[发明专利]一种近地面臭氧浓度估算方法

摘要

本发明公开了一种近地面臭氧浓度估算方法，它基于地理加权回归(GWR)方法，利用近地面NO₂和CH₂O浓度数据和紫外线辐射数据(UV)估算了我国东部地区地面月值臭氧(O₃)浓度数据。包括以下步骤：步骤一、由大气化学模式MOZART‑4数据模拟NO₂和CH₂O廓线；步骤二、近地表NO₂和CH₂O浓度估算；步骤三、利用GWR方法进行地面O₃浓度估算；步骤四、准确性评估，精度评价结果表明，GWR模型对月O₃浓度具有较高的精度(模拟结果R²＝0.81，绝对误差(AE)＝7.38ug/m³，交叉验证R²＝0.77，AE＝8.20ug/m³)。本发明由国家自然科学基金面上项目资助完成。

主权项

1.一种近地面臭氧浓度估算方法，它基于地理加权回归模型(GWR)，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、MOZART‑4模拟NO₂和CH₂O廓线步骤；具体为：MOZART‑4模拟NO₂和CH₂O廓线，MOZART‑4数据垂直方向分为56层，不同高度上NO₂或者CH₂O浓度与高程之间服从高斯函数分布，使用2～6项高斯函数对每个栅格上NO₂随高程的分布进行拟合；其基本形式为：表示NO₂或者CH₂O在大气高度h处的浓度；a表示振幅，b表示质心或者位置，c指峰宽，n为拟合的阶数；步骤二、臭氧前体物NO₂和CH₂O近地面浓度步骤；具体为：是由MOZART‑4获得的最底层的NO₂和CH₂O浓度，Ω^O是OMI提供的对流层柱NO₂或CH₂O浓度，Ω^M是由MOZART‑4获得的对流层柱浓度数据；选择约50米处的NO₂或CH₂O浓度，几乎是MOZART‑4模拟的最底层结果，作为地面NO₂或CH₂O浓度；步骤三、基于地理加权回归模型(GWR)的近地面臭氧浓度估算步骤；具体为：地理加权回归模型(GWR)通过局部形式的线性回归生成参数值的连续表面，以模拟空间变化的关系；地理加权回归模型(GWR)通过结合地面臭氧和落在每个目标带宽内的影响因子来构建这些单独的模型；每个月有一个独立的地理加权回归模型(GWR)，其公式如下：O_3st＝β_0,st+β_1,stCH₂O_st+β_2,stNO_2,st+β_3,stUV_st+ε_st，O_3st是月t中网格单元s的地面臭氧浓度的月平均值；β_0,st表示位置特定的截距；β_1,st、β_2,st、β_3,st是影响因子特定位置的斜率；CH₂O_st是从CH₂O柱估算的地面CH₂O浓度；NO_2,st是从NO₂柱估算的地面NO₂浓度；UV_st表示紫外线辐射数据；ε_st是月t中网格单元s的误差项；步骤四、准确性评估步骤。