CN109492907A - 基于cmaq模型的空气质量措施评估方法、系统、存储介质和终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法、系统、存储介质和终端，包括排放情景文件生成步骤、评估工程文件编写步骤和程序运行步骤；所述的评估工程文件编写步骤包括以下子步骤：S21：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域设置；S22：气象场模拟：使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果转换；S23：编写评估工程文件。本发明建立了基于Brute‑Force方法的措施评估体系，通过评估工程文件的方式实现情景模拟的流程控制和数据管理，极大程度简化了基于空气质量模型的措施评估技术。
Description
技术领域
本发明涉及基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法、系统、存储介质和终端。
背景技术
空气质量模式已成为我国大气污染防治相关科研工作的重要工具之一，可用于进行空气质量措施响应评估，用以定量明确不同污染管控措施对污染物浓度削减的作用，应用尺度可覆盖国家措施评估、省级措施评估、市级措施评估、乡镇级措施评估，并能够实现单点、单源的措施评估工作。
目前国内外基于空气质量模型的评估方法主要包括两类，通过Brute-Force法和直接去耦法，前者即为灭灯法，是经典的响应评估方法，后者为近几年发展起来的新方法，以模型直接计算响应矩阵的方式获得不同排放削减量的浓度削减关系。
Brute-Force方法物理意义明确，假设污染物浓度的变化与排放强度的变化直接相关，改变模型的排放数据输入并模拟即可得到对应的大气污染物浓度变化，具有数据处理简单、排放清单编制直观等优点，其缺点为计算量大，由于需要分别计算背景情景(通常称为零情景)和措施情景，需要利用空气质量模型进行多次模拟，计算次数与设计的情景数量直接相关，且受非线性响应的影响，进行控制类评估的过程中需要取不同的控制系数方能得到完整的控制曲线。
直接去耦法利用空气质量模型的去耦模块进行计算，通过对排放源进行标记，在空气质量模拟的过程中分别计算不同排放源的敏感系数矩阵，从而得到不同排放源的贡献率，并计算不同控制措施下对应的污染物浓度削减情况，其优点在于对非线性响应的污染物具有较科学的评估结果，并且可在一次模拟中得到多个排放源类别、排放区域的贡献，其缺点主要为技术门槛较高，对模型使用人员的专业知识水平具有非常高的要求，且模型数据前处理困难，灵活性低，在城市级尺度上开展业务评估工作的难度较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法、系统、存储介质和终端。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，包括排放情景文件生成步骤、评估工程文件编写步骤和程序运行步骤；所述的排放情景文件生成步骤包括以下子步骤：
S11：收集污染管控措施；
S12：量化污染管控措施：对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并按照一定的规律(如按管控措施采取的部门、按不同行业类别)设计情景；
S13：根据设计的编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整；其中所述的情景文件包括三部分：第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序；第二部分为路径设置，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径；第三部分为对排放清单的操作部分，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分的污染物排列顺序对应；
所述的评估工程文件编写步骤包括以下子步骤：
S21：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置；
S22：气象场模拟：调用天气研究与预报模型WRF进行气象模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果的转换；
S23：编写评估工程文件，所述的评估工程文件包括模拟起止时间、本次情景模拟是否需要热启动、本次模拟的名称、排放情景文件的名称、情景运行的模拟区域Domain、是否需要对外层区域进行模拟、是否对结果进行打包存储、是否中断后继续模拟；
所所述的程序运行步骤基于排放情景文件和评估工程文件，实现空气质量模型的自动化模拟和数据处理，具体步骤包括包括：
调用步骤S13中得到排放情景文件得到情景清单，调用稀疏矩阵排放模型SMOKE生成网格化排放清单，调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理；根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
进一步地，所述的方法通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
进一步地，在程序运行步骤中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
进一步地，在步骤S22中，采用命令D1WM实现。
本发明还提供基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，包括排放情景文件生成模块、评估工程文件编写模块和程序运行模块；所述的排放情景文件生成模块包括：
污染管控措施量化单元：用于对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并设计情景；
文件编辑单元：用于根据设计的情景编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整；其中所述的情景文件包括三部分：第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序；第二部分为路径设置，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径；第三部分为对排放清单的操作部分，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分的污染物排列顺序对应；
所述的评估工程文件编写模块包括：
参数设置单元：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置；
气象场模拟单元：调用天气研究与预报模型WRF进行气象模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果的转换；
评估工程文件编写单元：编写评估工程文件；所述的评估工程文件包括模拟起止时间、本次情景模拟是否需要热启动、本次模拟的名称、排放情景文件的名称、情景运行的模拟范围Domain、是否需要对外层区域进行模拟、是否对结果进行打包存储、是否中断后继续模拟；
所述的程序运行模块基于排放情景文件和评估工程文件，实现空气质量模型的自动化模拟和数据处理，具体包括：
调用文件编辑单元中得到排放情景文件得到情景清单，调用稀疏矩阵排放模型SMOKE生成网格化排放清单，调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理；根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
进一步地，所述的系统通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
进一步地，在程序运行模块中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
进一步地，在气象场模拟单元中，采用命令D1WM实现。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
本发明还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
本发明的有益效果是：
(1)本发明建立了基于Brute-Force方法的措施评估体系，即认为措施产生的浓度削减与污染物排放的削减直接相关，在数据后处理完成后，通过对不同排放情景的模拟浓度进行对比，得到措施的效果评估，通过评估工程文件的方式实现情景模拟的流程控制和数据管理，极大程度简化了基于空气质量模型的措施评估技术。
(2)本发明开发了一种简单的情景清单处理方法，利用EMISPRO模块读取排放情景文件，直接对原始排放清单进行削减或增加，同时利用SMOKE模型时间排放清单的时空分布处理，可以脱离GIS工具或数据库工具对排放清单进行调整，以配合空气质量模型实现措施评估工作。
(3)本发明将CMAQ模型进行整合简化，使用一个命令即可实现空气质量模拟，提高工作效率的同时，降低模型应用门槛，从而利于该项技术在城市层面的推广。
附图说明
图1为实施例1的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，该方法用于对排放清单进行调整，以配合空气质量模型实现措施评估工作。
具体地，如图1所示，所述的方法包括排放情景文件生成步骤、评估工程文件编写步骤和程序运行步骤。其中，排放情景文件生成步骤和评估工程文件编写步骤为并列步骤，完成后再执行程序运行步骤。
其中，所述的排放情景文件生成步骤包括以下子步骤：
S11：收集污染管控措施。
S12：根据设计的情景量化污染管控措施：对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并按照一定的规律(如按管控措施采取的部门、按不同行业类别)设计情景。
比如，在本实施例的其中一个优选方案中，如实施机动车尾号限行(即步骤S11中的污染管控措施)后，结合道路拥堵指数的变化对造成的道路机动车排放削减进行定量，认为尾气中污染物排放减少7％。
S13：编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整。
在本实施例中，排放清单的调整通过EMISPRO模块程序读取情景文件实现，情景文件的格式如下：
[POLLUTANT SETUP]
VOC NOX CO SO2 PM10 PM2_5 NH3
[IN-OUT-DIR SETUP]
/home/lcw/doc/Exec/cmaqexec/EMISPRO2016/RAW/
/home/lcw/doc/Exec/cmaqexec/INV2016/
[PROCESS SETUP]
M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/001_QTZZ_PJX.dat|*
M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/002_QTZZ_QLS.dat|*
M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/003_QTZZ_SLX.dat|*
M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/004_QTZZ_XJX.dat|*
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M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/007_QTZZ_JTX.dat|*
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M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/010_QTZZ_WHQ.dat|*
M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0|POINT/011_QTZZ_CHQ.dat|*
……
其中，如上所示，所述的情景文件包括三部分：
第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序。
如上所示，本实施例中的排放清单中污染物的排列顺序为VOC NOX CO SO2 PM10PM2_5 NH3，由于格式要求因此没有做下标处理。并且，该顺序与第三部分的污染物操作符对应，后续会进行说明。
第二部分为路径设置[IN-OUT-DIR SETUP]，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径。
如上所示，本实施例中的第一行是输入清单路径，通常为原始清单存放路径，即/home/lcw/doc/Exec/cmaqexec/EMISPRO2016/RAW/；第二行为输出数据路径，为CDSMOKE排放模型的输入数据存放路径，用于模拟得到网格化四维(X-Y-Z-T)排放清单，即/home/lcw/doc/Exec/cmaqexec/INV2016/。
第三部分为对排放清单的操作部分[PROCESS SETUP]，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分中的污染物排列顺序对应。
具体地，在本实施例中，每行以“|”符号分隔。
第一部分为排放清单不同污染物的操作符，即M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0 M1.0M1.0；第二部分为排放清单文件，按不同排放源类别和区县排列，每行代表一个特定的排放清单文件，即POINT/001_QTZZ_PJX.dat；第三部分为排放源ID，可用“*”指代所有排放源，或采用具体的点源排放源ID，以逗号分隔，用于实现多个点源的评估。
另外，在本实施例中，清单操作符包括三类，用M代表乘法，A代表加法，R代表替换，后跟具体的操作数值，例如对机动车排放进行7％的削减，仅需对机动车排放对应的清单文件进行M0.93的操作即可。
将EMISPRO模块运行于命令行下，运行方式为./EMISPRO CASE.ARG，情景文件名称作为命令行参数传入程序，将不同污染物排放按操作符进行操作后输出到模型清单存放路径，当不加命令行参数时，EMISPRO模块将模型使用的排放清单还原为原始清单。
所述的评估工程文件编写步骤包括以下子步骤：
S21：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置。
具体地，在本实施例中，config文件的内容如下表所示：
通过模拟参数的修改，可以对模型采用的理化方案进行调整，从而获得更好的模拟结果，无需对模型核心进行操作。
S22：气象场模拟：调用WRF模型实现气象场数值模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果向CMAQ模型的格式转换；
S23：编写评估工程文件。具体地，在本实施例中，评估工程文件示例如下：
PROJ_TIME:20171001-20171101
SPIN_TIME:T,20170925-20171001
PROJ_NAME:201710
CASENAMES:00,01,02
CASERUDOM:2,3,3
IFRUNDOM1:F,F,F
IFRUNBCON:F,F,F
ICOMPRESS:T
STARTFROM:1
所述的评估工程文件包括：
第一行是模拟起止时间PROJ_TIME；
第二行是本次情景模拟是否需要热启动SPIN_TIME，若需要，则会按照设置的时间对模型进行初始化，利用热启动模拟研究时段的第一个小时的大气污染物浓度分布；
第三行是本次模拟的名称PROJ_NAME，后续将从该路径读取情景文件，并使用该名称对模拟结果、数据提取结果进行打包存储；
第四行是排放情景文件的名称CASENAMES，本例则包括三个评估情景：零情景00、措施评估情景01、02；
第五行是情景运行的范围Domain CASERUDOM；
第六行IFRUNDOM1和第七行IFRUNBCON是是否需要对外层区域进行模拟，当涉及区域联防联控时，情景文件包括城市Domain以外的排放削减时，需要进行Domain1的模拟，并将模拟产生的影响以边界条件(BCON)的形式传入城市Domain，即需要将IFUNDOM1和IFRUNBCON设置为T；
第八行是是否对结果进行打包存储ICOMPRESS；
第九行是是否中断后继续模拟STARTFROM，并设置模拟开始的情景编号。
所述的程序运行步骤包括：
S3：利用EMISPRO模块调用步骤S13中得到排放情景文件得到情景清单、调用稀疏矩阵排放模型(SMOKE)生成网格化排放清单、CDAQS模块调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理。根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
在步骤S3中实现对评估情景的统一管理，利用工程文件实现模拟情景的管理和控制，分别调用EMISPRO处理情景清单(即步骤S13)、调用SMOKE模型生成网格化排放清单、调用CDAQS模块实现空气质量的数值模拟，并完成数据后处理，对每个情景进行数值模拟后，即可得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果，由于气象模型的结果作为空气质量模拟的驱动数据，无需针对情景进行变化，故需要预先使用完成气象模拟。
另外，在本实施例中，所述的方法还包括一个在程序运行步骤之后的数据归档步骤，如图1所示，所述的数据归档步骤按情景对模拟结果进行归档，从而实现数据分析；每个情景模拟后，可得到如下结构的目录：
由于基于Brute-Force方法进行评估，所有情景模拟得到污染物浓度数据均需要与00情景所得浓度进行作差运算，即得到该情景的贡献浓度。
更优地，在本实施例中，所述的方法通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
集成系统运行过程中，首先需要指定Domain，随后即可按照需要提供不同的参数，如在程序运行步骤中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
另外，在步骤S22中，采用命令D1WM实现；在步骤S23中，需要使用文本编辑器自行编辑。
实施例2
本实施例提供基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，具有与实施例1中相同的发明构思。具体地，所述的系统包括排放情景文件生成模块、评估工程文件编写模块和程序运行模块；
所述的排放情景文件生成模块包括：
污染管控措施量化单元：用于对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并设计情景；
文件编辑单元：用于根据设计的情景编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整；其中所述的情景文件包括三部分：第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序；第二部分为路径设置，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径；第三部分为对排放清单的操作部分，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分的污染物排列顺序对应；
所述的评估工程文件编写模块包括：
参数设置单元：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置；
气象场模拟单元：调用天气研究与预报模型WRF进行气象模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果的转换；
评估工程文件编写单元：编写评估工程文件；所述的评估工程文件包括模拟起止时间、本次情景模拟是否需要热启动、本次模拟的名称、排放情景文件的名称、情景运行的模拟范围Domain、是否需要对外层区域进行模拟、是否对结果进行打包存储、是否中断后继续模拟；
所述的程序运行模块基于排放情景文件和评估工程文件，实现空气质量模型的自动化模拟和数据处理，具体包括：
调用文件编辑单元中得到排放情景文件得到情景清单，调用稀疏矩阵排放模型SMOKE生成网格化排放清单，调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理；根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
对应地，在本实施例中，所述的系统通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
对应地，在本实施例中，在程序运行模块中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
对应地，在本实施例中，在气象场模拟单元中，采用命令D1M实现。
本发明实施例提供的基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统中相关部分的说明请参见本发明实施例1提供的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法中对应部分的详细说明，在此不再赘述。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应的技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
实施例3
基于实施例1的实现，本实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行实施例1中所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例4
基于实施例1的实现，本发明还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行实施例1中所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本发明所提供的所有实施例中，应该理解到，所揭露装置、系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，其特征在于：包括排放情景文件生成步骤、评估工程文件编写步骤和程序运行步骤；所述的排放情景文件生成步骤包括以下子步骤：
S11：收集污染管控措施；
S12：量化污染管控措施：对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并设计情景；
S13：根据设计的情景编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整；其中所述的情景文件包括三部分：第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序；第二部分为路径设置，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径；第三部分为对排放清单的操作部分，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分的污染物排列顺序对应；
所述的评估工程文件编写步骤包括以下子步骤：
S21：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置；
S22：气象场模拟：调用天气研究与预报模型WRF进行气象模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果的转换；
S23：编写评估工程文件，所述的评估工程文件包括模拟起止时间、本次情景模拟是否需要热启动、本次模拟的名称、排放情景文件的名称、情景运行的模拟区域Domain、是否需要对外层区域进行模拟、是否对结果进行打包存储、是否中断后继续模拟；
所述的程序运行步骤基于排放情景文件和评估工程文件，实现空气质量模型的自动化模拟和数据处理，具体步骤包括：
调用步骤S13中得到排放情景文件得到情景清单，调用稀疏矩阵排放模型SMOKE生成网格化排放清单，调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理；根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
2.根据权利要求1所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，其特征在于：所述的方法通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
3.根据权利要求2所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，其特征在于：在程序运行步骤中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
4.根据权利要求2所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法，其特征在于：在步骤S22中，采用命令D1WM实现。
5.基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，其特征在于：包括排放情景文件生成模块、评估工程文件编写模块和程序运行模块；
所述的排放情景文件生成模块包括：
污染管控措施量化单元：用于对不同的污染管控措施进行量化，明确不同污染管控措施对排放源的削减比例，并设计情景；
文件编辑单元：用于根据设计的情景编辑情景文件，并根据所述削减比例对排放清单进行调整；其中所述的情景文件包括三部分：第一部分为POLLUTANT SETUP，用于设置排放清单中污染物的排列顺序；第二部分为路径设置，包括为原始排放清单存放路径的输入清单路径、以及排放清单的输出数据路径；第三部分为对排放清单的操作部分，多个排放清单的操作部分之间以分隔符进行分隔，而每个排放清单的操作部分包括对排放清单中不同污染物的操作符、排放清单文件名、排放源ID，其中所述的不同污染物的操作符与第一部分的污染物排列顺序对应；
所述的评估工程文件编写模块包括：
参数设置单元：利用config文件修改整个模拟过程中涉及的参数，包括模拟时段设置、WRF模型微物理参数设置、CMAQ模型光化学模块和沉降模块的设置、以及模拟区域Domain设置；
气象场模拟单元：调用天气研究与预报模型WRF进行气象模拟，使用气象化学接口模块MCIP来进行气象模拟结果的转换；
评估工程文件编写单元：编写评估工程文件；所述的评估工程文件包括模拟起止时间、本次情景模拟是否需要热启动、本次模拟的名称、排放情景文件的名称、情景运行的模拟范围Domain、是否需要对外层区域进行模拟、是否对结果进行打包存储、是否中断后继续模拟；
所述的程序运行模块基于排放情景文件和评估工程文件，实现空气质量模型的自动化模拟和数据处理，具体包括：
调用文件编辑单元中得到排放情景文件得到情景清单，调用稀疏矩阵排放模型SMOKE生成网格化排放清单，调用CMAQ模型实现空气质量的数值模拟，并进行数据后处理；根据设计的情景完成数值模拟后，即得到每个情景对应措施在污染物浓度下降上的效果。
6.根据权利要求5所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，其特征在于：所述的系统通过对CMAQ模型进行集成以简化模型运行流程，即通过动态生成脚本的方式实现不同模型的调用，通过不同的命令行参数实现对不同模块的调用，参数包括：
D表示指定Domain，通过后跟数字实现；
W表示运行天气研究与预报模型WRF模型完成气象场模拟，采用此参数时，自动忽略Domain设置，对所有Domain进行气象模拟；
M表示运行气象化学接口MCIP模块生成CMAQ模型所需的气象场数据；
S表示运行稀疏矩阵排放SMOKE模型生成CMAQ模型所需的netCDF格式四维排放数据；
I表示调用初始场生成模块ICON生成模型所需的初始场；
B表示调用边界场生成模块BCON生成模型所需的边界场；
J表示调用净空光解率计算模块JPROC生成模型所需的净空光解率数据；
C表示调用化学传输模型CCTM完成空气质量模拟；
O表示组合模型组分，进行必要的单位转换，得到我国AQI计算方法所需的不同污染物浓度数据。
7.根据权利要求6所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，其特征在于：在程序运行模块中，采用命令D1MSIBJCO实现；而对于排放清单的生成则采用命令D1S实现。
8.根据权利要求6所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估系统，其特征在于：在气象场模拟单元中，采用命令D1WM实现。
9.一种存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1至4中任一项所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
10.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至4中任一项所述的基于CMAQ模型的空气质量措施评估方法的步骤。
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