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申请/专利权人：中国环境监测总站;北京清创美科环境科技有限公司

摘要：本发明涉及一种快速模拟PM2.5浓度值的方法，属于环境保护技术领域，解决了现有技术中计算资源需求量大、运行时间较长的技术问题。包括：S1、获取待模拟区域全年度逐小时的污染物排放量；S2、将逐小时的污染物排放量输入WRF‑CMAQ模型，模拟所述待模拟区域的大气扩散的物理和化学过程，得到逐小时的气象数据和污染物浓度数据；S3、基于所述气象数据计算物理过程的简化表征数据，基于所述污染物浓度数据计算化学过程的简化表征数据；S4、根据物理过程的简化表征数据和化学过程的简化表征数据拟合快速模拟模型；S5、将待模拟区域全年度污染物排放总量输入所述快速模拟模型中，输出待模拟区域的PM2.5年平均浓度值。本发明节省了计算资源，缩短了模型运行时间。

主权项：1.一种快速模拟PM2.5浓度值的方法，其特征在于，包括：S1、获取待模拟区域全年度逐小时的污染物排放量；S2、将逐小时的污染物排放量输入WRF-CMAQ模型，模拟所述待模拟区域的大气扩散的物理和化学过程，得到逐小时的气象数据和污染物浓度数据；S3、基于所述气象数据计算物理过程的简化表征数据，基于所述污染物浓度数据计算化学过程的简化表征数据，包括：提取所述气象数据的气象变量和污染物浓度数据的化学变量，所述气象变量包括风场信息、温度、边界层高度、层高、摩擦系数、地表热通量、气团密度、位温、云占比、气压、雨水混合比、云水混合比、土地类型和地面辐射，所述化学变量包括羟基自由基浓度、过氧化氢浓度、人为二次有机物及前体物浓度、氮氧化物浓度、硝酸盐浓度、氨气浓度和铵盐浓度；根据大气垂直结构，将所述气象变量和化学变量映射到相同的垂直层上；根据经过映射后的气象变量，计算物理过程的简化表征数据；根据映射后的化学变量，计算化学过程的简化表征数据；其中，所述根据经过映射后的气象变量，计算物理过程的简化表征数据，包括：根据所述风场信息中水平和垂直方向上U、V、W三个风速变量，分别进行平均和偏差计算，计算过程中保留风向信息，得到年平均平流系数；根据所述边界层高度、层高、摩擦系数、地表热通量、气团密度和位温计算年平均对流系数；根据所述边界层高度和层高计算年平均混合系数，年平均混合系数包括向上对流混合系数和向下混合系数，向上对流混合系数表示为：，其中，表示涡流扩散系数，h表示边界层高度，表示i层的层高；，k为卡曼常数，为摩擦系数，，为monin-obukov长度，表示地面层平均温度，向下对流混合系数表示为：；根据所述云占比、雨水混合比、气团密度、层高、气压、摩擦系数、土地类型和地面辐射计算年平均沉降速率，年平均沉降速率包括湿沉降速率和干沉降速率，湿沉降速率表示为：，其中，表示雨水混合比、表示气团密度，表示云占比，表示下落距离，和表示经验常数，通常为0.52和5000；干沉降速率可通过阻抗模型法计算，表示为：，其中，表示空气阻抗，表示边界层阻抗，表示地表阻抗；所述根据映射后的化学变量，计算化学过程的简化表征数据，包括：根据所述羟基自由基浓度、过氧化氢浓度、云水混合比、气压和温度计算年平均氧化率，表示为：，其中，表示单位体积的摩尔质量，和表示速率常数，t为温度；根据所述人为二次有机物及前体物浓度计算VOCs和SOA年平均分配比；根据所述氮氧化物浓度和硝酸盐浓度计算和年平均分配比；根据所述氨气浓度和铵盐浓度计算和年平均分配比，表示为：，其中，表示两个时间步长之间颗粒态污染物浓度的变化量，表示两个时间步长之间气态污染物浓度的变化量；S4、根据物理过程的简化表征数据和化学过程的简化表征数据拟合快速模拟模型；S5、将待模拟区域全年度污染物排放总量输入所述快速模拟模型中，输出待模拟区域的PM2.5年平均浓度值。

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