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面对环境污染日益严重的现实,引入智能先进的模式系统和优越高效的运算架构,是提高空气质量预报性能的主要方法和途径。美国环境保护总局开发的,具有强大功能,且易于使用的Models-3/CMAQ模式。它是专为了解大气化学和物理反应的,从事监管和分析复杂性的工作者服务的空气质量模式系统。该模式的本地化应用,对于提高我国的空气质量模拟预报水平,以及区域污染调控和治理等方面,有一定的科学和参考价值。本文基于Models-3/CMAQ空气质量模式系统和新兴Hadoop云计算平台的基本原理及关键技术,做了如下较深入的研究和一定的创新性工作：(1)详细介绍了第三代空气质量模式系统的框架结构、建模技巧与工作机理,在Fedora Linux平台系统和现有的硬件环境下,成功搭建了MM5-SMOKE-CMAQ系统。利用下载的测试数据,对Models-3/CMAQ模式系统进行了性能评估。模拟的NO和NO2浓度分布情况相关性较显著,具有明显的局地污染特征,体现了CMAQ模式准确的空气质量模拟预报能力。(2)研究了在云计算环境下,实现Models-3/CMAQ模式系统空气质量预报的具体步骤和方法。利用下载的测试数据,在Hadoop云平台下,进行空气质量模拟预报研究。基于云平台的Models-3/CMAQ模式系统运行正常,空气质量模拟预报的效率显著提高。模拟的O3时空分布特征明显,浓度数据偏差微小,不同的计算环境不会影响CMAQ模式的各项性能和模拟预报的最终结果。(3)评估了为Models-3/CMAQ模式提供地形气象场的MM5与新一代WRF模式的准确性,分析了影响CMAQ模式进行空气质量预报的关键气象要素。在相同的初始条件和边界数据的情况下,WRF模拟的各气象要素预报值好于MM5模式。新的气象模式WRF可以更好地提高空气质量模拟的准确性,减小Models-3/CMAQ模式系统的预报误差。