[发明专利]气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法

权利要求书

1.一种气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法，包括如下步骤：

1)获取并存储天气预报数据及模式参数；天气预报数据包括两个水平风分量u、v和一个垂直风分量w三维场及地表压力p_s二维场；模式参数包括轨迹类型、坐标系类型、轨迹方向、时间长度、起止时间、轨迹时间间隔、轨迹初始坐标及区域范围；

2)空间和时间坐标转换；是将等压层气象数据转换为随地笛卡尔坐标；

3)通过解二阶差分形式的轨迹运动方程，确定空气质点的运行轨迹，式中，x_i(t)＝[x(t),y(t),z(t)]为t时刻质点的坐标(x,y,z)；为质点在位置处x_i(t)的风速，分别为三维方向平均风分量；如果计算时间步长Δt内气团运动加速度恒定，那么运动轨迹的坐标由下列方程表述：当给定初始条件v₀[x₀(t)，t],即u(x₀,y₀,z₀,t)、v(x₀,y₀,z₀,t)和w(x₀,y₀,z₀,t),通过迭代计算确定空气气团运动的轨迹，其中，x₀、y₀、z₀分别为笛卡尔坐标系中的初始坐标；

4)通过风场插值法，对两个水平风分量u、v和一个垂直风分量w坐标转换；

5)计算轨迹所在的位置，判断轨迹是否终止，如果轨迹终止，输出轨迹，结束计算；如果轨迹未终止或有新轨迹，返回步骤3)，继续计算；轨迹所在的位置，通过下列公式计算，即

X(2)＝X(1)*Δt*U

Y(2)＝Y(1)*Δt*V

Z(2)＝Z(1)*Δt*W

其中，X(1)、Y(1)、Z(1)分别为当前时刻放射性核素位置；X(2)、Y(2)、Z(2)分别为下一时刻该放射性核素的位置；U、V、W分别为粒子所在位置风速三维方向的风分量；Δt为时间步长；坐标系采用混合坐标系，即x、y、η坐标，其中η是一种对气压坐标进行变换的垂直坐标，η与气压坐标的变换方法为：

p_k＝A_k+B_kp_s

η_k＝A_k/p₀+B_k

其中，η_k为模式第k层的η值；p_s为地表压力；p₀为压力常数；A_k和B_k为系数，由最接近地表的值和最大压力高度层的值确定，中间高度层的系数值则根据随地表层和压力高度层之间的压力梯度确定；纬度超过75°时考虑极地立体投影。

2.如权利要求1所述的气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法，其特征是：步骤4)中，两个水平风分量u、v采用双三次插值法、垂直风分量w采用多项式内插法。