1.一种动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,包括:获取目标区域小时分辨率的中尺度背景气象输入数据,以及所述目标区域的亚城市级分辨率的地表空气动力学阻抗地图;包括:获取所述目标区域的地理信息数据,所述地理信息数据包括水体分布、城市冠层参数、建筑物分布、植被覆盖、地形高程以及排放源与点位的经纬度信息;
基于所述地理信息数据构建所述目标区域的三维地理图,并基于所述三维地理图生成初始的空气动力学阻抗地图;
在所述初始的空气动力学阻抗地图中所述目标区域的周围添加缓冲区;
计算所述目标区域内所有格点的空气动力学阻抗值的平均值,并将平均值设定为所述缓冲区的空气动力学阻抗值;
结合所述目标区域及所述缓冲区的空气动力学阻抗值,生成带缓冲区的亚城市级分辨率的地表空气动力学阻抗地图;
基于所述地表空气动力学阻抗地图生成亚城市尺度的静态近地面基础风场;
将所述中尺度背景气象输入数据与所述静态近地面基础风场进行耦合与动态更新,得到所述目标区域内分钟分辨率、百米尺度的近地面动态变化风场及污染物浓度场;包括:获取所述中尺度背景气象输入数据中的背景风速;
基于静风条件及历史风速,采用衰减系数 对所述背景风速进行修正,得到修正后风速;
将所述中尺度背景气象输入数据中的连续风向离散化为有限个风场类型,建立风向与风场类型的映射关系;
将所述静态近地面基础风场插值到与所述目标区域匹配的目标网格分辨率;
根据所述修正后风速计算风场变化的传播速度,并为各网格点确定风场切换的时间标签;
基于所述时间标签,在风场变化的过渡区域内,将新旧风场进行渐进混合;
结合所述地表空气动力学阻抗地图、插值适配后的静态近地面基础风场及预先获取的高空观测数据,采用垂直对数廓线原理及高度插值方法,生成三维空间风场;
获取所述目标区域的气象与污染物浓度观测数据,并结合动态变化风场及污染物浓度场进行资料同化,得到同化后的三维风场分析场;包括:获取雷达环扫实时观测资料;
将所述雷达环扫实时观测资料通过空间插值,生成与模拟网格一致的高空格点风场;
将近地面空气动力学阻抗地图的特征与所述高空格点风场进行逐层融合,在垂直方向上由高到低逐步增强近地面阻抗值对风场的影响权重,最终形成同化后的三维风场分析场;
基于所述同化后的三维风场分析场,对所述目标区域内污染物烟羽的空间分布进行模拟,并定量计算污染物输送通量以及设定污染源对指定受体点位的污染物浓度贡献。
2.根据权利要求1所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,所述获取目标区域小时分辨率的中尺度背景气象输入数据,包括:在实况气象情景下,从中尺度气象与大气化学预报模式获取所述目标区域的背景风速、风向及大气污染物输送浓度;
提取并计算所述目标区域各时刻上风向网格的平均风向风速与污染物浓度平均值,以形成中尺度背景气象输入数据。
3.根据权利要求1所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,所述空气动力学阻抗值的计算公式为:;
其中, 表示目标区域模拟范围所有格点的空气动力学阻抗值的平均值,m代表格点的总行数,n代表格点的总列数,m×n 表示格子的总数量; 表示第 行、第 列格点的空气动力学阻抗值,其中行索引 的取值范围为 1≤ ≤m,列索引 的取值范围为 1≤≤n。
4.根据权利要求1所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,所述基于静风条件及历史风速,采用衰减系数 对所述背景风速进行修正,得到修正后风速,所述修正依据的公式为:;
其中, 为修正后的风速; 为时刻 的风速, 为时刻的风速;
和/或,将所述中尺度背景气象输入数据中的连续风向离散化为有限个风场类型,建立风向与风场类型的映射关系:;
其中, 为风场类型索引,N为预设的风场类型总数, 为实际风向角度, 为四舍五入函数;
和/或,基于所述时间标签,在风场变化的过渡区域内,将新旧风场进行渐进混合,混合公式为: ;
其中, 为混合后的风场, 为风场变化完成后的风场, 为风场变化前原有的风场,β为混合权重因子,表示新、旧风场在混合风场中的相对贡献,取值范围为0‑1;t表示当前时刻; 为风场变化到达当前网格点的时刻, 为预设的完全过渡所需时间。
5.根据权利要求1所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,所述定量计算污染物输送通量,包括:确定所述目标区域内待评估的设定污染源及其排放强度;
基于所述同化后的三维风场分析场模拟所述设定污染源的污染物扩散,得到污染物浓度场;
计算通过指定区域边界的污染物输送通量 ,公式如下:;
其中, 是二维平面目标区域,(i,j)是属于区域 内的所有格点, 是(i,j)格点处的污染物浓度; 是 格点处的风速矢量, 是垂直于 区域的表面的单位法向量, 表示风速矢量与单位法向量的内积; 是 格点的面积。
6.根据权利要求1所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,所述设定污染源对指定受体点位的污染物浓度贡献的计算方法,包括:设定所述目标区域内待评估的设定污染源的排放强度为单位强度;
基于所述同化后的三维风场分析场进行模拟,计算在所述单位强度下,所述指定受体点位的模拟污染物浓度 ,以及所述设定污染源附近的污染物浓度 ;
计算所述设定污染源对所述指定受体点位的浓度贡献系数 ,公式为:。
7.一种动态风场预报驱动的大气污染贡献评估装置,用于实现权利要求1‑6任意一项所述的动态风场预报驱动的大气污染贡献评估方法,其特征在于,包括:获取模块,用于获取目标区域小时分辨率的中尺度背景气象输入数据,以及所述目标区域的亚城市级分辨率的地表空气动力学阻抗地图;
生成模块,用于基于所述地表空气动力学阻抗地图生成亚城市尺度的静态近地面基础风场;
耦合与动态更新模块,用于将所述中尺度背景气象输入数据与所述静态近地面基础风场进行耦合与动态更新,得到所述目标区域内分钟分辨率、百米尺度的近地面动态变化风场及污染物浓度场;
同化模块,用于获取所述目标区域的气象与污染物浓度观测数据,并结合动态变化风场及污染物浓度场进行资料同化,得到同化后的三维风场分析场;
评估模块,用于基于所述同化后的三维风场分析场,对所述目标区域内污染物烟羽的空间分布进行模拟,并定量计算污染物输送通量以及设定污染源对指定受体点位的污染物浓度贡献。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1‑6中任一项所述方法的步骤。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序/指令;
处理器,用于执行所述计算机程序/指令以实现权利要求1‑6中任一项所述方法的步骤。