[發明專利]增加氣象模式接口的中尺度大氣光化學污染模擬預測算法

在審

• 申請號: 201711189695.2
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108009330A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 謝旻;王體健
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇創專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發明公開了一種增加氣象模式接口的中尺度大氣光化學污染模擬預測算法，在CALGIRD化學模式的基礎上增加了氣象模式接口模塊，將MM5、WRF水平Arakawa B和C格點氣象數據插值到CALGRID的ArakawaA格點，并將MM5、WRF的垂直σ地形跟隨坐標系統的氣象數據插值到CALGRID的Z地形跟隨坐標系統，根據氣象模式輸出的下墊面類型從外部資料集中獲取下墊面的特征參數，從而通過氣象模式的預報場診斷獲得CALGRID模式所需的邊界層氣象參數，如PGT穩定度分類、摩擦速度、對流速率尺度、莫寧－奧布霍夫長度等。本發明成功的將CALGRID模式與MM5、WRF、TAPM的輸出氣象場相連接。

技術領域

本發明屬于大氣環境污染物檢測技術領域，尤其涉及中尺度大氣光化學污染的改進型預測模型。

背景技術

空氣質量模式，是在對污染物排入大氣環境后傳輸、擴散、轉化和清除等一系列物理和化學過程的認識基礎上，利用氣象、環境、物理、化學等學科的研究方法和計算機技術，實現模擬和預報不同空間尺度上空氣污染物濃度分布狀況及變化趨勢的方法，在空氣質量預報、大氣污染控制、環境規劃與管理、城市建設及公共衛生等方面均有重要的實際應用價值，具有廣闊的發展前景。

目前歐拉型的中尺度大氣光化學模式，例如ARB的CALGRID模式具有較好的穩定性，針對二次污染源如臭氧的模擬具有較好效果，主要適用于晴空條件下的光化學反應的模擬，包含了大氣輸送與擴散、氣相化學反應、人為排放的點面線源、干沉降等過程。但原有的的CALGRID模式還是存在一定的局限性，包括僅建立與CALMET和MM5氣象模式的連接，在實際應用方面受到一定的限制，造成CALGRID模式與其他氣象模式為離線連接，需要先運行其他氣象模式并將模擬的氣象場輸出存儲，在通過存儲的氣象場驅動化學模式模擬污染物濃度。因此需要運行MM5模式，將MM5的結果作為CALMET模式的初始推測場，進而分析并能參數化處理斜坡流、地形動力作用、地形阻斷作用以及水面和陸面邊界層的微氣象等，將運行結果作為CALGRID模式的初始參數。因此元模式系統結構，相當于要運行兩個氣象模式，并且CALMET模式本身的一些參數，如地形、植被、站點、探空等資料，比較難獲取，因此原CALGRID模式步驟復雜，且適用面有限。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種增加氣象模式接口的中尺度大氣光化學污染模擬預測算法。本方法簡化步驟的同時使得模式可利用更多的氣象模式輸出結果，目前改進的CALGRID模式可以成功與MM5、WRF、TAPM的輸出氣象場相連接

為解決上述技術問題，本發明采用了以下技術方案：一種增加氣象模式接口的中尺度大氣光化學污染模擬預測算法，包括以下步驟：

步驟1：采用CALGRID化學模式，考慮大氣化學反應、大氣輸送與擴散、沉降、底面積高架排放源的影響，并對化學物種原始濃度中物理量的平均量分解為脈動量，得到化學物種濃度變化方程如式(1)，