[发明专利]一种气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法及其系统

权利要求书

1.一种气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，所述方法包括：

模型建立步骤：在预设时间段内利用CALIPSO激光雷达二级气溶胶数据产品，引入气溶胶湿度订正方法和气溶胶垂直标高订正方法，以近地面预设高度以下气溶胶光学厚度为自变量、近地面PM2.5质量浓度数据为因变量，建立线性、一元二次、乘幂、对数和指数五种回归拟合模型；

结合观测站点的相对湿度数据，将相应日期的近地面气溶胶消光系数除以吸湿增长因子，得到湿度订正后的气溶胶消光系数，进而利用所述气溶胶消光系数反演PM2.5的质量浓度；

利用激光雷达获取气溶胶标高和大气边界层高度，利用激光雷达探测的消光系数在预设高度区间内的积分与雷达在近地面的消光系数的比值，以得到气溶胶标高，将卫星遥感的大气气溶胶光学厚度除以所述气溶胶标高以进行所述气溶胶垂直标高的订正；

数据分析步骤：分析预设区域在预设时间段内的相对湿度及气溶胶标高随季节大致变化趋势；

拐点判断步骤：根据所述变化趋势利用累积距平法判断相对湿度及气溶胶标高变化拐点；

计算确定步骤：利用累积量斜率变化率比较方法确定相对湿度和气溶胶标高分别对所述气溶胶光学厚度与所述PM2.5的贡献率。

2.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，所述气溶胶湿度订正方法的步骤具体包括：

利用观测站点的日均相对湿度数据，将对应日期的PM2.5的质量浓度乘以吸湿增长因子进行湿度订正，从而将细颗粒物质量浓度还原到湿润状态下的质量浓度，进而利用经垂直标高订正后的气溶胶光学厚度反演湿度订正后的PM2.5质量浓度。

3.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，所述气溶胶垂直标高订正方法的步骤具体包括：

利用获取的能见度数据得到近地面的气溶胶消光系数，实现气溶胶垂直标高订正。

4.根据权利要求1所述的气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，在所述模型建立步骤之后，所述方法还包括：

模型筛选步骤：通过相关系数R²筛选出最优气溶胶光学厚度与PM2.5质量浓度估算模型为一元二次模型。

5.根据权利要求4所述的气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，所述拐点判断步骤具体包括：

采用5点滑动平均法、累积距平法，在分析了相对湿度及气溶胶标高随季节变化趋势之后，判断出相对湿度和气溶胶标高大致以冬、春夏、秋季节变化节点为拐点发生变化；

利用统计分析方法分别得到冬、春夏、秋三个时期的累积日均相对湿度与冬、春夏、秋时期之间的线性关系，累积湿度订正后PM2.5与冬、春夏、秋时期之间的线性关系，以及累积日气溶胶标高与冬、春夏、秋时期之间的线性关系，累积垂直标高订正、湿度订正后气溶胶光学厚度与冬、春夏、秋时期之间的线性关系。

6.根据权利要求5所述的气溶胶光学厚度与PM2.5反演订正方法，其特征在于，所述计算确定步骤具体包括：

采用累积量斜率变化率比较方法，以冬季为基准期，在不考虑其它因素影响时，针对预设的研究区域，计算得出反演过程中在春夏时期和秋季时期相对湿度对所述PM2.5的相对贡献率、在春夏时期和秋季时期气溶胶标高对所述气溶胶光学厚度的相对贡献率、在春夏时期和秋季时期相对湿度对所述气溶胶光学厚度相对贡献率。