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申请/专利权人:哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)
摘要:本发明公开了考虑粒子混合态的有机气溶胶吸湿性参数反演方法及系统,方法包括:S1.收集预定时间段内的仪器观测数据;S2.对仪器观测数据进行处理,得到同化后数据和解析后数据;S3.基于粒子吸湿增长因子的概率分布函数判断粒子混合态,粒子混合态包括:外混结构粒子和准内混结构粒子;S4.对外混结构粒子结合同化后数据和解析后数据建立基于混合态的有机气溶胶吸湿性参数反演方法并进行反演;S5.对准内混结构粒子采用传统有机气溶胶吸湿性参数反演方法进行反演。本发明具有普适性,可以提高OA吸湿特性认识及后续环境气候效应评估的准确性,为气候模式中参数的改进提供依据。
主权项:1.考虑粒子混合态的有机气溶胶吸湿性参数反演方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.收集预定时间段内的仪器观测数据,所述仪器观测数据包括:吸湿性串联差分迁移率分析仪得到的粒子吸湿增长因子的概率分布函数、气溶胶质谱仪得到的气溶胶质量浓度数据、扫描电迁移粒径分析仪得到的气溶胶粒径谱分布数据和黑碳仪得到的黑碳质量浓度数据,其中所述气溶胶质量浓度数据包括:无机气溶胶质量浓度数据和有机气溶胶质量浓度数据;S2.对所述仪器观测数据进行处理,得到同化后数据和解析后数据;S3.基于所述粒子吸湿增长因子的概率分布函数判断粒子混合态,所述粒子混合态包括:外混结构粒子和准内混结构粒子;S4.对所述外混结构粒子结合所述同化后数据和所述解析后数据建立基于混合态的有机气溶胶吸湿性参数反演方法并进行反演;S5.对所述准内混结构粒子采用传统有机气溶胶吸湿性参数反演方法进行反演;所述S2中处理的方法包括:对所述观测数据进行校正及同化,使数据的时间分辨率统一,得到所述同化后数据;使用正交矩阵因子分解法对所述有机气溶胶质量浓度数据进行解析,得到所述解析后数据;所述解析后数据包括:一次有机气溶胶质量浓度数据和二次有机气溶胶质量浓度数据;所述外混结构粒子包括所述吸湿增长因子的概率分布函数以近疏水或弱吸湿模态为主的结构,还包括所述吸湿增长因子的概率分布函数的弱吸湿模态与强吸湿模态峰值相当的结构;所述准内混结构粒子包括所述吸湿增长因子的概率分布函数以强吸湿模态为主的结构,还包括仅有一个强吸湿模态的结构;所述S4包括:基于所述粒子吸湿增长因子计算气溶胶粒子的吸湿性参数: 其中,Gf为气溶胶粒子吸湿增长因子,RH为设定的相对湿度,Dd为粒子的干粒径,σsa为溶液空气的表面张力,R为通用气体常数,T为绝对温度,Mw为水的分子量,ρw为水的密度;基于所述气溶胶粒子的吸湿性参数计算所述外混结构粒子的数浓度占比: 其中,NF为外混结构粒子的数浓度占比,a和b为外混结构粒子吸湿性参数的上下边界,cκ,Dd为吸湿性参数的概率分布函数;基于所述外混结构粒子的数浓度占比计算所述外混结构粒子的分粒径质量数据: 其中,Dp为气溶胶粒子的电迁移粒径,ρ为气溶胶粒子的有效密度,nEx-BC为测量到的外混黑碳的数浓度,nEx-POA为测量到的外混一次有机气溶胶的数浓度;基于所述分粒径质量数据拟合得到对数正态质量谱分布,并基于所述对数正态质量谱分布计算所述外混结构粒子的质量浓度: 其中,MEx-BC为粒径范围在1μm的外混黑碳的质量浓度,MEx-POA为粒径范围在1μm的外混一次有机气溶胶的质量浓度;将测得的黑碳总质量浓度和一次有机气溶胶的总质量浓度减去所述外混结构粒子的质量浓度,得到内混结构粒子的质量浓度:MIn-BC=MBC-MEx-BCMIn-POA=MPOA-MEx-POA其中,MIn-BC为内混黑碳的质量浓度,MIn-POA为内混一次有机气溶胶的质量浓度,MBC为测得的黑碳总质量浓度,MPOA为测得的一次有机气溶胶的总质量浓度;计算分粒径强吸湿模态的吸湿性参数,并基于所述分粒径强吸湿模态的吸湿性参数计算强吸湿模态总气溶胶的吸湿性参数: 其中,κi_MH为分粒径强吸湿模态的吸湿性参数; 其中,κMH-bulk为强吸湿模态总气溶胶的吸湿性参数,Ni为粒子数浓度,NFi_MH为强吸湿模态粒子数浓度占比,Ni_MH为i粒径下强吸湿模态粒子数浓度;基于所述外混结构粒子的质量浓度和所述内混结构粒子的质量浓度计算气溶胶中单个组分的体积分数;基于所述强吸湿模态总气溶胶的吸湿性参数和所述气溶胶中单个组分的体积分数计算得到强吸湿模态有机气溶胶吸湿性参数和二次有机气溶胶吸湿性参数,完成反演:κorg=κMH-bulk-εinorgκinorg-εIn-BCκBCεorgκSOA=κMH-bulk-εinorgκinorg-εIn-POAκPOA-εIn-BCκBCεSOA其中,κorg为有机气溶胶吸湿性参数,εorg为有机气溶胶体积分数,κSOA为二次有机气溶胶吸湿性参数,εSOA为二次有机气溶胶体积分数,κinorg为无机气溶胶吸湿性参数,εinorg为无机气溶胶体积分数,κPOA为一次有机气溶胶吸湿性参数,εIn-POA为内混一次有机气溶胶体积分数,κBC为黑碳吸湿性参数,εIn-BC为内混黑碳体积分数。
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百度查询: 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 考虑粒子混合态的有机气溶胶吸湿性参数反演方法及系统
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