[发明专利]一种结合AOD和气象参数的PM2.5浓度拟合方法

说明书

本发明公开一种结合AOD和气象参数的PM_2.5浓度拟合方法，将MOD04_3K气溶胶产品提取不同时间的有效区域AOD数据；以像元中心为代表值得到研究点位各个不同时间的AOD插值数据；以区域AOD数据获取时间为准，获取研究点位的对应时间前1小时的气象条件参数小时数据、PM_2.5质量浓度小时数据；以研究点位的AOD、气象条件参数作为输入变量，PM_2.5质量浓度为输出变量，建立人工神经网络模型并训练；以研究点位今后实际得到的AOD数据和临近前1小时的气象条件参数作为输入变量，得到PM_2.5质量浓度的模拟值。本发明能有效提供PM_2.5质量浓度的模拟值与实测值之间的相关系数，为今后的PM_2.5质量浓度预报的产品化应用奠定基础。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种结合AOD和气象参数的PM_2.5浓度拟合方法。

背景技术

现阶段获得PM_2.5质量浓度的方法主要是集中在地面监测，通过地面监测点合理的分布，标准化的监测、检测手段可以获取区域的PM_2.5质量浓度数据。但是，在没有设置地面监测站的广大地区，无论是科学研究还是环保工作都面临无PM_2.5质量浓度数据可用的尴尬境地。为解决这一问题，广大学者尝试采用覆盖面广的卫星遥感数据进行的PM_2.5质量浓度预测，已经发现卫星遥感数据反演得到的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth，AOD)和PM_2.5质量浓度之间存在一定的相关关系。

建立AOD和PM_2.5质量浓度的关系模型是解决问题的基础，希望能得到相关系数越接近1的模型越好。但是，Engle-Cox等利用MODIS气溶胶产品与美国地面监测站点的PM_2.5浓度数据，建立不同时间尺度(日均值与小时平均值)的相关性分析，得到的R²分别为0.44与0.40；Wang等分析美国阿拉巴马州Jefferon地区地面站点的PM_2.5小时质量浓度数据与MODIS AOD产品的相关性，相关系数为0.76；Remer L A等利用全球自动观测网的太阳光度计测到的AOD与卫星遥感经过反演算法的气溶胶产品数据进行相关性分析，二者的相关系数也仅达到0.8。

发明内容

本发明结合AOD和气象参数进行PM_2.5质量浓度模拟，提出一种模拟效果更好的关系模型，使其PM_2.5质量浓度模拟值与实测值之间相关系数提高到0.9以上。

具体的技术方案为：

一种结合AOD和气象参数的PM_2.5浓度拟合方法，包括以下步骤：

(1)从NASA(美国国家宇航局)官网下载MODIS日气溶胶光学厚度数据产品MOD04_3K，版本为C006的Level-2气溶胶日产品集，空间分辨率为3km×3km，将获取的MOD04_3K气溶胶产品以HDF-4格式保存，再利用交互式数据语言编程提取包含研究点位在内的区域AOD数据，要求剔除各种影响因素之后提取40个以上不同时间的有效AOD数据。

(2)将提取的区域AOD数据以像元中心为代表值，采用克里金插值法得到研究点位各个不同时间的AOD插值数据。

(3)以区域AOD数据获取时间为准，通过地面气象观测站获取研究点位对应时间前1小时的温度、压强、湿度等气象条件参数小时数据；通过地面空气监测站获取研究点位对应时间后1小时的PM_2.5质量浓度小时数据。