[发明专利]气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法

说明书

本发明涉及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：获取并存储天气预报数据及模式参数；空间坐标和时间坐标转换；通过解二阶差分形式的轨迹方程，确定放射性核素长距离迁移轨迹。采用本发明的计算方法，在对全球范围内核与辐射突发事件下，能够对气载放射性物质的迁移、扩散及其环境安全后果进行评估，为决策人员能够面对类似事件，快速、科学、有效地提出决策建议与方案，最终达到保护我国公众与安全的目的。

技术领域

本发明属于核与辐射突发事件后果大尺度模拟领域，具体涉及一种气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法。

背景技术

一直以来，世界各国均非常重视和关注放射性核素大尺度大气迁移问题，不仅是军事、国防方面的需要，而且是核事故应急、环境危害问题的需要。放射性物质在大气中的长距离迁移和后果评价与分析技术涉及众多的科学领域，属于多学科交叉的技术，模拟技术和评价方法也在不断地更新与发展，因此，包括美国、日本在内的发达国家、地区也在不断加强该技术的研发。另外，放射性核素大尺度迁移数值模拟技术已经作为一种国家的技术资源，随着相关领域技术的不断发展与更新，从战略角度考虑，一个国家必须有技术储备和可持续发展的能力。当前国际形势变化多端，需要我们不断建立与完善大气输运模拟技术，并提供技术支撑。

近些年来，建立并不断完善一套可应对我国周边数百至数千公里范围内气载放射性物质释放情形应急响应系统的必要性已经成为共识。该系统的建立将为决策人员能够面对类似事件，快速、科学、有效地提出决策建议与方案，最终达到保护我国公众与环境安全的目标。

为此，中国辐射防护研究院自主开发、建立了核与辐射突发事件后果大尺度模拟系统，可应对全球范围的核与辐射突发事件下，气载放射性物质的迁移、扩散及其环境安全后果的评价系统。

核爆辐射后果评价系统是通过将区域气象数值预报产品和中长距离放射性污染物迁移模拟和后果评价集成为一体。该系统设计为一个连接多种模型、数据库和地理信息的综合系统，用以模拟、预测和评估指定区域范围内突发事件产生的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种气载放射性核素长距离迁移轨迹计算方法，能够对气载放射性物质的迁移、扩散及其环境安全后果进行评估，为决策人员面对突发事件时，快速、科学、有效的提出决策建议与方案，最终达到我国公众与环境安全的目的。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供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；

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。

进一步，在步骤3)中，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可由下列方程表述：