[發(fā)明專(zhuān)利]空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610218043.6
• 申請(qǐng)日: 2016-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107273995A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張岱;張學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立制作所
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/04
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 上海市華誠(chéng)律師事務(wù)所31210
• 代理人: 梅高強(qiáng),張麗穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)值分析技術(shù)領(lǐng)域，適用于大氣環(huán)境分析領(lǐng)域,特別涉及一種空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，空氣污染成為越來(lái)越嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題。城市區(qū)域是空氣污染最常發(fā)生的地區(qū)，分布于珠江三角洲、四川盆地、長(zhǎng)江三角洲、京津冀、東北平原地區(qū)的都市化城市和重工業(yè)城市空氣污染的狀況比其他地區(qū)更為嚴(yán)重。目前城市空氣質(zhì)量問(wèn)題已受到普遍關(guān)注，其形成機(jī)理、影響、控制途徑及預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的建立與發(fā)展已成為亟需解決的問(wèn)題。

目前，城市空氣質(zhì)量多通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)報(bào)法和數(shù)值預(yù)報(bào)法進(jìn)行預(yù)報(bào)。統(tǒng)計(jì)學(xué)預(yù)報(bào)法是分析空氣污染出現(xiàn)時(shí)的大尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)規(guī)律，分析中低空大氣溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速等氣象要素和污染物的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系。該方法簡(jiǎn)單方便，但由于氣象條件、氣溶膠濃度、譜分布、化學(xué)成分的關(guān)系非常復(fù)雜，建立準(zhǔn)確度較高的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方程難度較大，且這種方法需要同期城市污染物和氣象監(jiān)測(cè)資料，預(yù)報(bào)成本較高。

數(shù)值預(yù)報(bào)法則是通過(guò)空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式計(jì)算污染物濃度分布和變化規(guī)律。該方法雖具有完善的理論基礎(chǔ)，但預(yù)報(bào)過(guò)程難度大且計(jì)算量。以美國(guó)環(huán)保局(EPA)為代表,從1970年至今已開(kāi)發(fā)了三代空氣質(zhì)量模型。第三代空氣質(zhì)量模式,通稱(chēng)為Models-3,該類(lèi)模式擬將所有的大氣問(wèn)題均考慮進(jìn)模式之中,可以有效地進(jìn)行較為全面的空氣質(zhì)量控制策略的評(píng)估。目前類(lèi)似的比較常用的空氣質(zhì)量模式還有：EURAD模式、ADOM模式、RADM模式、UAM模式、STEM模式等，這些模式各有特色,各有其優(yōu)缺點(diǎn)。前三種主要用于酸雨問(wèn)題的研究，而后幾種用于大氣光化學(xué)和氣溶膠二次污染的模擬。雖然各模式的動(dòng)力框架結(jié)構(gòu)不一,但所采取的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理主要是CBM-IV、RADM II、以及SAPRC等。

國(guó)內(nèi)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)根據(jù)其應(yīng)用于環(huán)境決策和環(huán)境研究的目標(biāo)、污染物的排放特征和污染物在大氣中的相互作用、形成和轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，對(duì)模型的參數(shù)和功能作修訂和改進(jìn),也發(fā)展形成了具有適應(yīng)區(qū)域特點(diǎn)的各種尺度多模型體系。第一代模型主要是高斯煙流模型,國(guó) 內(nèi)第二代模式有城市尺度的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式(如中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所HRDM)及區(qū)域尺度污染物歐拉輸送模式(如中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所RAQM、南京大學(xué)區(qū)域酸沉降模式RegADM等)。目前國(guó)內(nèi)模式發(fā)展也進(jìn)入第三代，以一個(gè)大氣的概念，建構(gòu)了從全球尺度、區(qū)域尺度及套網(wǎng)格的大氣環(huán)境模式系列，有南京大學(xué)的區(qū)域大氣環(huán)境模式系統(tǒng)(RegAEMS)、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)(NAQPMS[10])、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所全球環(huán)境大氣輸送模式等。

上述空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型依賴(lài)各種排放源清單能夠從全球或區(qū)域尺度進(jìn)行大范圍的空氣質(zhì)量模擬預(yù)報(bào)。每個(gè)模型根據(jù)不同的大氣物理化學(xué)機(jī)理從不同角度反應(yīng)了大氣成分的變化，但是沒(méi)有一個(gè)模型能全面包括所有的大氣物化反應(yīng)機(jī)理。在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然采用了多模式集合預(yù)報(bào)的方法，但該方法只可針對(duì)較大范圍尺度的區(qū)域(如全球)或是中等范圍尺度的區(qū)域(如亞洲、中國(guó)東北地區(qū)等)進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)精度較低，并且預(yù)報(bào)過(guò)程中計(jì)算量大，耗時(shí)多。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方法,對(duì)空氣中一種或多種氣體或顆粒物的含量進(jìn)行預(yù)報(bào)，包括以下步驟、:

步驟一：采集待預(yù)報(bào)地區(qū)的歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，并將歷史環(huán)境數(shù)據(jù)依次輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型中，分別得到兩個(gè)或兩個(gè)以上歷史空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟二：將兩個(gè)或兩個(gè)以上歷史空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)為參考數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，計(jì)算出各空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型在最終集合計(jì)算結(jié)果中所占權(quán)重值；

步驟三：采集待預(yù)測(cè)地區(qū)的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)依次輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型中，分別得到兩個(gè)或兩個(gè)以上初始預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟四：根據(jù)權(quán)重值對(duì)初始預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到最終預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所涉及的空氣預(yù)報(bào)方法簡(jiǎn)單實(shí)用，可針對(duì)較小范圍的區(qū)域(如城市、區(qū)縣等)進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)精度高，且計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，方便采樣。

進(jìn)一步地，歷史環(huán)境數(shù)據(jù)包括第一歷史排放數(shù)據(jù)、歷史第一地形數(shù)據(jù)以及歷史氣象數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地,當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)包括第一當(dāng)前排放數(shù)據(jù)、當(dāng)前第一地形數(shù)據(jù)以及當(dāng)前氣象數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地,在步驟一中，增加采集歷史第二地形數(shù)據(jù)，并將歷史氣象數(shù)據(jù)與歷史第二地形數(shù)據(jù)分別與兩個(gè)或兩個(gè)以上空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模型得到的基于歷史第一地形數(shù)據(jù)的歷史 空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，分別得到兩個(gè)或兩個(gè)以上基于歷史第二地形數(shù)據(jù)的初始預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。