[发明专利]利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法及装置

说明书

本发明公开了一种利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法及装置。该方法包括：获取地面第一预设高度处气温，并获取扩散指数和总云量；根据所获取的地面第一预设高度处气温、扩散指数和总云量计算臭氧潜势指数；根据计算得到的臭氧潜势指数与同时期同区域的历史臭氧浓度数据进行拟合，得到利用臭氧潜势指数计算臭氧浓度数据的拟合公式，用于通过预报臭氧潜势指数来预报臭氧浓度。该装置包括数据获取单元、臭氧潜势指数计算单元和臭氧浓度预报单元。这种方法和装置利用地面第一预设高度处的气温、扩散指数和总云量三个气象要素构建了新的臭氧潜势指数，既综合考虑了大气扩散条件的影响，又考虑了臭氧光化学生成过程中相关气象因子的影响。

技术领域

本发明涉及大气物理和污染监控技术，更为具体来说，本发明涉及一种利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法及装置。

背景技术

近地面臭氧是一种损害人体健康的污染气体，随着城市化和工业化的不断发展，臭氧成为首要污染物的频率越来越高，大量研究围绕臭氧污染展开。臭氧浓度高低除了与局地光化学反应有关，还与天气系统和气象条件有着密切联系。在短期内排放源大致不变的情况下，众多学者认为气象条件是影响臭氧污染最重要的因素。

臭氧是二次污染物，由氮氧化物(NOx)和挥发性有机化合物(VOCs)在太阳辐射的作用下进行光化学反应产生，强辐射下的二次光化学反应相应增强，二次生成的臭氧浓度也随之增高。气温往往伴随着太阳辐射的增强而升高，所以温度是光化学反应生成臭氧的一个高敏感的气象因子。

臭氧浓度的高低与气象条件有着密切联系。由于近地面臭氧的形成与太阳辐射所引起的光化学反应关系密切，云天状况、辐射条件对臭氧浓度均有影响。相对湿度、总云量与臭氧小时浓度呈显著负相关，而气温、能见度、日照小时数、总辐射辐照度等要素与近地面臭氧浓度呈显著正相关。

多数高浓度的臭氧集中出现于较为稳定小风的情况下。当风速较小时，垂直输送和混合作用占主导地位，臭氧和其前体物在近地面不断的累积；当风速较大时，水平扩散作用逐渐占主导，对局地生成的臭氧有扩散作用，臭氧质量浓度将出现下降趋势。

现有技术通过“温度×辐射通量/水平风速”构建了简单的臭氧指数，用以表征气象条件变化对臭氧浓度的影响，该指数考虑了与臭氧密切相关的三个气象因子，计算公式简便，既体现了气象条件对臭氧光化学生成过程的影响，也部分考虑了大气扩散条件对臭氧浓度的影响，其计算方法值得借鉴。但该指数也存在明显不足，一是水平风速并不能很好反映大气扩散条件对臭氧浓度的影响，忽略了水平风向、垂直扩散条件对臭氧浓度的影响；二是辐射通量数据来源较少，如果能用模式常规数据来替代辐射通量，该指数的计算会更加便利。

发明内容

本发明创新地提供了一种利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法及装置，利用地面第一预设高度处的气温、扩散指数和总云量三个气象要素来构建新的臭氧潜势指数。

为实现上述的技术目的，一方面，本发明公开了一种利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法。所述利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法包括：获取地面第一预设高度处气温，并获取扩散指数和总云量；根据所获取的地面第一预设高度处气温、扩散指数和总云量计算臭氧潜势指数；根据计算得到的臭氧潜势指数与同时期同区域的历史臭氧浓度数据进行拟合，得到利用臭氧潜势指数计算臭氧浓度数据的拟合公式，用于通过预报臭氧潜势指数来预报臭氧浓度。

进一步地，对于所述利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法，根据所获取的地面第一预设高度处气温、扩散指数和总云量计算臭氧潜势指数，包括通过以下公式计算臭氧潜势指数：

OPI＝DI*T_{第一预设高度}*(1-TCC)

式中，OPI为臭氧潜势指数，DI为扩散指数，T_{第一预设高度}为地面第一预设高度处气温，TCC为总云量。

进一步地，对于所述利用臭氧潜势指数预报臭氧浓度的方法，所述获取扩散指数包括：获取滞留指数和通风指数；根据所获取的滞留指数和通风指数，计算扩散指数。