTRM 作为 ALPHA NO₂ 转换选项。该方法考虑排放源到每个受体的距离和迁移时间。一般而言，NO 向 NO₂ 的大部分转换发生在烟羽迁移的最初 1 分钟内，因此该方法主要对近场受体有效。

在 21112 版本中，迁移时间反应法 TTRM 被实现为独立的 ALPHA 功能。它可以根据每个污染源排放到达每个受体的迁移时间，确定 NO 向 NO₂ 转换的初始比例。

转换比例设有上限，烟羽迁移数十秒后通常即可达到。达到平衡转换比例上限后，一般为 0.9，TTRM 对更远受体不再继续增加转换比例，因此超过该距离的受体需要其他方法。

自 22112 版本起，TTRM 可以与 PVMRM、OLM 或 ARM2 结合使用。组合功能以单独的 ALPHA 选项 TTRM2 实现，而 TTRM 仍保留为独立方法。

当 TTRM2 与 PVMRM、OLM 或 ARM2 中的一种同时指定时：

  • 对转换比例尚未达到上限的近场受体，采用 TTRM；
  • 对其他受体，采用所指定的另一种转换方法。

除 TTRM 和 TTRM2 外，21112 版本还增加了通用反应集方法 GRSM，最初作为 ALPHA 选项；自 22112 版本起更新为 BETA 选项。

GRSM 改编自 Carruthers 等（2017）所述的大气扩散模型方法（Atmospheric Dispersion Model Method，ADMSM），该方法考虑大气中 NO、NO₂ 与臭氧之间的平衡。

GRSM 对烟羽卷入臭氧的处理与 PVMRM 类似，但还根据以下因素处理反应速率：

  • 臭氧浓度；
  • 太阳辐射强度；
  • NO₂ 光解；
  • 排放源到受体的迁移时间。

其反应速率基于通用反应集（Generic Reaction Set，GRS）化学机制。GRS 是澳大利亚 CSIRO 最初开发的一种半经验光化学模型，用于描述 NO、NO₂ 与 O₃ 之间的多步转换（Azzi and Johnson，1992；Venkatram et al.，1994）。

一次模型运行只能独立选择以下 NO₂ 转换选项之一：

  • ARM2；
  • TTRM；
  • OLM；
  • PVMRM；
  • GRSM。

另一种可行方式是将调用 TTRM 的 TTRM2 与 ARM2、OLM 或 PVMRM 中的一种配对，即在 MODELOPT 中同时指定 TTRM2 和相应方法。

由于 GRSM 本身已经考虑排放源至受体的迁移时间，不能与 TTRM2 配对。

所有 NO₂ 转换方法均要求在 CO 路径的 POLLUTID 记录中将污染物标识指定为 NO2，见第 3.2.9 节。各方法还具有第 3.3.6 节所述的附加输入要求。

3.2.2.8 FASTAREA 和 FASTALL

MODELOPT 中的次级关键字 FASTAREA 用于选择优化面源运行时间的非法规选项。适用源类型包括：

  • AREA；
  • AREAPOLY；
  • AREACIRC；
  • OPENPIT；
  • 自 12345 版本引入的 LINE 源。

指定 FASTAREA 后，模型根据受体相对于污染源的位置，采用三级混合方法优化面源积分：

  1. Romberg 数值积分；
  2. 两点高斯求积；
  3. 点源近似。

在法规默认模式下，所有受体均使用 Romberg 数值积分。

即使控制文件包含 AREAMNDR，FASTAREA 方法也不会对 AREA、AREAPOLY、AREACIRC 或 LINE 源应用烟羽摆动。

自 09292 版本起，模型还增加了优化 POINT 和 VOLUME 源运行时间的非法规选项，通过 MODELOPT 中的 FASTALL 启用。如果模型输入中包含面源，指定 FASTALL 也会自动启用 FASTAREA。

FASTALL 和 FASTAREA 均会跳过距污染源超过 80 km 的受体。自 22112 版本起，RLINE 和 RLINEXT 也包含由 FASTALL 启用的快速算法。

对 POINT、POINTHOR、POINTCAP 和 VOLUME 源，FASTALL 使用一种替代水平摆动算法。该算法基于有效水平扩散系数 $\sigma_{y,\mathrm{eff}}$，使烟羽中心线浓度与完整摆动方法相一致。

使用有效 $\sigma_y$ 后，模型可以跳过距烟羽中心线超过 $4\sigma_{y,\mathrm{eff}}$ 的受体，从而缩短运行时间。

现有测试表明，POINT 和 VOLUME 源采用 FASTALL 与采用 DFAULT 的浓度差异，与面源采用 FASTAREA 相对于 DFAULT 的差异相似。对于高排序浓度，FASTALL 与 DFAULT 的平均比值约为 1.02，表明 FASTALL 略有高估倾向。

不过，高排序值的比值范围同时包含相对 DFAULT 的高估和低估；在特定受体位置，两者差异可能明显更大。

对于 RLINE 和 RLINEXT，FASTALL 通过近似方法估算：

  • 水平扩散系数 $\sigma_y$；
  • 垂向扩散系数 $\sigma_z$；
  • 有效烟羽风速。

模型在距源 1 m、10 m 和 500 m 三个距离处计算这些变量，再通过插值估算其他距离的值。

截至 19191 版本，FASTALL 尚未用于 BUOYLINE 和 SWPOINT，并且不适用于 PLATFORM 关键字。

3.2.2.9 城市边界层过渡与 NOURBTRAN

自 11059 版本起，AERMOD 修改了城市选项，以处理夜间城市边界层向白天对流边界层过渡过程中可能出现的问题。

在 11059 版本以前，一旦乡村边界层转为对流状态，模型就不再考虑夜间稳定条件下城市热岛造成的增强扩散。这可能导致城市污染源在早晨向对流边界层过渡时，混合层高度出现不合理的骤降，并可能使低高度污染源在这种条件下的浓度预测过度保守。

EPA 为复审 NO₂ 国家环境空气质量标准开展风险与暴露评估时，在少数 AERMOD 应用案例中观察到了这一潜在异常（EPA，2008）。2010 年更严格的 1 小时 NO₂ 和 1 小时 SO₂ NAAQS 正式颁布后，该问题对空气质量许可模拟的重要性进一步增加。

为解决这一问题，AERMOD 修改为：对于城市污染源，继续应用城市边界层选项，直至白天乡村对流边界层高度超过与人口相关的城市边界层高度。

该修改使用 1985 年 Indianapolis SF₆ 现场试验数据（Murray and Bowne，1988）进行了评价。与原城市选项相比，修改后的方法在白天对流条件下表现更好。

Atlanta NO₂ 风险与暴露评估中，1 小时 NO₂ 模拟值与监测值的对比也表明，修改后的城市选项改善了模型表现。相关评价结果汇总见《AERMOD 模型理论与算法说明》（EPA，2023a）。

非法规选项 NOURBTRAN 允许用户恢复 11059 版本以前的城市处理方式，即忽略夜间城市边界层向白天对流边界层的过渡。

3.2.2.10 SCREEN 筛选模式

AERMOD 的筛选模式由 MODELOPT 记录中的 SCREEN 控制。该模式强制模型计算烟羽中心线上的结果，而不考虑污染源、受体与风向之间的实际相对方位。

该选项的用途是配合 AERSCREEN（EPA，2021）估算最不利影响，不建议在此用途之外使用。

由于筛选模型使用的通常是由多种条件组成、日期不连续的气象数据矩阵，SCREEN 会自动强制启用前述 NOCHKD，即使 MODELOPT 中未显式写入 NOCHKD。

SCREEN 还会把 AVERTIME 可选平均时间限制为 1 小时平均。

筛选模式只适用于：

  • 点源类型：POINT、POINTCAP、POINTHOR；
  • VOLUME 源。

对于其他污染源类型，模型不会启用筛选处理，其结果与普通非筛选模式相同。

3.2.2.11 SCIM

AERMOD 包含非法规的抽样时序输入模型（SCIM）选项，用于在部分应用中缩短模型运行时间。

SCIM 只能与 ANNUAL 年平均选项配合使用，主要适用于多年模拟。其基本方法是按用户指定的固定时间间隔对气象数据进行抽样，以近似长期年平均影响。

研究表明，使用 SCIM 引入的结果不确定性，通常对面源小于对点源。

当只选择规则时间抽样时，模型对每个被抽中的小时按常规方式计算逐小时浓度。年平均浓度按下式计算：

$$ \bar{C}=\frac{\sum C_S}{N_S} $$

其中：

  • $\bar{C}$：计算得到的平均浓度；
  • $\sum C_S$：所有抽样小时影响值的累计和；
  • $N_S$：抽样小时数。

使用 SCIM 时，用户必须：

  1. 在 CO 路径 MODELOPT 记录中包含 SCIM；
  2. 在 ME 路径 SCIMBYHR 记录中指定 SCIM 抽样参数。

ME SCIMBYHR 的格式和语法见第 3.5.7 节。

3.2.2.12 沉降选项

AERMOD 包含气态和颗粒态排放的干沉降与湿沉降算法。模型中的沉降算法以 Argonne National Laboratory（ANL）报告草案（Wesely et al.，2002）为基础，并根据同行评审意见作了修改。

湿沉降处理依据同行评审专家组的建议，在 Wesely 等（2002）的基础上进行了修订（Walcek et al.，2001）。AERMOD 所实施沉降算法的完整技术说明见 EPA 专门报告（EPA，2003）。

根据《空气质量模型指南》（EPA，2017b）关于 AERMOD 应用的规定，以及沉降算法在 AERMOD 与 ISC 模型中的沿革，用户指定粒径分布的颗粒物沉降算法，即下文所称的方法 1，可以与法规 DFAULT 同时使用。方法 1 与 ISCST3 模型中的颗粒物沉降算法相近（EPA，1995a）。

气体沉降算法以及依据 ANL 报告草案建立的颗粒物沉降方法 2，在 AERMOD 中属于非法规 ALPHA 功能。自 19191 版本起，如果使用气体沉降或颗粒物方法 2 而未同时指定 ALPHA，模型将给出致命错误并终止处理。

对于气态污染物干沉降，用户必须定义：

  • 每个日历月对应的季节类别；
  • 分方向的土地利用类别；
  • 若干污染物专用参数。

模型还提供一个可选关键字，用于覆盖气体沉降算法中三个参数的默认值。

AERMOD 颗粒物沉降方法 1 的输入要求与 ISCST3 的颗粒物沉降算法相同。对于方法 2，用户必须定义：

  • 颗粒物总质量中细颗粒类别，即小于 2.5 μm 的质量比例；
  • 颗粒物具有代表性的质量平均直径。

表 3-1 汇总各种沉降选项所需关键字及其是否允许与 DFAULT 同时使用。凡与方法 2 或气体沉降相关的关键字，均必须在 MODELOPT 中同时指定 ALPHA。

CO 路径中与沉降输入有关的关键字见以下各节；SO 路径中的沉降关键字见第 3.3.3—3.3.5 节。

表 3-1 AERMOD 沉降选项汇总

污染物类型模型输出类型必需关键字是否允许与 DFAULT 同时使用
气态考虑干耗减的 CONC；DDEPCO GASDEPVD；或同时使用 CO GDSEASON、CO GDLANUSE 和 SO GASDEPOS否¹
气态考虑湿耗减的 CONC；WDEPSO GASDEPOS否¹
气态同时考虑干、湿耗减的 CONC；DEPOSCO GDSEASON、CO GDLANUSE 和 SO GASDEPOS否¹
颗粒态，方法 1考虑干和/或湿耗减的 CONC；DEPOS；DDEP；WDEPSO PARTDIAM、SO PARTDENS 和 SO MASSFRAX是²
颗粒态，方法 2考虑干和/或湿耗减的 CONC；DEPOS；DDEP；WDEPSO METHOD_2否¹

¹ 必须包含 ALPHA。
² 虽然 AERMOD 允许方法 1 与法规 DFAULT 同时使用，但法规应用中对颗粒物排放采用方法 1 时，应遵循《空气质量模型指南》（EPA，2017b）第 7.2.1.3 节。

用户还应注意，沉降计算可能需要下列一个或多个气象参数：

  • 降水代码；
  • 降水率；
  • 相对湿度；
  • 地面气压；
  • 云量。

3.2.2.13 气态污染物干沉降的季节定义

AERMOD 气体沉降算法使用土地利用特征和沉降阻力参数，并按 ANL 报告表 2 定义的五类季节条件进行处理：

  1. 季节类别 1： 盛夏，植被繁茂；
  2. 季节类别 2： 秋季，农作物尚未收获；
  3. 季节类别 3： 霜冻并收获后的晚秋，或无积雪的冬季；
  4. 季节类别 4： 地面有积雪的冬季，通常为连续积雪；
  5. 季节类别 5： 春季过渡期，部分地面返青或存在矮生一年生植物。

用户通过 CO 路径的 GDSEASON 关键字，将上述季节定义对应到 12 个日历月。

语法：

CO GDSEASON Jan Feb Mar ... Dec

**类型：**可选，不可重复。

用户应为 1—12 月分别输入一个 1—5 的数值，使每个月与上述季节类别对应。

对模型总体而言，该关键字为可选；但采用气体沉降算法时为必需，除非使用 CO 路径中允许用户直接指定干沉降速度的 GASDEPVD 选项。

部分季节类别可能不适用于某些地区。例如，在温和气候地区，类别 4“连续积雪的冬季”可能并不存在。

3.2.2.14 气体干沉降的土地利用类别定义

气体沉降算法还要求提供按方向划分的土地利用类别。ANL 报告表 1 给出的土地利用代码与含义如下：

土地利用代码描述
1城市用地，无植被
2农业用地
3牧场或天然草地
4森林
5郊区，以草地为主
6郊区，以林地为主
7水体
8裸地，以荒漠为主
9非森林湿地

用户通过 CO 路径中的 GDLANUSE，按方向扇区定义土地利用类别。

语法：

CO GDLANUSE Sec1 Sec2 Sec3 ... Sec36

**类型：**可选，不可重复。

模型将全方向划分为 36 个扇区，每个扇区宽 10°。用户应为每个扇区输入一个 1—9 的代码，对应上述土地利用类别。

该关键字对模型总体而言是可选的，但采用气体沉降算法时为必需，除非使用允许用户指定沉降速度的 GASDEPVD。

第一个参数 Sec1 表示风吹向 10°方向、范围为 10°±5°时，应用地点下风向的土地利用类别。各下风向扇区按顺时针方向排列，Sec36 对应风吹向 360°，即正北方向。

这些类别原则上应反映污染源位置下风向的实际地表条件。

用户可以使用“重复值”写法。例如：

CO GDLANUSE 36*3

模型将其解释为 36 个独立参数，且每个参数的值均为 3。由于模型必须把它识别为一个参数字段，重复次数、星号和值之间不能有空格。

覆盖气体干沉降默认参数：GASDEPDF

CO 路径提供可选关键字 GASDEPDF，用于覆盖气体干沉降算法中的以下默认参数：

  • 污染物反应性因子 $f_0$；
  • 季节类别 2，即秋季/未收获农田，最大绿色叶面积指数 LAI 的比例 $F$；
  • 季节类别 5，即春季过渡期，最大绿色 LAI 的比例 $F$。

语法：

CO GASDEPDF React F_Seas2 F_Seas5 (Refpoll)

**类型：**可选，不可重复。

参数含义：

  • React：污染物反应性因子 $f_0$；
  • F_Seas2：季节类别 2 的最大绿色 LAI 比例；
  • F_Seas5：季节类别 5 的最大绿色 LAI 比例；
  • Refpoll：可选的污染物名称。

如果省略 GASDEPDF，模型采用：

  • React = 0；
  • F_Seas2 = 0.5；
  • F_Seas5 = 0.25。

对于季节类别 1、3 和 4，采用 F = 1.0。

建议的反应性因子为：

  • 臭氧 O₃：1；
  • 四氯化钛 TiCl₄：1；
  • 二价汞 Hg²⁺：1；
  • 二氧化氮 NO₂：0.1。

3.2.2.15 沉降速度与阻力输出

为便于审查和测试 AERMOD 沉降算法，模型可以输出气态和颗粒态污染源的主要阻力项和沉降速度。

当用户指定第 3.2.18 节所述的以下调试选项时，生成这些附加输出：

CO DEBUGOPT MODEL

气体沉降数据写入：

GDEP.DAT

该文件按污染源和模拟小时列出：

  • $R_a$；
  • $R_b$；
  • $R_c$；
  • $V_{dg}$。

各变量定义见 Wesely 等（2002）。文件包含表头记录，用于标识各列。

颗粒物沉降数据写入：

PDEP.DAT

该文件按污染源和模拟小时列出：

  • $R_a$；
  • $R_p$；
  • $V_g$；
  • $V_d$。

颗粒物输出会标明采用方法 1 还是方法 2。采用方法 1 时，对每个粒径类别分别输出结果。

这些文件的文件名和 Fortran 文件单元号在模型代码中固定。每次执行模型时，原文件都会被覆盖。由于文件包含每个污染源、每个小时的数据，文件体积可能很大。

3.2.2.16 从 RLINE 风速廓线中移除位移高度

自 22112 版本起，AERMOD 增加 ALPHA 选项 RLINEFDH，用于在计算 RLINE 污染源风速廓线时不采用位移高度。

在普通处理方式中，位移高度用于修正地表粗糙度长度 5 倍高度以下的风速廓线。当地表粗糙度较大，例如城市环境，并且平均烟羽高度低于地表粗糙度长度的 5 倍时，位移高度可能显著影响计算风速。

RLINEFDH 移除这一位移高度，使 RLINE 风速廓线更接近 AERMOD 中其他污染源类型所采用的风速廓线。

RLINEFDH 必须与 ALPHA 同时使用，且不能与 DFAULT 同时使用。

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