【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于沙尘溯源领域，更具体的说涉及一种基于lamb-jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法。
技术介绍
1、近年来，我国荒漠化治理成效显著，北方地区沙尘天气发生频次整体呈现下降趋势，但每年仍有一定数量的沙尘天气发生，对大气环境、人类健康和社会经济产生严重危害，如增加大气颗粒物浓度、导致能见度急剧下降，增加交通事故风险，引发哮喘、支气管炎等呼吸系统疾病，造成能源供应中断和农作物受损等。
2、通常来说，强风、沙尘源和不稳定的空气是沙尘天气形成的3个基本条件。除此之外，特定的大尺度大气环流背景也是其形成的有利条件，如高低空环流形势等。环流形势与大气污染物的产生和扩散紧密相关，如能准确识别各环流形势，掌握不同环流型下的污染物传输特征，对于受沙尘天气影响型空气质量预报预警工作具有重要意义。客观环流分型法是目前广泛应用的一种天气分型方法。
3、对于城市，尤其是位于沙尘源区下游的城市，如东北地区的哈尔滨市、内蒙古的呼和浩特市等，由于其特殊的地理位置，同样易受到沙尘天气的影响。目前，虽然已有许多研究针对各类天气对这些城市空气质量的影响特性，沙尘的传输以及沙尘源区分布进行了大量研究，但对于不同环流形势下沙尘传输路径以及来自不同沙尘源的贡献大小的深入研究较少。
4、这一领域的深入研究具有重要的理论指导价值和现实意义。通过研究不同环流形势下的沙尘传输路径以及不同沙尘源的贡献大小，既可以为相关城市防治沙尘天气提供科学依据，也可以为改善空气质量做出贡献。这将有助于更好的理解和预测沙尘天气的发生
技术实现思路
1、本专利技术基于lamb-jenkinson环流分型法分析易造成城市沙尘污染的主要环流型，同时利用后向轨迹模型、潜在源贡献因子和浓度权重轨迹分析判断不同环流型下的沙尘来源及沙尘源贡献差异，以期为沙尘天气影响型空气质量预报预警提供参考。
2、为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的方法包括：
3、数据收集，城市环境空气质量数据和气象数据来自空气质量联网监测管理平台，大气环流形势分型所用的海平面气压数据来自欧洲中心再分析资料；
4、沙尘天气过程识别，结合气象部门沙尘纪要、沙尘天气发布信息和卫星遥感监测结果、颗粒物激光雷达实况观测资料等综合进行识别；
5、采用lamb-jenkinson环流分型法，分析大气环流；
6、采用hysplit模式计算和分析大气污染物输送、扩散轨迹；
7、潜在沙尘源区分析，采用潜在源贡献因子分析pscf和浓度加权轨迹cwt 分析确定潜在沙尘源区。
8、在一个方案中，所述的数据收集包括0:00、6:00、12:00和18:00时4个时次，空间分辨率为1.0°×1.0°。
9、在一个方案中，所述的lamb-jenkinson环流分型法是在设定的计算范围内，在每隔10个经度、5个纬度的网格上取一个差分格点，共计16个点；具体公式如下：
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16、式中： sf为地转风经向分量； wf为地转风纬向分量； f为地转风， zs为地转涡度的纬向梯度， zw为地转涡度的经向梯度， z为地转涡度， p1~ p16为16个格点上的海平面气压日值。
17、在一个方案中，所述的潜在源贡献因子分析pscf是一种条件概率，当某一网格中的 nij小于研究区域内每个网格内平均轨迹端点数的3倍时，要引入权重系数 wij来降低pscf的不确定性，使用以下权重系数：
18、
19、由于pscf只反映某网格中污染轨迹所占比例，无法判断污染轨迹对应的pm10浓度与阈值的差值大小，故采用浓度权重轨迹分析(cwt)[27]计算轨迹权重浓度，分析不同潜在污染源的贡献大小；cwt计算方法如下：
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21、式中：cwtij是网格 ij的平均权重浓度；是轨迹； cl是轨迹经过网格 ij时对应的关中地区受点城市的pm10浓度； τijl是轨迹在网格 ij上停留的时间；在cwt分析中同样使用权重系数，以减少 nij较小时所引起的不确定性。
22、在一个方案中，所述的潜在沙尘源区分析将研究区域划分为若干个网格 ij，pscf值为经过网格的污染轨迹端点数 mij与落在该网格的所有轨迹端点数 nij的比值；
23、pscf和cwt分析中区域网格划分均采用1°×1°，以pm10二级浓度限值150µg·m-3作为阈值，当轨迹所对应的pm10浓度高于该阈值时，则认为该轨迹是污染轨迹。
24、本专利技术有益效果：
25、本专利技术提供了一种基于lamb-jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法。这种方法能通过准确识别并分析不同环流形势下的沙尘传输路径和来源，为预警和防治沙尘污染提供关键信息。通过使用hysplit模式和潜在源贡献因子分析pscf以及浓度加权轨迹cwt分析，这种方法能确定潜在的沙尘源区，为制定环保政策和采取有效治理措施提供依据。更重要的是，这种技术综合应用了城市环境空气质量数据、气象数据、沙尘纪要、沙尘天气发布信息、卫星遥感监测结果和颗粒物激光雷达实况观测资料等，可以更全面和准确的评估大气污染状况。此外，该方法操作简单，流程清晰，易于扩展和推广，能够广泛应用于其它地理区域或者其它类型的大气污染源追踪研究。最后，通过此技术产生的数据和分析结果，可以为大气环境管理提供科学依据，并为沙尘天气的预测预报、防治对策提供参考，具有实际应用价值。
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1.一种基于Lamb-Jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于Lamb-Jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的数据收集包括0:00、6:00、12:00和18:00时4个时次，空间分辨率为1.0°×1.0°。
3.根据权利要求1所述的一种基于Lamb-Jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的Lamb-Jenkinson环流分型法是在设定的计算范围内，在每隔10个经度、5个纬度的网格上取一个差分格点，共计16个点；具体公式如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于Lamb-Jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的潜在源贡献因子分析PSCF是一种条件概率，当某一网格中的nij小于研究区域内每个网格内平均轨迹端点数的3倍时，要引入权重系数Wij来降低PSCF的不确定性，使用以下权重系数：
5.根据权利要求1所述的一种基于Lamb-Jenkinson环流分
...【技术特征摘要】
1.一种基于lamb-jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于lamb-jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的数据收集包括0:00、6:00、12:00和18:00时4个时次，空间分辨率为1.0°×1.0°。
3.根据权利要求1所述的一种基于lamb-jenkinson环流分型法的沙尘污染特征及来源分析方法，其特征在于：所述的lamb-jenkinson环流分型法是在设定的计算范围内，在每隔10个经度、5个纬度的网格上取一个差分格点，共计16个...
【专利技术属性】
技术研发人员：王蕾，郑淏，和莹，刘笑，杨瑾，罗仪宁，张秦铭，陈浩，李毅辉，池兆阳，赵蓓，王琼，
申请(专利权)人：陕西省环境监测中心站，
类型：发明
国别省市：
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