[发明专利]一种人工增雨去除细颗粒预测模型

说明书

一种人工增雨去除细颗粒预测模型，本发明涉及城市大气质量研究技术领域；它的建立步骤如下：降雨清除多分散气溶胶理论模型的建立：模型公式的建立；雨滴对气溶胶的捕集效率E(Dsubgt;p/subgt;,dsubgt;p/subgt;)的求取；雨滴终端沉降速度V(Dp)的求取；雨滴数尺度谱分布n(Dp)的求取；气溶胶尺度谱分布n(dp)的求取；降雨清除多分散气溶胶模型修正与验证。利用已有的研究结果，在考虑多分散气溶胶分布的基础上，通过理论分析和对观测结果的讨论，来估计和评价降雨过程对颗粒物的清洗效果，以便为后续研究提供必要的理论根据。

技术领域

本发明涉及城市大气质量研究技术领域，具体涉及一种人工增雨去除细颗粒预测模型。

背景技术

对于城市大气而言，降雨是颗粒污染物最基本的自然清除途径，湿清除可以在短时间内改善近地空气环境。在过去的半个多世纪中，对于气溶胶粒子的云下雨洗过程已有很多研究和观测结果，但很少有研究将关注的重点放在容易造成霾天气、并进而对人体健康和大气能见度等有严重影响和威胁的小粒子部分。如最近10多年来，关于PM₁₀、细颗粒和PM₁等的浓度时空变化规律及其来源、生成和化学成分的分析已有很多结果，但现有的研究还缺乏对降雨过程中小粒子如何得到清除、以及清除程度如何估计的讨论和分析。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的人工增雨去除细颗粒预测模型，利用已有的研究结果，在考虑多分散气溶胶分布的基础上，通过理论分析和对观测结果的讨论，来估计和评价降雨过程对颗粒物的清洗效果，以便为后续研究提供必要的理论根据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它的建立步骤如下：

1、降雨清除多分散气溶胶理论模型的建立：

1.1、模型公式的建立：

按照云下雨洗理论，降雨清除大气气溶胶的基本控制方程表示如下：

式中c(t)为t时刻的气溶胶质量浓度，μg/m³；Λ代表降雨清除系数(s^-1)；

假定降雨清除系数Λ不随时间发生变化，则(公式1)的解为：

c(t)＝c₀exp(-Λt)       (公式2)式中c₀为降雨清洗开始时大气中的气溶胶质量浓度，μg/m³；t为以降水清洗开始时计算的清洗时间，s；

从方程(公式2)可以看出，要得到大气中气溶胶质量浓度随降雨时间的变化规律，得到降雨清除系数Λ是一个关键问题；对于多分散气溶胶的降雨清除系数Λ，通过如下公式求得：

式中D_p和d_p分别表示雨滴和颗粒物的直径，μm；n(D_p)表示雨滴尺度谱的数量浓度分布函数，1/(m³·μm)；n(d_p)表示气溶胶尺度谱的数浓度分布函数，1/(m³·μm)；V(D_p)表示雨滴的终端沉降速度，m/s；E(D_p,d_p)表示雨滴对颗粒物的捕集效率；(公式3)表明，通常影响降雨清除系数的因素包括雨滴对颗粒物的捕集效率、雨滴终端沉降速度、雨滴和气溶胶粒径谱分布函数；

1.2、雨滴对气溶胶的捕集效率E(D_p,d_p)的求取：

式中各参数定义如下：