CALPUFF 为非定常三维拉格朗日烟团输送模式。CALPUFF 采用烟团函数分割方法，垂直坐标采用地形追随坐标，水平结构为等间距的网格，空间分辨率为一至几百公里，垂直不等距分为30 多层。污染物包括SO2、NOx、CmHn、O3、CO、NH3、PM10（TSP）、Black Carbon，主要包括污染物之排放、平流输送、扩散，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程。CALPUFF 模型系统可以处理连续排放源、间断排放情况，能够追踪质点在空间与时间上随流场的变化规律。考虑了复杂地形动力学影响、斜坡流、FROUND 数影响及发散最小化处理。
CALPUFF 模拟系统，包括诊断风场模型CALMET、高斯烟团扩散模型CALPUFF和后处理软件CALPOST 三部分。CALPUFF 模式可运用于静风、复杂地形等非定常条件。其中CALMET 利用质量守衡原理对风场进行诊断，输出包括逐时风场、混合层高度、大气稳定度（PGT 分类）、各种微气象参数等。
CALPOST 为计算结果后处理程序，对CALPUFF 计算的浓度进行时间分配处理，并计算出干（湿）沉降通量、能见度等。
1.1.1 CALPUFF系统构成 #
Calpuff模型系统包含两个个主要组件：Calmet，Calpuff和前后处理程序，前处理程序包括了地面气象数据、探空气象数据、中尺度气象模型模拟数据、地形数据和土地利用数据处理程序，后处理程序包括除了CALMET三维气象模拟结果处理程序PERMET 和CALPUFF浓度预测结果处理程序。
表 1‑1 各模块作用
| 模块 | 作用 |
| CALMET | 诊断模型，包含客观分析和下泄风、动态地形、地形阻挡和扩散最小树立、微气象模块参数化 |
| CALPUFF | 不稳态朗格朗日高斯烟团，包括复杂地形影响，水面输送、海岸影响、建筑物下洗、干湿沉积和简单化学转化 |
| CALPOST | 后处理程序，处理时间CALPuff和CALGRID预测的时间平均浓度和沉降量，可计算能见度。 |
| PERMET | 后处理程序，从CALMET的预测的气象数据中的输出用户选择的气象要素 |
1.1.2 CALPUFF子程序 #
表 1‑2 CALPUFF包含的程序
图 1‑1 CALME运行流程图
1.1.3 CALPUFF输入输出数据简介 #
表 1‑3 输入数据
| 默认文件名 | 内容 | 备注 |
| RESTARTB.DAT | 重启文件，包含足够的烟团参数可是模型继续运行 | 可选 |
| CALPUFF.INP | 控制流文件 | 必选 |
| CALMET.DAT | 地理和气象数据，calmet建立 | 必选其一 |
| ISCMET.DAT | 气象数据，Isc3格式的文本 | |
| PLMMET.DAT | 气象数据，ausplume格式的文本 | |
| PTEMARB.DAT | 点源排放数据，任意变化的源排放参数 | 可选 |
| BAEMARB.DAT | 面源排放数据，任意变化的源排放参数 | 可选 |
| VOLEM.DAT | 体源排放数据，任意变化的源排放参数 | 可选 |
| LNEMARB.DAT | 线源排放数据，任意变化的源排放参数 | 可选 |
| VD.DAT | 用户定义沉积速率 | 可选 |
| OZONE.DAT | 小时臭氧数据 | 可选 |
| CHEM.DAT | 用户定义化学转化速率 | 可选 |
| COASTLN.DAT | 次网格尺度尺度海岸边界层 | 可选 |
| HILL.DAT | 山体说明，来自CTDM地形处理程序 | 可选 |
| HILLRCT.DAT | CTSG受体，来自CTDM地形处理程序 | 可选 |
| PROFILE.DAT | 单站文本气象塔数据，为CTDM准备 | 可选 |
| SURFACE.DAT | CTDMPLUS地表层参数 | 可选 |
| FLUXBDY.DAT | 质量通量的边界层数据 | 可选 |
表 1‑4 输出数据
| 默认文件名 | 内容 | 备注 |
| RESTARTE.DAT | 输出重启文件 | 可选 |
| CALPUFF.LST | Calpuff输出的文件 | |
| CONC.DAT | 浓度文件，各网格和离算点的一小时平均浓度 | |
| DFLX.DAT | 干沉积文件，各网格和离算点的一小时平均干沉积量 | 可选 |
| WFLX.DAT | 湿沉积文件，各网格和离算点的一小时平均湿沉积量 | 可选 |
| VISB.DAT | 相对湿度文件 | 可选 |
| DEBUG.DAT | 详细的有关烟团/slug调试数据 | |
| MASSFLX.DAT | Hourly report of mass flux into and out of regions defined by the boundaries in the FLUXBDY.DAT file | |
| MASSBAL.DAT | 模拟污染物质量变化的小时报告 |
1.1.4 模型特征 #
CALMET模型特征 #
Calmet 边界层模块
- 陆地边界层-能量平衡方法
- 海洋边界层 剖面方法
- 网格数据字段
- 地面摩擦速度
- 对流速度尺度
- 莫宁霍夫长度
- 混合层高度
- PG稳定度分类
- 3d温度
- 降雨量
Calmet诊断风场模块
- 坡风
- 动力地形影响
- 地形阻挡效应
- 散度最小化
- 网格风 u v w
- 区域尺度风，观测和粗网格诊断风场
- Lambert坐标投影
CALPUFF模型特征 #
源类型
- 点源
- 线源
- 体源
- 面源
非稳态排放和气象条件
- 3D网格气象变量（风和温度）
- 空间变化的混合层高度、摩擦速度，对流速度尺度、莫宁霍夫长度、降雨量
- 垂向和水平方向变化的湍流和扩算速度
- 随时间变化的排放源
有效地抽样函数
- 整合烟团公式
- 细长烟团公式
扩散系数σvσw
- 直接测量σvσw
- 基于相思理论估算σvσw
- 帕斯奎尔扩散系数 乡村
- MP扩散系数 城市
- CTDM扩散系数 中性和稳定
垂向风剪切
- 烟团分裂
- 水平对流和扩散微分（differential
烟羽抬升
- 部分穿透
- 浮力和动力抬升
- 烟囱顶 效应
- 垂向风剪切
- 建筑物下洗
建筑物下洗
- Huber-snyder method
- Schulman-scire method
次尺度复杂地形
分割线Hd
排放模型接口
干沉积
- 气体和颗粒物沉积
- 三个选项
- 时间空间变化沉积
- 用户定义每个污染物的昼夜循环
- 无干沉积
湿沉积
- 清除系数
- 与降水强度和降雨类型函数相关的清除
水面和海岸效应
- 水上边界层参数
- 气象条件的突变，烟羽在海岸边界层的散布
- 熏烟
- 引入次尺度热边界层到海岸网格
化学转化选项
- 化学转化 SO2 SO4 NOx HNO3 NO3
- 用户定义一天的转变速率
- 无化学转化
用户图形接口