[发明专利]放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测方法及系统，方法包括：计算气象场数据；提取降雨信息，计算降雨强度；如果降雨强度大于0，则进行Roselle云内沉积的计算；如果降雨强度大于0，根据Mircea模式进行云下沉积的计算；获得放射性核素浓度和沉积结果。本发明在大气传输模拟计算中，提高气象模拟准确性，根据云参数和降雨强度，更合理地预测放射性核素在大气中的迁移行为，包括大气扩散、云内湿沉降、云下湿沉降作用，最终得到更精确的放射性核素空气浓度和地面沉积浓度时空分布结果。

技术领域

本发明是关于一种放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测方法及系统，涉及核应用技术领域。

背景技术

核事故后放射性核素在大气扩散、输运和沉降作用下的时空分布是核事故应急响应和环境影响评估的重要依据，一般通过地面沉积密度和空气中核素的浓度来反映。在事故情况下例如福岛核事故中，因监测站点的限制以及移动监测的人力、物力成本较高，无法完全通过监测建立核素的时空分布。目前为止，对于核事故时空分布的估计与重建，主要通过大气传输数值模拟进行预测和复现。然而核事故可能发生在复杂的气象条件下，福岛事故中铯-137沉积的主要方式就是湿沉积，涉及复杂的成云成雨过程，是目前大气扩散模式预测的难点。因此，提高湿沉积模拟准确性是合理预测和复现核素时空分布的关键之一。

湿沉积主要分为云内沉积和云下沉积两个部分。云内沉积是指放射性核素通过碰撞等作用进入或生成凝结核，并随其增长为云凝结核，再活化成为云核而从大气中去除的过程，因缺少关键气象参数的监测和实验数据，机理性的数值模拟困难。云下沉积主要是通过降水的冲刷作用去除核素的过程，受气象数据影响大。气象数据的不确定性和湿沉积微观过程难以参数化描述是湿沉积模拟的主要问题。

气象数据的不确定性和湿沉积微观过程难以参数化描述是放射性核素湿沉积模拟中亟待解决的两方面问题。可以使用大气传输模型，对事故后放射性核素的传输、沉积进行模拟，但是当前技术缺少云内-气象的在线耦合，不能合理的估计湿沉降过程，导致核素时空分布预测存在误差。一方面，云内沉积过程因缺少关键气象参数的监测和实验数据，理论研究尚不充分，数值模拟困难。另一方面，在云下沉积过程模拟中，经验公式过多，气象数据输入不确定性大，这使得大气传输模拟计算中将出现较大的偏差，并且对算例和气象数据敏感。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一是提供一种能够对云内沉积和云下沉积进行准确数值模拟的放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测方法。

本发明的目的之二是提供一种放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测系统。

本发明的目的之三是提供一种电子设备。

本发明的目的之四是提供一种计算机存储介质。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种放射性核素云内和云下湿沉降在线耦合预测方法，包括：

计算气象场数据；

提取降雨信息，计算降雨强度；

如果降雨强度大于0，根据Roselle模式进行云内沉积的计算；

如果降雨强度大于0，根据Mircea模式进行云下沉积的计算；

输出放射性核素浓度和沉积计算结果。

进一步地，计算气象场数据通过在线耦合模型WRF-Chem计算得到，其中，气象场数据包括的气象参数为降雨量、风速风向、温度、湿度和气压。

进一步地，计算降雨强度包括：

在在线耦合模型WRF-Chem的module_wetscav_driver.F文件里增加相应降雨强度的变量，通过格点降雨量RAINNC和对流降雨量RAINC计算单时间步净增量。