[发明专利]一种面向大气超级站的大气化学全过程在线分析系统

说明书

本发明公开了一种面向大气超级站的大气化学全过程在线分析系统，包括如下组成部分：数据预处理模块，用于清洗超级站观测数据，处理高分辨率的观测数据时间序列，以及制作模式标准输入文件；初始化模块，用于读入超级站观测数据，设置大气污染物初始浓度及气象条件，设置系统模拟参数及模式预运行；大气化学模块，根据读入的大气污染物浓度和气象数据以及大气化学反应机制，模拟大气化学反应过程；大气物理模块，根据读入的气象参数数据模拟大气物理过程；大气化学过程分析模块和结果输出模块。本发明所公开的系统可解决超级站观测数据挖掘应用不充分的技术问题，为空气质量超级站提供一站式大气化学全过程分析结果及报告。

技术领域

本发明属于大气环境分析技术领域，特别涉及一种面向大气超级站的大气化学全过程在线分析系统。

背景技术

近年来，随着城市化和工业化进程的快速推进，大气污染问题日益突出。目前多地出现了冷季以PM2.5为主的灰霾污染和暖季以臭氧为主的光化学污染等区域大气复合污染问题。经过多年的努力，一次排放的污染物水平已经显著降低，但区域大气污染问题仍未得到根本性改善，部分区域大气污染问题已从一次污染物为主转变为二次污染物占主导作用。二次污染物的化学形成机制十分复杂，同时受到一次前体物排放以及气象、气候等多种因素的影响，因此二次污染物难以像一次污染物一样实现精准防控。此外，不同区域间大气污染的形成机制不尽相同，基于某一区域污染特征制定的大气污染防治措施难以实现全面推广应用。因此，精准认识区域大气污染形成的化学机制，开展快速的区域大气化学全过程分析是遏制区域大气复合污染，打赢污染防治攻坚战的关键技术问题。

大气“超级站”是一种设备完善、连续运行、高度专业化和自动化的环境空气监测设施，其利用先进仪器，综合全面地监测空气质量，可为全面认识区域大气化学机制，分析区域大气污染成因机理提供全面的、高质量的数据支撑。在现有大气污染防治需求下，大气超级站应运而生，很多地区开始着手建设大气超级站并相继投入使用，以期科学问诊污染成因，认识并解决区域大气复合污染问题。现阶段大气超级站建设技术已较为成熟，硬件设施完善，但在业务化运行过程中面临诸多技术难题，尤其在监测数据的综合分析与应用方面面临巨大的挑战。对大气超级站监测数据进行全面分析需要使用先进的大气化学模式。很多大气超级站缺乏相关技术能力，难以充分利用监测数据开展深入分析研究与应用，未能很好地实现大气超级站的建设目的及科学价值。总体上，如何对大气超级站监测数据进行全面分析解读与应用，充分发挥大气超级站的数据优势及价值是目前亟待解决的技术瓶颈。

发明内容

为解决现有大气超级站监测数据应用不够充分、难以开展监测数据综合分析与应用的技术问题，本发明提供了一种面向大气超级站的大气化学全过程在线分析系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种面向大气超级站的大气化学全过程在线分析系统，包括如下组成部分：

数据预处理模块，用于清洗超级站观测数据，处理高分辨率的观测数据时间序列，以及制作模式标准输入文件；

初始化模块，用于读入超级站观测数据，设置大气污染物初始浓度及气象条件，设置系统模拟参数及模式预运行；

大气化学模块，根据读入的大气污染物浓度和气象数据以及大气化学反应机制，模拟大气化学反应过程；

大气物理模块，根据读入的气象参数数据模拟大气物理过程；

大气化学过程分析模块，追踪计算大气化学反应速率，用于分析大气氧化能力、自由基化学收支、臭氧生成机制以及二次气溶胶生成机制；

结果输出模块，用于输出上述各功能模块的模拟结果及定制化出图。

上述方案中，所述数据预处理模块，对于高时间分辨率的超级站观测数据，根据时间分辨率需求对观测数据进行均值统计，得到特定时间分辨率的连续时间序列；对于低时间分辨率的超级站观测数据，根据时间分辨率需求对观测数据进行内插值处理，得到特定时间分辨率的连续时间序列。