[发明专利]一种环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法

说明书

技术领域

本发明涉及影响空气质量的环境大气条件的诊断识别与预警。更具体地，涉及一种环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法。

背景技术

当前，社会经济飞速发展，人类生存条件改善需求领域愈加深刻广泛。空气质量问题直接影响人体健康，大气成分含量超标的长期效果会影响地球气候环境变化。人类活动主要是在近地面的大气环境中，人类居住的1500米以下低空大气空气质量及影响环境，包括霾-雾、沙尘等都是导致能见度降低，空气混浊度加大，是人群生存环境中的空气质量转差的一种灾害天气现象。此现象在大气流体边界层中形成，其特征是，微小颗粒物与水汽的物理化学作用与混合过程密切联系，尤其在边界层中”静稳类”气团中，气流湍流混合过程有利于气溶胶颗粒物的水化过程，导致气溶胶浓度在低空聚积加大，使污染物浓度上升，人群生存环境空气质量变差。

空气质量通常以环境大气主要成分质量浓度(PM₁₀、PM_2.5、SO₂等)来标定。空气质量的优劣主要受排放源和环境大气条件影响。在前者相对稳定少变的情况下，环境大气条件的影响就至关重要了，从几公里小微尺度到几百乃至数千公里的大尺度环境大气中，诸多因子产生不同影响，靠单一气象要素(如气温、湿度、气压等)的贡献是有限。但事实上，多种大气要素对空气质量影响贡献的测查结果往往千差万别，甚至相互矛盾。目前，有效定量评估由大气环境条件对大气污染加重或减轻影响的方法和产品尚不多，且目前所使用的方法的准确性有待提高。

因此，发展大气污染环境条件诊断测评方法以及相应的软件技术，提高空气质量检测预警能力，一直是当今科学技术研究的前沿课题，并有重要的实际应用价值。

发明内容

针对现有技术中的环境大气条件对空气质量影响的评测方法的准确性不高的问题，本发明提供了一种环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法。

本发明提供的环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法，包括以下步骤：获取影响空气质量的敏感大气环境参数，并将敏感大气环境参数表示为大气边界层小微尺度动力的参数化描述β(ζ)和大尺度环境大气条件的参数化描述α(m)；通过公式1计算大气边界层小微尺度动力的参数化描述β(ζ)；通过公式2计算大尺度环境大气条件的参数化描述α(m)；由公式3计算出联接大气边界层小微尺度动力和大尺度环境大气条件的综合参数PLAM，公式1、公式2和公式3如下：

β(ζ)＝1+(1-exp(-ζ²/2)) 1

PLAM＝β(ζ)×α(m) 3

其中，ζ为大气边界层动力学综合影响参数，θ_e为湿相当位温、f_c为湿空气凝结率、C_p为定压比热、T为气温。

在上述环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法中，还包括：通过公式5计算ζ，其中，ζ为大气边界层动力学综合影响参数，

ζ＝∑ζ′_i/3(i＝1,2,3) 5

在上述环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法中，计算ζ还包括通过公式6计算ζ′，

ζ′＝f(τ_zx，u^*，Ri^*) 6

其中，ζ′为边界层中，对气溶胶浓度升降有显著影响的一组敏感物理量系列，τ_zx，u^*，Ri^*分别为边界层中湍流垂直输送应力、中性稳定条件的湍流摩擦速度和湿李查逊数临界值。

在上述环境大气条件对空气质量影响的综合参数化评测方法中，通过公式6计算ζ′还包括：通过公式7计算τ_zx

τ_zx＝ρU'W' 7

公式7中U'、W'分别为实际观测的扰动风速的水平和垂直分量，ρ为流体密度；

通过公式8计算u^*

公式8中χ为卡曼常数0.4，为平均风速，Z为高度，z₀为粗糙度；

通过公式9计算Ri，临界参数Ri^*通过公式10计算

其中，当湿李查逊数Ri达到临界值，有利于边界层小尺度湍流混合过程得到适当发展，引导霾雾天气发生。