[发明专利]基于普适吸湿增长方案的灰霾消光监测方法

权利要求书

1.一种基于普适吸湿增长方案的灰霾消光监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对于每一种特定单一化学组分颗粒物，均执行步骤1.1-步骤1.4，由此确定该特定单一化学组分颗粒物的吸湿参数κ及吸湿参数κ的不确定性范围[κ_min，κ_max]：

步骤1.1，利用观测仪器获取特定单一化学组分干颗粒物的直径D_d和特定相对湿度RH条件下吸湿后颗粒物的直径D；

步骤1.2，重复步骤1.1n次，共进行n次观测试验；n次观测试验的观测结果分别为：D_d1、D₁，D_d2、D₂,…,D_dn、D_n；其中，D_di为第i次试验时得到的特定单一化学组分干颗粒物的直径；D_i为第i次试验时得到的同一化学组分的颗粒物在特定相对湿度RH条件下吸湿后颗粒物的直径D；其中，i＝1,2,…,n；

根据公式(1)计算每次观测试验对应的吸湿增长因子GF_i：

由此共得到n个吸湿增长因子，分别为：GF₁、GF₂,…,GF_n；

步骤1.3，将n个吸湿增长因子GF₁、GF₂,…,GF_n求平均，得到特定相对湿度RH条件下吸湿增长因子的平均值M_GF；

估算n个吸湿增长因子GF₁、GF₂,…,GF_n的标准差σ_GF，则吸湿增长因子GF的不确定性范围为：M_GF-σ_GF≤GF≤M_GF+σ_GF；

步骤1.4，将特定相对湿度RH条件下吸湿增长因子的平均值M_GF代入公式(2)，得到特定单一化学组分颗粒物的吸湿参数κ；

其中：

σ_s/a为颗粒物溶液表面张力，M_w为水的摩尔质量，R为气体常数，T为温度，ρ_w为液态水密度，D_d为特定单一化学组分干颗粒物的直径；

将M_GF+σ_GF代入公式(3)，得到吸湿参数κ的最大值κ_max；将M_GF-σ_GF代入公式(4)，得到吸湿参数κ的最小值κ_min；

因此确定κ不确定性范围：κ_min≤κ≤κ_max；

步骤2，选取多种不同化学组分的颗粒物，均执行步骤1，从而得到每一种化学组分颗粒物的吸湿参数κ及吸湿参数κ的不确定性范围[κ_min，κ_max]，进而形成吸湿参数κ数据库；

步骤3，利用观测仪器测量实际大气颗粒物组分以及每种组分的粒径，计算得到实际大气相对湿度下不同粒径的大气颗粒物的吸湿增长因子GF，执行步骤3.1-步骤3.4：

步骤3.1，获取给定化学组分的颗粒物的吸湿参数κ，包括：

如果待估算吸湿增长特征的颗粒物为单一化学组分的颗粒物，则直接查询步骤2得到的吸湿参数κ数据库，得到该化学组分颗粒物的吸湿参数κ及吸湿参数κ的不确定性范围[κ_min，κ_max]；

如果待估算吸湿增长特征的颗粒物为m种化学组分组成的颗粒物，m为大于1的自然数；则通过查询步骤2得到的吸湿参数κ数据库，得到每一种化学组分对应的吸湿参数κ_j，再利用公式(5)得到该颗粒物的吸湿参数κ：

其中：ε_j为第j种颗粒物化学组分占总颗粒物的体积分数；

对于每一种颗粒物化学组分j，通过查询吸湿参数κ数据库，均可得到对应的吸湿参数最大值κ_maxj和吸湿参数最小值κ_minj；将各个颗粒物化学组分的吸湿参数最大值取平均值，得到该颗粒物的吸湿参数κ的最大值κ_max；将各个颗粒物化学组分的吸湿参数最小值取平均值，得到该颗粒物的吸湿参数κ的最小值κ_min；

步骤3.2，基于步骤3.1得到的颗粒物的吸湿参数κ和已知的空气相对湿度RH，求解公式(6)，得到颗粒物吸湿增长因子的四个可能值GF_a、GF_b、GF_c、GF_d：

根据GF为实数且GF≥1的原则，从GF_a、GF_b、GF_c、GF_d中确定最终的颗粒物吸湿增长因子GF；

步骤3.3，基于步骤3.1得到的颗粒物的吸湿参数κ的最大值κ_max和已知的空气相对湿度RH，求解公式(7)，得到颗粒物吸湿增长因子最大值的四个可能值GF_maxa、GF_maxb、GF_maxc、GF_maxd：

根据GF_max为实数且GF_max≥1的原则，从GF_maxa、GF_maxb、GF_maxc、GF_maxd中确定最终的颗粒物吸湿增长因子的最大值GF_max；

步骤3.4，基于步骤3.1得到的颗粒物的吸湿参数κ的最小值κ_min和已知的空气相对湿度RH，求解公式(8)，得到颗粒物吸湿增长因子最小值的四个可能值GF_mina、GF_minb、GF_minc、GF_mind：

根据GF_min为实数且GF_min≥1的原则，从GF_mina、GF_minb、GF_minc、GF_mind中确定最终的颗粒物吸湿增长因子的最小值GF_min；

由此得到颗粒物吸湿增长因子GF及吸湿增长因子GF的不确定性范围[GF_min，GF_max]；

步骤4，基于大气颗粒物粒径、组分、颗粒物吸湿增长因子GF和实际大气湿度数据，利用颗粒物光学散射模型，得到大气颗粒物及其吸湿导致的灰霾大气消光系数。

2.根据权利要求1所述的基于普适吸湿增长方案的灰霾消光监测方法，其特征在于，步骤4中，所述散射模型为Mie散射模型。