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申请/专利权人：南京气象科技创新研究院;南京智汇环境气象产业研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种基于三维数值模式的空气质量长期预测方法，包括以下步骤：首先获取目标区域的气象资料、地形资料和污染源排放清单，并通过WRF‑Chem模式得到空气污染物浓度模拟值，通过以对比区间气象要素或污染物的变化速率反推得到预测区间的相对预测值，并基于起点年份数值和偏差系数对相对预测值进行修正提高准确率。本发明基于GFS气象资料的预测计算和WRF‑Chem数值模式的模拟结果，实现了未来长期空气污染物浓度的预测，进一步提升了数值模式模拟结果的时间尺度，实用性强。

主权项：1.一种基于三维数值模式的空气质量长期预测方法，其特征在于包括以下步骤：S1，获取模拟区域的气象资料、地形资料，以及人为源和自然源排放清单，并基于WRF-Chem模式模拟得到空气污染物浓度模拟值；S2，确定长期预报的时间尺度（1）以预测当年作为预测起点年份y，确定预测时长为N年后，得到预测区间为y至y+N年；（2）以预测起点年份y为起点，向前追溯N年至第y-N年，得到对比区间为y-N至y年；（3）采集预测区间和对比区间的空气污染数据的观测数据集OBS，、气象要素的观测数据集M，；并基于步骤S1的资料，得到预测区间和对比区间的空气污染数据的模拟数据集SIM,、气象要素的预测数据集F,；其中，下角标i表示气象要素和污染源的编号，下角标y表示年份编号，N表示预测时长为N年；S3，计算预测年份的气象资料（1）通过下式，计算得到第N年后的气象资料观测值， ，式中，表示编号为i的气象要素在起点后的第N年的相对观测值，表示编号为i的气象要素在起点前的第n年的相对观测值，并由下式计算得到， ，式中，表示编号为i的气象要素在起点前的第n年的观测值，m表示气象要素同期数据采样时间距离序号，M表示气象要素观测值同期数据的采样选择总数；（2）通过下式，计算得到第N年的GFS气象资料预测值， ，式中，表示编号为i的气象要素在起点后的第N年的相对预测值，表示编号为i的气象要素在起点前的第n年的相对预测值，表示编号为i的气象要素在起点前的第n年的预测值，p表示气象要素同期数据采样时间距离序号，P表示气象要素预测值同期数据的采样选择总数；（3）通过下式，进一步得到GFS气象资料中实测值的气象要素与观测值的偏差系数， ，式中，表示总体偏差系数，表示第k个气象站的编号为i的气象要素在对比区间的N年中GFS资料与时间观测值的偏差系数，K为气象站的总数；（4）通过将对比区间年份的气象要素i的预测值通过观测值进行替换修正，从而得到气象要素i的预测校准值， ， 表示第N年的GFS气象资料中气象要素的预测校准值；S4，计算预测年份的空气污染物浓度预测值（1）从GFS资料中获取到第y-N年到第y年的空气污染数据实测值OBSj,y-N，以及空气污染物浓度j的模拟值SIMj,y-N；（2）对于第k个气象站，空气污染物j在对比区间的N年中，模式模拟值与观测值的偏差系数通过下式计算得到， ，式中，SIMj,y-N表示编号为j的空气污染物浓度在起点前的第n年的相对模拟值；OBSj,y-N表示编号为j的空气污染物浓度在起点前的第n年的观测值；N表示预测时长为N年；进一步，通过下式得到编号为j的空气污染物浓度的总体偏差系数， ，式中，表示对于第k个气象站，空气污染物j在对比区间的N年中模拟值与观测值的偏差系数；（3）通过将对比区间年份的编号为j的空气污染物浓度的模拟值通过观测值进行替换修正，从而得到编号为j的空气污染物浓度的模拟校准值， 。

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