[發明專利]一種氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法及其系統

有效

• 申請號: 201810528745.3
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108763756B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李衛東;董立曄;王珂;段金龍;董前林;張學海;趙晨曦;孟凡謙;張定文;龐留記
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 祁獻民

1.一種氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，所述方法包括：

模型建立步驟：在預設時間段內利用CALIPSO激光雷達二級氣溶膠數據產品，引入氣溶膠濕度訂正方法和氣溶膠垂直標高訂正方法，以近地面預設高度以下氣溶膠光學厚度為自變量、近地面PM2.5質量濃度數據為因變量，建立線性、一元二次、乘冪、對數和指數五種回歸擬合模型；

結合觀測站點的相對濕度數據，將相應日期的近地面氣溶膠消光系數除以吸濕增長因子，得到濕度訂正后的氣溶膠消光系數，進而利用所述氣溶膠消光系數反演PM2.5的質量濃度；

利用激光雷達獲取氣溶膠標高和大氣邊界層高度，利用激光雷達探測的消光系數在預設高度區間內的積分與雷達在近地面的消光系數的比值，以得到氣溶膠標高，將衛星遙感的大氣氣溶膠光學厚度除以所述氣溶膠標高以進行所述氣溶膠垂直標高的訂正；

數據分析步驟：分析預設區域在預設時間段內的相對濕度及氣溶膠標高隨季節大致變化趨勢；

拐點判斷步驟：根據所述變化趨勢利用累積距平法判斷相對濕度及氣溶膠標高變化拐點；

計算確定步驟：利用累積量斜率變化率比較方法確定相對濕度和氣溶膠標高分別對所述氣溶膠光學厚度與所述PM2.5的貢獻率。

2.根據權利要求1所述的氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，所述氣溶膠濕度訂正方法的步驟具體包括：

利用觀測站點的日均相對濕度數據，將對應日期的PM2.5的質量濃度乘以吸濕增長因子進行濕度訂正，從而將細顆粒物質量濃度還原到濕潤狀態下的質量濃度，進而利用經垂直標高訂正后的氣溶膠光學厚度反演濕度訂正后的PM2.5質量濃度。

3.根據權利要求1所述的氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，所述氣溶膠垂直標高訂正方法的步驟具體包括：

利用獲取的能見度數據得到近地面的氣溶膠消光系數，實現氣溶膠垂直標高訂正。

4.根據權利要求1所述的氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，在所述模型建立步驟之后，所述方法還包括：

模型篩選步驟：通過相關系數R²篩選出最優氣溶膠光學厚度與PM2.5質量濃度估算模型為一元二次模型。

5.根據權利要求4所述的氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，所述拐點判斷步驟具體包括：

采用5點滑動平均法、累積距平法，在分析了相對濕度及氣溶膠標高隨季節變化趨勢之后，判斷出相對濕度和氣溶膠標高大致以冬、春夏、秋季節變化節點為拐點發生變化；

利用統計分析方法分別得到冬、春夏、秋三個時期的累積日均相對濕度與冬、春夏、秋時期之間的線性關系，累積濕度訂正后PM2.5與冬、春夏、秋時期之間的線性關系，以及累積日氣溶膠標高與冬、春夏、秋時期之間的線性關系，累積垂直標高訂正、濕度訂正后氣溶膠光學厚度與冬、春夏、秋時期之間的線性關系。

6.根據權利要求5所述的氣溶膠光學厚度與PM2.5反演訂正方法，其特征在于，所述計算確定步驟具體包括：

采用累積量斜率變化率比較方法，以冬季為基準期，在不考慮其它因素影響時，針對預設的研究區域，計算得出反演過程中在春夏時期和秋季時期相對濕度對所述PM2.5的相對貢獻率、在春夏時期和秋季時期氣溶膠標高對所述氣溶膠光學厚度的相對貢獻率、在春夏時期和秋季時期相對濕度對所述氣溶膠光學厚度相對貢獻率。