[发明专利]一种针对大气污染过程的定量解析方法和系统

权利要求书

1.一种针对大气污染过程的定量解析方法，其特征在于：所述解析方法包括如下步骤，

S1、根据观测资料确定重污染时段的起止时间，针对发生重污染过程中需要被分析的地区，构建三维空间网格；

S2、利用中尺度数值天气预报模式模拟得到所述三维空间网格在所述重污染时段的逐小时气象要素值；

S3、结合步骤S2中获取的气象要素值，利用第三代空气质量模式模拟计算出所述三维空间网格在所述重污染时段内正常模拟的大气各污染物正常浓度值，同时伴随模拟在相同时间段内不受化学转化和排放过程影响的大气各污染物伴随浓度值；

S4、计算同一时刻大气各污染物正常浓度值与大气各污染物伴随浓度值之间的变化量，即可获取化学转化和排放过程对浓度值影响的变化范围，实现对重污染过程中不同时段的定量解析；

步骤S3中，第三代空气质量模式是基于空气质量连续方程模拟计算大气各污染物浓度值的，所述空气质量连续方程为，

其中，C_i是第i种大气污染物的浓度值；t为时间；u,v,w分别为x,y,z方向上的风速分量；K_x,K_y,K_z分别为经向、纬向和垂直方向的扩散系数；为大气污染物浓度值的变化量；均为平流输送项；均为扩散项；S为污染物排放源；P为化学转化项；R_d为干沉降项；W_ash为湿清除项；平流输送项、扩散项、干沉降项和湿清除项均为物理过程项。

2.根据权利要求1所述的针对大气污染过程的定量解析方法，其特征在于：步骤S1具体为，根据观测资料确定重污染时段的起止时间，针对发生重污染过程中需要被分析的地区，建立XYZ空间立体直角坐标系，其中X方向与Y方向共同构成水平面，Z方向为垂直方向；在水平方向上，根据需要被分析的地区的大小设定合适的水平分辨率，设X坐标方向和Y坐标方向的网格数分别为x个和y个且都均匀分布，将被分析的地区网格化，生成x×y个网格；在垂直Z方向上，按照分析需要把大气分成z层，最终将被分析的地区完整的分割成x×y×z的三维空间网格。

3.根据权利要求2所述的针对大气污染过程的定量解析方法，其特征在于：所述气象要素值包括水平方向的风速和温度以及气压和湿度。

4.根据权利要求3所述的针对大气污染过程的定量解析方法，其特征在于：步骤S3中不受化学转化和排放过程影响，即只受物理过程的影响，所述物理过程具体包括平流、湍流扩散、干沉降、湿沉降和重力沉降。

5.根据权利要求1所述的针对大气污染过程的定量解析方法，其特征在于：利用第三代空气质量模式模拟计算出所述三维空间网格在所述重污染时段内正常模拟的大气各污染物正常浓度值，具体为，将一个小时分为n个积分步长利用空气质量连续方程进行计算，将初始时刻的正常浓度值记为C₀，下一个时刻的正常浓度值记为C₁，保留空气质量连续方程中每一项的作用，初始时刻的正常浓度值C₀将受到时间段内污染物排放源S、化学转化项P以及物理过程项的作用后产生变化，变为下一个时刻的正常浓度值C₁，以此类推计算后续时刻的正常浓度值得到正常模拟的大气各污染物正常浓度值C_i(i＝0,1,2,…,n)。