[發明專利]一種面向大氣超級站的大氣化學全過程在線分析系統

有效

• 申請號: 202110079557.9
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112861327B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 薛麗坤;陳天舒;趙敏;張英南
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種面向大氣超級站的大氣化學全過程在線分析系統，包括如下組成部分：數據預處理模塊，用于清洗超級站觀測數據，處理高分辨率的觀測數據時間序列，以及制作模式標準輸入文件；初始化模塊，用于讀入超級站觀測數據，設置大氣污染物初始濃度及氣象條件，設置系統模擬參數及模式預運行；大氣化學模塊，根據讀入的大氣污染物濃度和氣象數據以及大氣化學反應機制，模擬大氣化學反應過程；大氣物理模塊，根據讀入的氣象參數數據模擬大氣物理過程；大氣化學過程分析模塊和結果輸出模塊。本發明所公開的系統可解決超級站觀測數據挖掘應用不充分的技術問題，為空氣質量超級站提供一站式大氣化學全過程分析結果及報告。

技術領域

本發明屬于大氣環境分析技術領域，特別涉及一種面向大氣超級站的大氣化學全過程在線分析系統。

背景技術

近年來，隨著城市化和工業化進程的快速推進，大氣污染問題日益突出。目前多地出現了冷季以PM2.5為主的灰霾污染和暖季以臭氧為主的光化學污染等區域大氣復合污染問題。經過多年的努力，一次排放的污染物水平已經顯著降低，但區域大氣污染問題仍未得到根本性改善，部分區域大氣污染問題已從一次污染物為主轉變為二次污染物占主導作用。二次污染物的化學形成機制十分復雜，同時受到一次前體物排放以及氣象、氣候等多種因素的影響，因此二次污染物難以像一次污染物一樣實現精準防控。此外，不同區域間大氣污染的形成機制不盡相同，基于某一區域污染特征制定的大氣污染防治措施難以實現全面推廣應用。因此，精準認識區域大氣污染形成的化學機制，開展快速的區域大氣化學全過程分析是遏制區域大氣復合污染，打贏污染防治攻堅戰的關鍵技術問題。

大氣“超級站”是一種設備完善、連續運行、高度專業化和自動化的環境空氣監測設施，其利用先進儀器，綜合全面地監測空氣質量，可為全面認識區域大氣化學機制，分析區域大氣污染成因機理提供全面的、高質量的數據支撐。在現有大氣污染防治需求下，大氣超級站應運而生，很多地區開始著手建設大氣超級站并相繼投入使用，以期科學問診污染成因，認識并解決區域大氣復合污染問題。現階段大氣超級站建設技術已較為成熟，硬件設施完善，但在業務化運行過程中面臨諸多技術難題，尤其在監測數據的綜合分析與應用方面面臨巨大的挑戰。對大氣超級站監測數據進行全面分析需要使用先進的大氣化學模式。很多大氣超級站缺乏相關技術能力，難以充分利用監測數據開展深入分析研究與應用，未能很好地實現大氣超級站的建設目的及科學價值。總體上，如何對大氣超級站監測數據進行全面分析解讀與應用，充分發揮大氣超級站的數據優勢及價值是目前亟待解決的技術瓶頸。

發明內容

為解決現有大氣超級站監測數據應用不夠充分、難以開展監測數據綜合分析與應用的技術問題，本發明提供了一種面向大氣超級站的大氣化學全過程在線分析系統。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種面向大氣超級站的大氣化學全過程在線分析系統，包括如下組成部分：

數據預處理模塊，用于清洗超級站觀測數據，處理高分辨率的觀測數據時間序列，以及制作模式標準輸入文件；

初始化模塊，用于讀入超級站觀測數據，設置大氣污染物初始濃度及氣象條件，設置系統模擬參數及模式預運行；

大氣化學模塊，根據讀入的大氣污染物濃度和氣象數據以及大氣化學反應機制，模擬大氣化學反應過程；

大氣物理模塊，根據讀入的氣象參數數據模擬大氣物理過程；

大氣化學過程分析模塊，追蹤計算大氣化學反應速率，用于分析大氣氧化能力、自由基化學收支、臭氧生成機制以及二次氣溶膠生成機制；

結果輸出模塊，用于輸出上述各功能模塊的模擬結果及定制化出圖。

上述方案中，所述數據預處理模塊，對于高時間分辨率的超級站觀測數據，根據時間分辨率需求對觀測數據進行均值統計，得到特定時間分辨率的連續時間序列；對于低時間分辨率的超級站觀測數據，根據時間分辨率需求對觀測數據進行內插值處理，得到特定時間分辨率的連續時間序列。