一种大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法

摘要

本发明公开了一种大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法，包括以下内容：按照“背景+扰动”的思路，设定污染物排放及管控水平在预定时段内是平稳变化的；构建目标区域大气污染物浓度逐月平均序列YCi；采用步长为3的滑动平均法，计算背景项序列YBi，计算大气扰动项序列YAi；任意两个月份的大气污染物浓度变化气象贡献率计算公式：△YA/△YC×100％。本发明实用性和功能性强，可广泛应用于气象技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及气象领域，具体是指一种大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法。

背景技术

大气污染是大气污染物排放和不利气象条件共同作用的结果，其中大气污染物排放是内因，不利气象条件是外因，大气污染物月平均浓度变化是受大气污染排放及管控水平(合称为人为因素)和相关气象条件(自然因素)联合驱动的结果，如何剥离并量化评估人为因素、自然因素对大气污染物浓度逐月变化之贡献率，一直是生态环境等相关部门关心的问题。

学术界量化评估人为因素、自然因素对大气污染物浓度变化贡献方法主要有模式法和统计法两类。模式法通常基于相比较时段内污染物排放情景不变的假设，采用2套相比较时段内气象场数据驱动同一套排放源数据得到污染物浓度差异，认为是仅仅由于气象条件不同而导致的气象贡献，其优点是物理机制清楚，局限性在于运行复杂、操作成本高，且常常由于缺乏及时更新的排放源数据导致误差较大问题，事实上排放源不变的假设条件在很多情况下也是不成立的。统计法基于同样的假设进行的，只不过采用统计学方程代替动力模式得到气象贡献率，其优点是操作简易，但统计模型机理性不强，在不能很好解释结果的时候，其模型结构、因子选取合理性常常受到质疑。

气象贡献率概念本身在学术界是有争议的，一种观点认为污染浓度变化是排放源和气象条件复杂耦合非线性过程，不是简单的加和关系，不存在简单的百分率问题。逻辑上看，假定排放因素不变，污染物浓度的变化必然就是气象条件的影响，无论升降，气象贡献率是100％。因此，讨论气象条件贡献率问题前提是，首先认为排放源及其管控水平(即人为因素)是个变量，问题是如何量化人为因素和自然因素的权重。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种简便易行的大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法，为生态环境和气象部门定量刻画逐月大气污染物浓度变化之气象要素贡献率提供方法依据，为制定针对性的大气污染管控策略、助力打赢蓝天保卫战提供方法支撑。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法，包括以下内容：

1)按照“背景+扰动”的思路，设定污染物排放及管控水平在预定时段内是平稳变化的，是构成大气污染状况的基本面，即为背景项YB；而气象条件是影响大气污染水平最活跃的变量，是导致大气污染物浓度天气、气候尺度波动的决定性要素，即为扰动项YA，大气污染物逐月浓度值YC是“背景+扰动”，即：

YC＝YA+YB (1)，

式中，YA、YB、YC单位均为mg/m

2)构建目标区域大气污染物浓度逐月平均序列YCi，其中i为月份序号，范围为1～n，n不小于36；

3)采用步长为3的滑动平均法，计算背景项序列YBi，i的数值范围为3～n，YBi计算公式为：

YBi＝(YCi-2+YCi-1+YCi)/3 (2)，

4)计算大气扰动项序列YAi，i范围为3～n，计算公式为：

YAi＝YCi-YBi (3)，

大气扰动项序列YAi即为气象因素对大气污染污染物浓度的绝对贡献量，气象因素相对贡献率为：

YAi/YCi×100％ (4)；

5)任意两个月份的大气污染物浓度变化气象贡献率计算公式：

△YA/△YC×100％，式中：△YA为式(3)计算得到的两个月份大气污染物浓度气象贡献量的差值，△YC为两个月份大气污染物浓度差值。

本发明与现有技术相比的优点在于：

首先，本发明给出大气污染变化气象贡献率的概念，为不同学科、行业部门之间讨论大气污染成因中人为因素、自然因素贡献率问题提供前提条件；

其次，本发明按照“背景+扰动”的思路，提出一个简明的计算气象贡献率的方法，为政府部门制定大气污染精准管控策略提供更精准的决策参考，具有显著的社会、生态效益；

第三，本发明提出的气象贡献率计算结果，可以为进一步量化分析不同气象要素的影响权重研究提供数据基础，也可为旬、季度等任意时间尺度大气污染物浓度变化气象贡献率评估提供借鉴。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明按照“背景+扰动”的思路，认为污染物排放及管控水平在一定时段内是平稳变化的，是构成大气污染状况的基本面，即为背景项，而气象条件是影响大气污染水平最活跃的变量，是导致大气污染物浓度天气、气候尺度波动的决定性要素，即为扰动项。本发明基于上述“背景+扰动”的思路，构建一种剥离背景项和扰动项的方法，进而计算大气污染物月平均浓度变化气象贡献率。

实施例一

一种大气污染物月平均浓度变化气象贡献率评估方法，包括以下内容：

1)按照“背景+扰动”的思路，设定污染物排放及管控水平在预定时段内是平稳变化的，是构成大气污染状况的基本面，即为背景项YB；而气象条件是影响大气污染水平最活跃的变量，是导致大气污染物浓度天气、气候尺度波动的决定性要素，即为扰动项YA，大气污染物逐月浓度值YC是“背景+扰动”，即：

YC＝YA+YB (1)，

式中，YA、YB、YC单位均为mg/m

2)构建目标区域大气污染物浓度逐月平均序列YCi，其中i为月份序号，范围为1～n，n不小于36；

3)采用步长为3的滑动平均法，计算背景项序列YBi，i的数值范围为3～n，YBi计算公式为：

YBi＝(YCi-2+YCi-1+YCi)/3 (2)，

4)计算大气扰动项序列YAi，i范围为3～n，计算公式为：

YAi＝YCi-YBi (3)，

大气扰动项序列YAi即为气象因素对大气污染污染物浓度的绝对贡献量，气象因素相对贡献率为：

YAi/YCi×100％ (4)；

5)任意两个月份的大气污染物浓度变化气象贡献率计算公式：

△YA/△YC×100％，式中：△YA为式(3)计算得到的两个月份大气污染物浓度气象贡献量的差值，△YC为两个月份大气污染物浓度差值。

综上，通过采用本发明提供的技术方案，能够达到的效果为：

首先，本发明给出大气污染变化气象贡献率的概念，为不同学科、行业部门之间讨论大气污染成因中人为因素、自然因素贡献率问题提供前提条件；

其次，本发明按照“背景+扰动”的思路，提出一个简明的计算气象贡献率的方法，为政府部门制定大气污染精准管控策略提供更精准的决策参考，具有显著的社会、生态效益；

第三，本发明提出的气象贡献率计算结果，可以为进一步量化分析不同气象要素的影响权重研究提供数据基础，也可为旬、季度等任意时间尺度大气污染物浓度变化气象贡献率评估提供借鉴。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际内容并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施例，均应属于本发明的保护范围。