霾污染，即大气颗粒物污染，因其对人体和环境的巨大危害而成为近年来广受关注的热点科学问题和社会问题。城市近地面颗粒物浓度主要受到相关排放源和气象条件的影响，其中气象条件既包括大中尺度的天气系统，也包括局地和微尺度的大气边界层环流结构，并且因其非线性特征而造成对局地污染过程的影响存在显著的时空不确定性。为分析以城市热岛为代表的城市局地大气环流对污染物的时空变化特征的影响，本研究主要使用模式敏感性实验方法，并结合观测数据进行分析验证与模拟误差分析。模式对照组使用目前研究中常用的城市冠层模型Urban Canopy Model (UCM)，实验组则将自主发展的Multi-Scale Urban Canopy Model (MSUCM)与WRF-Chem耦合。两组模拟结果与观测数据进行对比后发现: 由于在MSUCM 中考虑了城市冠层的建筑-街谷布局的自相似结构、辐射锢囚效应和复杂非均一的空气动力学特征等几何和物理特征，进而提高了对城市冠层中的湍流扩散、陆面特性和城市陆-气表面能量平衡与分配过程的模拟能力，使得实验组可以更好地模拟城市近地面温度和边界层高度等影响大气污染物积累与输送的关键气象因素；定量化的误差分析表明，与观测之间上述两个气象变量的模拟偏差，日间时段分别由对照组的-1.30%和-48.39%减少到了实验组的-0.78%和-33.68%;夜间时段的改进效果更加显著,近地面温度和边界层高度分别由对照组的-1.15%和-48.98%减少到了实验组的0.05%和-24.42%。最终实验组能够更好地模拟出该污染过程中近地面颗粒物浓度的日变化特征，尤其是相比对照组结果中对夜间近地面浓度高估的情况，实验组结果有明显的改善。定量化的误差分析显示两组模拟对颗粒物浓度的模拟偏差，PM_2.5由对照组的18.24%减少到了实验组的3.28% ; 其中夜间时段的改进效果更加显著,PM_2.5和PM₁₀分别由对照组的40.69%和7.96%减少到了实验组的28.88%和-1.20%。本研究表明，对城市冠层-城市近地面大气边界层等中尺度局地大气环流结构模拟的精确度的提高，对于城市污染过程的模拟有重大意义。
 

城市陆面过程,空气质量模式,城市热岛效应,PM2.5模拟