[發(fā)明專利]一種針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010313090.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN111444633B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛寶珠;王君華;王自發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大氣物理研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G01N33/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 于國強(qiáng)

1.一種針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法，其特征在于：所述解析方法包括如下步驟，

S1、根據(jù)觀測(cè)資料確定重污染時(shí)段的起止時(shí)間，針對(duì)發(fā)生重污染過程中需要被分析的地區(qū)，構(gòu)建三維空間網(wǎng)格；

S2、利用中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式模擬得到所述三維空間網(wǎng)格在所述重污染時(shí)段的逐小時(shí)氣象要素值；

S3、結(jié)合步驟S2中獲取的氣象要素值，利用第三代空氣質(zhì)量模式模擬計(jì)算出所述三維空間網(wǎng)格在所述重污染時(shí)段內(nèi)正常模擬的大氣各污染物正常濃度值，同時(shí)伴隨模擬在相同時(shí)間段內(nèi)不受化學(xué)轉(zhuǎn)化和排放過程影響的大氣各污染物伴隨濃度值；

S4、計(jì)算同一時(shí)刻大氣各污染物正常濃度值與大氣各污染物伴隨濃度值之間的變化量，即可獲取化學(xué)轉(zhuǎn)化和排放過程對(duì)濃度值影響的變化范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)重污染過程中不同時(shí)段的定量解析；

步驟S3中，第三代空氣質(zhì)量模式是基于空氣質(zhì)量連續(xù)方程模擬計(jì)算大氣各污染物濃度值的，所述空氣質(zhì)量連續(xù)方程為，

其中，C_i是第i種大氣污染物的濃度值；t為時(shí)間；u,v,w分別為x,y,z方向上的風(fēng)速分量；K_x,K_y,K_z分別為經(jīng)向、緯向和垂直方向的擴(kuò)散系數(shù)；為大氣污染物濃度值的變化量；均為平流輸送項(xiàng)；均為擴(kuò)散項(xiàng)；S為污染物排放源；P為化學(xué)轉(zhuǎn)化項(xiàng)；R_d為干沉降項(xiàng)；W_ash為濕清除項(xiàng)；平流輸送項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)、干沉降項(xiàng)和濕清除項(xiàng)均為物理過程項(xiàng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法，其特征在于：步驟S1具體為，根據(jù)觀測(cè)資料確定重污染時(shí)段的起止時(shí)間，針對(duì)發(fā)生重污染過程中需要被分析的地區(qū)，建立XYZ空間立體直角坐標(biāo)系，其中X方向與Y方向共同構(gòu)成水平面，Z方向?yàn)榇怪狈较颍辉谒椒较蛏希鶕?jù)需要被分析的地區(qū)的大小設(shè)定合適的水平分辨率，設(shè)X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向的網(wǎng)格數(shù)分別為x個(gè)和y個(gè)且都均勻分布，將被分析的地區(qū)網(wǎng)格化，生成x×y個(gè)網(wǎng)格；在垂直Z方向上，按照分析需要把大氣分成z層，最終將被分析的地區(qū)完整的分割成x×y×z的三維空間網(wǎng)格。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法，其特征在于：所述氣象要素值包括水平方向的風(fēng)速和溫度以及氣壓和濕度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法，其特征在于：步驟S3中不受化學(xué)轉(zhuǎn)化和排放過程影響，即只受物理過程的影響，所述物理過程具體包括平流、湍流擴(kuò)散、干沉降、濕沉降和重力沉降。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對(duì)大氣污染過程的定量解析方法，其特征在于：利用第三代空氣質(zhì)量模式模擬計(jì)算出所述三維空間網(wǎng)格在所述重污染時(shí)段內(nèi)正常模擬的大氣各污染物正常濃度值，具體為，將一個(gè)小時(shí)分為n個(gè)積分步長(zhǎng)利用空氣質(zhì)量連續(xù)方程進(jìn)行計(jì)算，將初始時(shí)刻的正常濃度值記為C₀，下一個(gè)時(shí)刻的正常濃度值記為C₁，保留空氣質(zhì)量連續(xù)方程中每一項(xiàng)的作用，初始時(shí)刻的正常濃度值C₀將受到時(shí)間段內(nèi)污染物排放源S、化學(xué)轉(zhuǎn)化項(xiàng)P以及物理過程項(xiàng)的作用后產(chǎn)生變化，變?yōu)橄乱粋€(gè)時(shí)刻的正常濃度值C₁，以此類推計(jì)算后續(xù)時(shí)刻的正常濃度值得到正常模擬的大氣各污染物正常濃度值C_i(i＝0,1,2,…,n)。