[发明专利]一种小尺度精细化大气污染溯源方法

权利要求书

1.一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于区域多空气质量监测站点的高时间分辨率污染物浓度监测数据，针对逐分钟的污染物浓度变化情况，使用数学统计方法识别目标站点相对于周边站点的污染物浓度异常变化时段；

(2)对于污染异常时段，利用分钟级精细化气象场，对于目标站点使用拉格朗日粒子模型进行后向轨迹识别，得到小尺度分钟级精细化轨迹分布，基于输入的时段信息和后向时间步长，并获得不同轨迹点对应的时间信息；

(3)结合潜在源因子分析技术和站点污染物浓度数据，对精细化轨迹进行分析得到不同时刻的潜在污染源区的分布及区域内污染贡献潜势的分布，得到随时间变化的潜在污染源区空间分布；

(4)将潜在污染源区空间分布与目标站点周边的污染源空间分布相叠加，从而锁定潜在排放来源位置；

(5)基于目标站点污染时段信息，结合随时间变化的潜在源区的分布及对应的时间信息，反向推导得到站点不同污染时刻污染来源的排放贡献时段。

2.按照权利要求1所述的一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，步骤(1)中针对逐分钟的污染物浓度变化情况，使用数学统计方法识别目标站点相对于周边站点的污染物浓度异常变化时段，具体方法如下：

式中：R_(x,t)：目标站点x在t时刻的污染物浓度变化率；t时刻i个周边站点的污染物浓度平均变化率；t时刻目标站点x的污染物浓度(μg/m³)；t时刻的上一时刻目标站点x的污染物浓度(μg/m³)；t时刻i个周边站点的污染物平均浓度(μg/m³)；t时刻的上一时刻i个周边站点的污染物平均浓度(μg/m³)；t：时间时刻(精确至分钟，0tT)；i：周边站点个数(个)；K_t；目标站点x在t时刻的污染物浓度变化率与t时刻i个周边站点的污染物浓度平均变化率的差值；

之后，对于整个时段T内多个时刻的K_t值使用离群值判断法识别得出多个目标站点x污染物浓度异常变化时刻，从而组合得到目标站点x污染物浓度异常变化时段；T：污染物浓度数据分析时段。

3.按照权利要求1所述的一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，步骤(1)中目标站点及周边站点，其空间尺度在0.5km—1km之间，分布密集，空间尺度较为精细。

4.按照权利要求1所述的一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，步骤(2)中分钟级精细化气象场具体指通过微小尺度气象模型将中尺度气象场降尺度得到的精细化气象场数据，网格空间分辨率不低于500m*500m，时间分辨率为分钟级。

5.按照权利要求1所述的一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，步骤(2)中对于目标站点使用拉格朗日粒子模型进行后向轨迹识别，得到小尺度分钟级精细化轨迹分布具体指将分钟级尺度的精细化气象场输入到拉格朗日粒子模型中进行后向轨迹计算，得到目标站点污染异常变化时段的潜在污染气团来向，判断大致污染来向方位，常规的模型轨迹计算积分时间步长只能基于小时级的气象场进行小时级分轨迹计算，通过修改相关参数的组合(“TOUT”、“TRAJ”及“CONTROL”三个参数化文件中相关参数设置)，模型可以选取分钟级的时间步长，从而基于分钟级气象场进行分钟级轨迹的积分计算，得到分钟级精细化轨迹分布。

6.按照权利要求1所述的一种小尺度精细化大气污染溯源方法，其特征在于，步骤(2)中获得不同轨迹及不同轨迹点的相对时间信息具体指，对目标站点进行后向轨迹计算，基于时间步长和污染时段即后向计算的起始和终止时刻，每一次积分计算对应的轨迹起始点，不同轨迹点对应不同时刻，具体计算方法如下：

t_n＝T₀-Δt*(n-1)

式中：T₀：污染时段起始时刻(后向积分计算的起始时刻)；T_e：模型中选取的后向时长(h)；t_n：第n个轨迹节点对应的时刻；Δt：后向积分时间步长(min)；n：轨迹节点个数。