基于后向軌跡的污染源追蹤方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及環(huán)境監(jiān)測技術領域，更具體地設及一種基于后向軌跡的污染源追蹤方 法及其系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著大氣污染越來越嚴重，對污染源的分析也日趨重要。目前，計算污染物后向 軌跡的模型有HYSPLIT，HYSPLIT-4模型是由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA)的空氣資 源實驗室和澳大利亞氣象局在過去20年間聯合研發(fā)的一種用于計算和分析大氣污染物輸 送、擴散軌跡的專業(yè)模型，該模型具有處理多種氣象要素輸入場、多種物理過程和不同類型 污染物排放源功能的較為完整的輸送、擴散和沉降模式，已經被廣泛地應用于多種污染物 在各個地區(qū)的傳輸和擴散的研究中。
[000引然而，上述HYSPLIT模型采用的天氣數據是mKM*mKM的數據，該個數據不能很 好的模擬局部氣流的運行狀態(tài)，很有可能由于局部氣流的影響而改變污染物的輸送軌跡， 因此通過HYSPLIT模型計算污染物后向軌跡時的精度不夠；同時，HYSPLIT模型不能解決污 染源追蹤的問題，即不能準確的定位污染源的地理位置，從而不能為解決日益嚴重的空氣 污染提供依據。
[0004] 因此，有必要提供一種基于后向軌跡的污染源追蹤方法及其系統(tǒng)來來解決污染源 追蹤的問題。
【發(fā)明內容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于后向軌跡的污染源追蹤方法，W通過后向軌跡結 合污染源清單來確定污染源的地理位置，進而為解決空氣污染提供依據。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于后向軌跡的污染源追蹤方法，包括：
[0007] S1 ;根據污染物的后向軌跡依次計算所述后向軌跡經過的每一網格內所述污染物 的輸送概率、距離權重W及時間權重；
[000引 S2 ;根據所述污染物的源清單計算所述網格內所述污染物的排放強度；
[0009] S3;根據所述輸送概率、距離權重、時間權重W及排放強度計算所述網格內所述污 染物的輸送強度，計算公式為：
[0010] T_l(i，_]?) =R_l(i，_]?)巧（i，_j)*W_d(i，j)
[0011] 其中，U(iJ)為網格（ij)內所述污染物的輸送強度，R_l(iJ)為網格（ij) 內所述污染物的輸送概率，E(i，j)為網格（i，j)內所述污染物的排放強度，W_d(i，j)為網 格（ij)內所述污染物的距離權重，為網格（ij)內所述污染物的時間權重；
[0012] S4;根據各所述網格內的所述輸送強度計算所述后向軌跡上所述污染物的總輸送 強度；
[0013] S5 ;取所述污染物在不同時刻的所述后向軌跡重復步驟S1至S4W得到多條所述 后向軌跡對應的多個所述總輸送強度；W及
[0014]S6;取所述總輸送強度最大的前N個所述后向軌跡經過的網格區(qū)域作為預測區(qū) 域，根據所述預測區(qū)域W及所述源清單確定污染源的地理位置，其中N為正整數。
[0015] 與現有技術相比，本發(fā)明基于后向軌跡的污染源追蹤方法通過后向軌跡計算污染 物在每一網格內的輸送概率、距離權重W及時間權重，并通過源清單計算相應網格內污染 物的排放強度，最后計算得到每個網格內污染物的輸送強度，進而得到后向軌跡上污染物 的總輸送強度，然后通過計算多條后向軌跡的總輸送強度W及將總輸送強度最大的N個后 向軌跡經過的網格區(qū)域作為預測區(qū)域，再將預測區(qū)域結合源清單確定污染源的地理位置， 實現了污染源的定位追蹤，且結果較為精確，為解決空氣污染問題提供了重要依據。
[0016] 較佳地，步驟S5具體為；
[0017] 取1個月內的720條所述后向軌跡重復步驟S1至S4W得到所述后向軌跡對應的 720個所述總輸送強度，其中1個月內每隔1小時為所述污染物繪制一條所述后向軌跡。
[0018] 較佳地，根據污染物的后向軌跡計算所述網格內所述污染物的輸送概率具體為：
[0019]R_(i, _]?) =T_1 (i, _j)/n
[0020] 其中為所述后向軌跡在所述網格（ij)內的停留時間，n為所述后向 軌跡的運行總時間。
[0021] 較佳地，所述停留時間W所述后向軌跡在所述網格（i，j)內的軌跡點個數表示， 所述運行總時間W所述后向軌跡上的所有軌跡點個數表示。
[0022] 較佳地，根據污染物的后向軌跡計算所述網格內所述污染物的距離權重具體為：
[002引 W_d(iJ) = l/(d(i，j)/5+l)
[0024] 其中d(i，j)為所述網格（i，j)與所述后向軌跡上所述污染物的目的地之間的距 離。
[0025] 較佳地，根據污染物的后向軌跡計算所述網格內所述污染物的時間權重具體為：
[0026] W_tl (i，_]?) = 1/ ((t_l (i，j)) /18+1)
[0027] 其中t_l (i，j)為所述污染物由所述網格（i，j)移動至所述后向軌跡上所述污染 物的目的地所需的時間。
[002引較佳地，根據所述污染物的源清單計算所述網格內所述污染物的排放強度具體 為：
[0029] 從所述源清單中讀取所述網格W及3個相鄰網格內所述污染物在不同高度層處 的排放強度；
[0030] 依次計算每一所述網格內所述污染物的總排放強度，所述總排放強度為各個高度 層相應的所述排放強度的總和；
[0031] 將所述網格W及相鄰網格的所述總排放強度取平均值W作為所述網格內所述污 染物的排放強度。
[0032] 較佳地，所述后向軌跡的計算方法包括：
[0033] (1)從MM5模式生成的NetCDF文件中獲取所述污染物在初始點的初始速度；
[0034] (2)根據所述初始點的位置坐標和所述初始速度計算預測點的位置坐標，計算公 式為；P'（t+At) =P(t)+V(P，t)*At;
[0035](3)根據所述初始點和所述預測點的位置坐標對所述預測點進行修正，修正公式 為；P(t+At) =P(t) +0. 5[V(P，t)+V(P'，t+At) ] *At;
[0036] (4)將所述修正點作為所述初始點重復步驟（1)至步驟（3)W獲取所述所述污染 物的多個位置坐標進而得到所述所述污染物的所述后向軌跡；
[0037] 其中，P'（t+At)為所述預測點的位置坐標，P(t)為所述初始點的位置坐標，V(P， t)為所述初始速度，At為所述預測點與所述初始點的時間差，P(t+At)為對所述預測點 進行修正后得到的修正點的位置坐標，V(P'，t+At)為所述所述污染物在所述預測點的運 行速度。
[003引相應的，本發(fā)明還提供了一種基于后向軌跡的污染源追蹤系統(tǒng)，包括：
[0039] 第一參數計算模塊，用于根據污染物的后向軌跡依次計算所述后向軌跡經過的每 一網格內所述污染物的輸送概率、距離權重W及時間權重；
[0040] 第二參數計算模塊，用于根據所述污染物的源清單計算所述網格內所述污染物的 排放強度；
[0041] 輸送強度計算模塊，用于根據所述輸送概率、距離權重、時間權重W及排放強度計 算所述網格內所述污染物的輸送強度，計算公式為：
[0042] T-1 (i，_]?) =R-1 (i，_]?)巧（i，_]?) *W_d(i，_]?) *W_tl(i，j)
[00創(chuàng)其中，T_l(i，如為網格（i，如內所述污染物的輸送強度，R_l(i，如為網格（i，如 內所述污染物的輸送概率，E(i，j)為網格（i，j)內所述污染物的排放強度，W_d(i，j)為網 格（ij)內所述污染物的距離權重，為網格（ij)內所述污染物的時間權重；
[0044] 總輸送強度計算模塊，用于根據各所述網格內的所述輸送強度計算所述后向軌跡 上所述污染物的總輸送強度；
[0045] 預測區(qū)域獲取模塊，用于將所述污染物在不同時刻的多個所述后向軌