[发明专利]中小尺度气载物质大气输运集合扩散模拟方法

权利要求书

1.一种中小尺度气载物质大气输运集合扩散模拟方法，包括如下步骤：

(1)根据模拟对象确定源项特征、模拟范围、模拟时间、模拟精度；

(2)确定气象场模式与扩散场模式，集合成员由气象场模式与扩散场模式组成；

(3)根据具体情况考虑气象场扰动、湍流扰动和大气扩散物理过程参数化方案，分析这些不确定因素对模拟结果的影响；

(4)与现场试验观测数据进行比对分析，按照集合分析方法对集合成员内部、集合成员模拟结果与现场观测结果进行分析；

(5)根据集合成员间集合平均、离散度、均方根误差、距平相关系数及相对作用特征曲线的检验结果，考察各集合成员的模拟有效性与准确度；

其中步骤(2)中所述的气象场模式包括质量守恒三维客观诊断风场模式、风场预报模式；步骤(2)中所述的扩散场模式包括高斯类扩散模式、粒子随机游走模式及烟团模式；

其中步骤(3)中所述的大气扩散物理过程参数化方案包括混合层高度计算方法、大气稳定度计算方法、水平和垂直的拉格朗日时间尺度计算方法；

其中步骤(4)中所述的集合分析方法包括：

阈值协同水平ATL:

其中

其中：

CT：浓度阈值，(mg/m³)

C_k(x,y,t):某集合成员k在(x,y)点，t时刻预报浓度值，(mg/m³)；

δk:判断结果，若Ck≥ CT，取1，否则取0；

M：样本数；

百分比协同水平APL：

APL(x,y,t)＝D_p(x,y,t) (4)

Dp(x,y,t)＝Di(x,y,t)+(0.01pM-i)*(Di+1(x,y,t)-Di(x,y,t)) (2)

其中Di和Di+1是一系列分类预测中的两个连续值；

指数i要满足以下条件

i≤0.01p≤i+1 (3)

其中P：规定的百分比协同水平；

空间特征参数FMS，其中：

其中M：样本数；

A(i,1)：关心点位i是否有实验测量值，若有取1，若无取0；

A(i,2)：关心点位i是否有浓度预测值，若有取1，若无取0；

集合预测浓度范围和相应概率ENV和CCL，其中：

其中：

ENV(x,y,t)：某(x,y)点，t时刻是否存在集合成员预报浓度值大于给定阈值，若是取1，否则取0；

D：计算域所有点位(x,y)；

C_T:给定阈值浓度，(mg/m³)；

C_k：某集合成员k在(x,y)点，t时刻预报浓度值，(mg/m³)；

其中，

CCL(x,y,t)：集合结果大于某给定阈值的概率，(％)；

M：样本数；

C_T:给定阈值浓度，(mg/m³)；

C_K(x,y,t)：某集合成员k在(x,y)点，t时刻预报浓度值，(mg/m³)；

δ_k：判断结果，若ckcT取1，否则取0；

烟云到达时间CTA：

其中

CTA(x,y,t):某(x,y)点，t时刻烟云到达概率，(％)；

M:样本数；

C_k(x,y,t)：某集合成员k在(x,y)点，t时刻预报浓度值，(mg/m³)；

δ_k：判断结果；若,取1；否则取0；

模式计算时间段时间均值；

预测最大值趋势MCT：其中

MCT(x，y，t)＝Max C_k(x，y，t) (9)；

其中，

MCT(x,y,t)：某(x,y)点，t时刻集合成员浓度预测最大值，(mg/m³)；

Ck(x,y,t)：某集合成员k在(x,y)点，t时刻预报浓度值，(mg/m³)。

2.如权利要求1所述的中小尺度气载物质大气输运集合扩散模拟方法，其特征在于：步骤(4)中所述的集合分析方法包括时间分析、空间分析以及整体分析，其中，时间分析包括：烟云到达时间的概率、浓度时间变化分析；空间分析包括：阈值协同水平、百分比协同水平及空间特征参数分析；整体分析包括预测最大值趋势。