[發明專利]一種基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法

有效

• 申請號: 201410171151.3
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103942439B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 王子峰;陳良富;陶金花;陶明輝;蘇林;王中挺;鄒明敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙)11296
• 代理人: 張淑賢,朱元萍

1.一種基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，包括以下步驟：

選擇處于同類環境中的、用于建模的地面氣象站點和地面環境監測站點，所述用于建模的地面氣象站點具有能見度及相對濕度觀測數據，所述地面環境監測站點具有PM10質量濃度觀測數據；

基于所述地面氣象站點觀測的大氣能見度，依據已知經驗關系，計算所述地面氣象站點處近地面氣溶膠散射系數；

基于所述近地面氣溶膠散射系數與所述地面環境監測站點觀測的PM10質量濃度數據，計算近地面氣溶膠平均質量散射效率；

根據目標時間段不同氣溶膠類型，基于所述氣溶膠平均質量散射效率與所述地面氣象站點獲取的相對濕度，按時間進行匹配，選取非線性經驗函數擬合得到二者的相關模型；

利用所述相關模型，基于與所述用于建模的地面氣象站點處于同類環境的另一地面氣象站點所觀測的大氣能見度與相對濕度數據，按不同氣溶膠類型估算所述另一地面氣象站點近地面PM10質量濃度。

2.如權利要求1所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，所述同類環境，指城市或農村中設定的距離范圍、或污染程度處于相同的量化范圍。

3.如權利要求1所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，在所述同類環境中，所述用于建模的地面氣象站點和地面環境檢測站點距離A小于所述用于建模的地面氣象站點和所述另一地面氣象站點之間的距離B。

4.如權利要求1所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，所述不同氣溶膠類型包括無機成分主導型和有機成分主導型兩種類型。

5.如權利要求1所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，所述估算另一地面氣象站點近地面PM10質量濃度的過程是：

S51、基于所述另一地面氣象站點觀測的大氣能見度計算所述另一地面氣象站點處的近地面氣溶膠散射系數；

S52、根據氣溶膠來源類型選取目標時間段所述相關模型，由所述另一地面氣象站點處觀測的相對濕度計算出所述另一地面氣象站點處近地面氣溶膠平均質量散射效率；

S53、由所述另一地面氣象站點處近地面氣溶膠散射系數與所述另一地面氣象站點處氣溶膠平均質量散射效率，計算所述另一地面氣象站點處PM10質量濃度。

6.如權利要求1～5任一項所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，所述經驗關系包含如下過程：

由觀測的大氣能見度計算大氣總消光系數：σ_total(λ)＝3.912/VIS，其中，σ_total(λ)為大氣總消光系數，λ為消光系數對應的波長，VIS為大氣能見度；

計算大氣分子消光系數：其中，n為大氣折射率，N為分子數密度；

從大氣總消光系數中分別減去大氣分子消光系數貢獻，獲得氣溶膠消光系數，基于經驗的氣溶膠單次散射反照率由氣溶膠消光系數計算氣溶膠散射系數：σ_a＝σ_total-σ_m，σ_a,scat＝σ_a·Ω，其中，σ_a,scat為近地面氣溶膠散射系數，Ω為氣溶膠單次散射反照率。

7.如權利要求1～5任一項所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，計算所述氣溶膠平均質量散射效率E_a,scat的方法為：

E_a,scat＝σ_a,scat/C_PM10，其中C_PM10為PM10質量濃度，σ_a,scat為近地面氣溶膠散射系數。

8.如權利要求3所述基于氣象觀測數據的可吸入顆粒物濃度估算方法，其特征在于，所述距離A在城市或高污染背景地區不超過5km、在城郊或低污染背景地區不超過20km；所述距離B在城市或高污染背景地區不超過50km、在城郊或低污染背景地區不超過200km。