[发明专利]一种气团停留时长计算方法

说明书

本发明公开了一种气团停留时长计算方法，包括：将气团的空间坐标投影至平面，再以气团的中心为原点对平面进行等分，获得等分后的若干区域；将气团轨迹线上每个轨迹点的坐标转换为相对于原点的极坐标，继而确定各轨迹点所处的区域；根据轨迹点时序，判断时序相邻的两轨迹点是否在同一区域内；若否，则通过插值算法计算气团运行过程在各区域的停留时间；若是，则根据时序相邻的两轨迹点的读取间隔时间计算相应区域内气团轨迹停留时间。该方法，计算耗时短，可显著提高气团运行过程评估效率。

技术领域

本发明涉及大气气团输送领域，尤其涉及一种气团停留时长计算方法。

背景技术

气团后向轨迹分析是指根据气团在一定时间内的运动路径来分析气团的来源和传输途径的一种方法，现已被广泛应用于研究区域性空气污染问题。通过分析气团的后向轨迹，可以对气团到达某地之前的途经区域有定性的了解和认识，从而判断空气污染物的潜在来源；同时通过结合对气团途径区域停留时间的估算，为周边区域或长距离气团输送对本地空气污染的贡献提供评估依据。目前被广泛应用的气团后向轨迹分析方法主要有三种，潜在源贡献算法PSCF(Potential Source Contribution Function Analysis)、浓度权重轨迹法CWT(Concentration Weighted Field)以及轨迹扇区分析法TSA(TrajectorySector Analysis)，这三种方法均需要对气团轨迹的停留时间进行计算。

2009年赵恒等人发表的《利用后向轨迹模式研究TRACE-P期间香港大气污染物的来源》中提到了对气团轨迹滞留时间场(RTF(x,y))(Residence-time Field)的确定具体计算方法如下：

先将水平空间网格化，把计算区域分成以经纬度为单位的水平网格，如1°×1°，然后针对所有待统计的气团轨迹，统计每个网格内的轨迹出现次数，乘以气团轨迹的时序步长作为气团在该网格的停留时间。当风速较大时，气团单位运动时间内(一般以小时为单位)可能横跨好几个网格，若采用每小时的轨迹位置进行统计，则会造成途经网格并没有被统计进来。为减少此类误差，将通过缩小网格尺度或缩短气团轨迹的时序步长的方法来改善。如将网格划分为0.5°×0.5°，或将轨迹时序步长由原来的1小时进行线性插值变为0.1小时。

然而，上述方案的缺点在于：以统计气团轨迹坐标途经计算网格次数的形式计算气团在某区域的停留时间，对计算区域网格划分的精度要求很高，显然，网格划分越细，对气团停留时间的确定就越精确，但同时该方法也显著增大了计算量。且在实际气团后向轨迹的统计中，单一气团轨迹并不具有代表性，为避免计算结果受单条轨迹的误差影响，通常都会采用大量的轨迹信息来对气团的传输进行研究，但这将造成所需处理的数据量急剧增大，使得以加密计算网格或减小时间步长的形式提高计算精度的方法具有局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种气团停留时长计算方法，计算耗时短，可显著提高气团运行过程评估效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气团停留时长计算方法，包括：

将气团的空间坐标投影至平面，再以气团中心在0时刻的停驻点为原点对平面进行等分，获得等分后的若干区域；

将气团轨迹线上每个轨迹点的坐标转换为相对于原点的极坐标，继而确定各轨迹点所处的区域；

自原点开始，根据轨迹点后向时序，依次判断时序相邻的两轨迹点是否在同一区域内；

若否，则通过插值算法计算气团运行过程在各区域的停留时间；若是，则根据时序相邻的两轨迹点的读取间隔时间计算相应区域内气团轨迹停留时间。

所述将气团的空间坐标投影至平面，再以气团中心在0时刻的停驻点为原点对平面进行等分，获得等分后的若干区域包括：