[發明專利]利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法及裝置

有效

• 申請號: 202110448425.9
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113514606B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 文質彬;陳煥盛;秦東明;王文丁;樊旭;梁倩;肖林鴻;吳劍斌
• 申請（專利權）人: 中科三清科技有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京北匯律師事務所 11711
• 代理人: 郭群

本發明公開了一種利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法及裝置。該方法包括：獲取地面第一預設高度處氣溫，并獲取擴散指數和總云量；根據所獲取的地面第一預設高度處氣溫、擴散指數和總云量計算臭氧潛勢指數；根據計算得到的臭氧潛勢指數與同時期同區域的歷史臭氧濃度數據進行擬合，得到利用臭氧潛勢指數計算臭氧濃度數據的擬合公式，用于通過預報臭氧潛勢指數來預報臭氧濃度。該裝置包括數據獲取單元、臭氧潛勢指數計算單元和臭氧濃度預報單元。這種方法和裝置利用地面第一預設高度處的氣溫、擴散指數和總云量三個氣象要素構建了新的臭氧潛勢指數，既綜合考慮了大氣擴散條件的影響，又考慮了臭氧光化學生成過程中相關氣象因子的影響。

技術領域

本發明涉及大氣物理和污染監控技術，更為具體來說，本發明涉及一種利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法及裝置。

背景技術

近地面臭氧是一種損害人體健康的污染氣體，隨著城市化和工業化的不斷發展，臭氧成為首要污染物的頻率越來越高，大量研究圍繞臭氧污染展開。臭氧濃度高低除了與局地光化學反應有關，還與天氣系統和氣象條件有著密切聯系。在短期內排放源大致不變的情況下，眾多學者認為氣象條件是影響臭氧污染最重要的因素。

臭氧是二次污染物，由氮氧化物(NOx)和揮發性有機化合物(VOCs)在太陽輻射的作用下進行光化學反應產生，強輻射下的二次光化學反應相應增強，二次生成的臭氧濃度也隨之增高。氣溫往往伴隨著太陽輻射的增強而升高，所以溫度是光化學反應生成臭氧的一個高敏感的氣象因子。

臭氧濃度的高低與氣象條件有著密切聯系。由于近地面臭氧的形成與太陽輻射所引起的光化學反應關系密切，云天狀況、輻射條件對臭氧濃度均有影響。相對濕度、總云量與臭氧小時濃度呈顯著負相關，而氣溫、能見度、日照小時數、總輻射輻照度等要素與近地面臭氧濃度呈顯著正相關。

多數高濃度的臭氧集中出現于較為穩定小風的情況下。當風速較小時，垂直輸送和混合作用占主導地位，臭氧和其前體物在近地面不斷的累積；當風速較大時，水平擴散作用逐漸占主導，對局地生成的臭氧有擴散作用，臭氧質量濃度將出現下降趨勢。

現有技術通過“溫度×輻射通量/水平風速”構建了簡單的臭氧指數，用以表征氣象條件變化對臭氧濃度的影響，該指數考慮了與臭氧密切相關的三個氣象因子，計算公式簡便，既體現了氣象條件對臭氧光化學生成過程的影響，也部分考慮了大氣擴散條件對臭氧濃度的影響，其計算方法值得借鑒。但該指數也存在明顯不足，一是水平風速并不能很好反映大氣擴散條件對臭氧濃度的影響，忽略了水平風向、垂直擴散條件對臭氧濃度的影響；二是輻射通量數據來源較少，如果能用模式常規數據來替代輻射通量，該指數的計算會更加便利。

發明內容

本發明創新地提供了一種利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法及裝置，利用地面第一預設高度處的氣溫、擴散指數和總云量三個氣象要素來構建新的臭氧潛勢指數。

為實現上述的技術目的，一方面，本發明公開了一種利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法。所述利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法包括：獲取地面第一預設高度處氣溫，并獲取擴散指數和總云量；根據所獲取的地面第一預設高度處氣溫、擴散指數和總云量計算臭氧潛勢指數；根據計算得到的臭氧潛勢指數與同時期同區域的歷史臭氧濃度數據進行擬合，得到利用臭氧潛勢指數計算臭氧濃度數據的擬合公式，用于通過預報臭氧潛勢指數來預報臭氧濃度。

進一步地，對于所述利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法，根據所獲取的地面第一預設高度處氣溫、擴散指數和總云量計算臭氧潛勢指數，包括通過以下公式計算臭氧潛勢指數：

OPI＝DI*T_{第一預設高度}*(1-TCC)

式中，OPI為臭氧潛勢指數，DI為擴散指數，T_{第一預設高度}為地面第一預設高度處氣溫，TCC為總云量。

進一步地，對于所述利用臭氧潛勢指數預報臭氧濃度的方法，所述獲取擴散指數包括：獲取滯留指數和通風指數；根據所獲取的滯留指數和通風指數，計算擴散指數。