【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大气本底浓度筛分，尤其涉及一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法。
技术介绍
1、世界气象组织全球大气观测(gaw)中温室气体大气本底是指不受局地和人为活动的影响、混合较充分的情况。全球本底一般表现为与全球气候直接相关的大尺度和长期变化，浓度值不受局地和区域源汇的影响；区域本底代表某一区域混合均匀不受局地源汇影响的浓度值。全球大气本底站(例如我国青海的瓦里关站)和区域大气本底站(例如我国浙江的临安站)多处于人为活动影响较少的地区。随着大量温室气体监测站的建立，观测环境受高人为活动影响复杂多变，例如长三角、珠三角、京津冀地区城市密集、经济发达、人口稠密、排放源众多，其大气co2、ch4浓度时空变化上存在更大的波动性。全球和区域大气本底站的温室气体本底筛分方案在高人为活动区域不完全适用。
2、目前国内也没有针对高人为活动地区温室气体本底浓度筛分技术规范或相关标准，实现经济发达、人口稠密、排放源众多区域的大气温室气体本底浓度筛分技术，成为准确分析区域温室气体浓度变化规律必不可少的技术工具，有助于客观、准确测算温室气体排放源和吸收汇的动态变化，可以为减排路径制定、减排效果核查提供科学依据。
3、因此，研发一种大气co2和ch4本底浓度筛分方法尤其必要。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，能够实现经济发达、人口稠密、排放源众多区域的大气温室气体本底浓度筛分，成为准确分析区域温室气体浓
2、为了达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，包括以下步骤：
4、s1、资料收集：收集温室气体观测数据和气象观测数据；
5、s2、数据处理：对收集的温室气体观测数据和气象数据进行处理，包括对收集的异常数据进行剔除及对剔除后的温室气体浓度观测数据进行数据完整率、逐月逐风向温室气体平均浓度、逐月温室气体十六风向平均浓度、逐月温室气体十六风向浓度标准差、逐月温室气体平均浓度和逐月温室气体浓度标准差处理；
6、s3、本底综合筛分：基于步骤s2处理后的数据，采用稳健局部回归筛分法和气象筛分法对大气co2和ch4本底浓度进行综合筛分，其包括：
7、s31、稳健局部回归筛分法:采用稳健局部回归算法对co2或ch4有效观测数据进行本底筛分，结合大气co2浓度的季节变化将设置带宽值，经过迭代计算使得拟合曲线收敛，计算得到尺度参数δ，将拟合值±δ之间的观测数据筛分为本底值，其余数据则为局地值；
8、s32、气象筛分法：经过稳健局部回归筛分后，综合考虑大气稳定状况、风速、风向对温室气体源汇影响；依次通过大气稳定度判定、风向与浓度判定、风速判定和异常值判定，最终实现大气co2和ch4浓度的筛分。
9、进一步的，所述步骤s2中数据完整率的计算处理为co2和ch4浓度观测数据的时间分辨率为逐小时，总数据及逐月数据完整率均需达到95％以上；且计算数据完整率时不统计由于仪器故障、停机、系统维护造成的缺测。
10、进一步的，所述步骤s2中逐月逐风向温室气体平均浓度为基于观测时段内co2或ch4浓度观测数据以及风向数据，逐月计算与十六个方位风向对应的co2或ch4平均浓度，其计算方法为：
11、
12、式中：
13、表示特定月份特定风向co2或ch4平均浓度，m表示1～12月，n表示1～16风向；
14、表示特定月份特定风向逐时co2或ch4浓度；
15、nm,n表示特定月份特定风向参与统计的co2或ch4观测数。
16、进一步的，所述步骤s32中大气稳定度判定为对经过稳健局部回归筛分后剩余co2或ch4浓度观测值所进行的判定，其为先基于梯度理查逊数的计算及稳定度判定方案对大气稳定度进行等级划分，在气象数据无法满足梯度理查森数计算时，再采用帕斯奎尔-特纳尔方法进行稳定度分级；若稳定度等级为中性、较稳定和稳定，则将相应时刻的co2或ch4观测数据筛分为局地值；最后在当气象数据无法满足帕斯奎尔-特纳尔稳定度以及梯度理查森数计算，则经验地直接筛选混合较均匀时段的co2或ch4观测数据参与本底筛分，将每日的混合较均匀时段之外的时段的co2或ch4观测数据筛分为局地值。
17、进一步的，所述步骤s32中风向与浓度判定为对经过稳健局部回归筛分及大气稳定度判定后的剩余co2或ch4浓度观测值作出的判定，其为结合co2或ch4观测同期逐时风向数据，根据计算co2或ch4的逐月逐风向平均浓度逐月十六风向平均浓度逐月十六风向浓度标准差σm,1-16，对于m月n风向，若则将该月该风向的co2或ch4观测浓度值筛分为局地值。
18、进一步的，所述步骤s32中风速判定为经过稳健局部回归筛分、大气稳定度判定及风向与浓度判定后，对剩余co2或ch4浓度观测值进一步基于风速阈值进行判定，其为结合co2或ch4观测同期逐时风速数据，将风速小于1.5m/s的时刻所对应的co2或ch4观测浓度值筛分为局地值。
19、进一步的，所述步骤s32中异常值判定为经过稳健局部回归筛分、大气稳定度判定、风向与浓度判定及风速判定后，针对剩余co2或ch4浓度观测值，根据逐月计算平均值逐月计算标准差σm，对于某时刻，若则将该时刻数据筛分为局地值，最终剩余数据则为co2或ch4浓度本底值。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术通过结合数学统计稳健局部回归筛分法和气象筛分法的方案，形成了适用于区域co2和ch4等主要温室气体筛分算法，适用于评估温室气体时空变化规律及其对气候的影响，建议气象、生态环境、高校等从事温室气体浓度观测和分析的业务和研究部门使用。本筛分方法填补了温室气体本底浓度筛分技术的空白，可以为相关部门制定有效的发展规划和行动方案提供科学的技术支持。
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1.一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S2中数据完整率的计算处理为CO2和CH4浓度观测数据的时间分辨率为逐小时，总数据及逐月数据完整率均需达到95％以上；且计算数据完整率时不统计由于仪器故障、停机、系统维护造成的缺测。
3.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S2中逐月逐风向温室气体平均浓度为基于观测时段内CO2或CH4浓度观测数据以及风向数据，逐月计算与十六个方位风向对应的CO2或CH4平均浓度，其计算方法为：
4.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S32中大气稳定度判定为对经过稳健局部回归筛分后剩余CO2或CH4浓度观测值所进行的判定，其为先基于梯度理查逊数的计算及稳定度判定方案对大气稳定度进行等级划分，在气象数据无法满足梯度理查森数计算时，再采用帕斯奎尔-特纳尔方法进行稳定度分级；若稳定度等级为中性、较稳定和
5.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S32中风向与浓度判定为对经过稳健局部回归筛分及大气稳定度判定后的剩余CO2或CH4浓度观测值作出的判定，其为结合CO2或CH4观测同期逐时风向数据，根据计算CO2或CH4的逐月逐风向平均浓度逐月十六风向平均浓度逐月十六风向浓度标准差σm,1-16，对于m月n风向，若则将该月该风向的CO2或CH4观测浓度值筛分为局地值。
6.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S32中风速判定为经过稳健局部回归筛分、大气稳定度判定及风向与浓度判定后，对剩余CO2或CH4浓度观测值进一步基于风速阈值进行判定；结合CO2或CH4观测同期逐时风速数据，将风速小于1.5m/s的时刻所对应的CO2或CH4观测浓度值筛分为局地值。
7.根据权利要求1所述的一种大气CO2和CH4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤S32中异常值判定为经过稳健局部回归筛分、大气稳定度判定、风向与浓度判定及风速判定后，针对剩余CO2或CH4浓度观测值，根据逐月计算平均值逐月计算标准差σm，对于某时刻，若则将该时刻数据筛分为局地值，最终剩余数据则为CO2或CH4浓度本底值。
...【技术特征摘要】
1.一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤s2中数据完整率的计算处理为co2和ch4浓度观测数据的时间分辨率为逐小时，总数据及逐月数据完整率均需达到95％以上；且计算数据完整率时不统计由于仪器故障、停机、系统维护造成的缺测。
3.根据权利要求1所述的一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤s2中逐月逐风向温室气体平均浓度为基于观测时段内co2或ch4浓度观测数据以及风向数据，逐月计算与十六个方位风向对应的co2或ch4平均浓度，其计算方法为：
4.根据权利要求1所述的一种大气co2和ch4本底浓度的综合筛分方法，其特征在于，所述步骤s32中大气稳定度判定为对经过稳健局部回归筛分后剩余co2或ch4浓度观测值所进行的判定，其为先基于梯度理查逊数的计算及稳定度判定方案对大气稳定度进行等级划分，在气象数据无法满足梯度理查森数计算时，再采用帕斯奎尔-特纳尔方法进行稳定度分级；若稳定度等级为中性、较稳定和稳定，则将相应时刻的co2或ch4观测数据筛分为局地值；最后在当气象数据无法满足帕斯奎尔-特纳尔稳定度以及梯度理查森数计算，则经验地直接筛选混合较均匀时段的co2或ch4观测数据参与本底筛分，将每...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕，惠品宏，徐家平，乔贺，徐进，徐萌，陈兵，韦芬芬，宗鹏程，
申请(专利权)人：江苏省气候中心，
类型：发明
国别省市：
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