本发明属于涉及计算机学科和环境学科交叉领域，具体涉及一种多模式空气质量预报业务化方法。
背景技术：
：：1、大气环境污染加剧引起了一系列社会问题，精准的空气质量预报作为有效应对空气污染的重要前提，能够为空气质量管理措施的实施提供可靠数据支撑。此背景下，使用高效系统的空气质量模型是目前进行空气质量预测的主要方式。空气质量数值预报模式可以提供网格化空气质量预报，但由于现阶段模式中初始场、驱动气象场、气溶胶的排放和生命周期中物理化学过程的不确定等因素，单个模式预报的污染物浓度和观测之间存在较大误差，采用多模式集成方法能够有效使用各数值模式的预报产品，是减少模式系统偏差的一种有效途径。2、在多模式空气质量预报实际应用中，因其涉及理论较多、程序结构复杂，导致使用门槛高，且模型各部分执行相对零散，错误率高。基于此，本方法在熟练掌握模型运行流程和原理的条件下，将参数提取出来作可配置处理，通过业务化脚本将多个模式运行流程中分散的部分串联起来，做到“简单配置、一键运行”，实现多数值模型的易配置、易操作，在实现多模式空气质量预报的基础上降低了模型的使用门槛。技术实现思路1、本发明目的是提供一种多模式空气质量预报业务化方法，针对空气质量模型使用门槛高这一难点。2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：3、一种多模式空气质量预报业务化方法，包括如下步骤：4、s1：每日定时获取gfs全球数值预报数据；5、s2：将获取gfs全球数值预报数据实现wrf模式运行；6、s3：基于meic清单或本地化清单，编写并调用自动化脚本，集成wrf-chem、cmaq和camx模型清单的处理程序，约定运行参数，将排放清单转换为对应格式供模型使用；7、s4：编写自动化脚本，实现对模式运行流程及后处理各模块中自动化脚本的集成调用，驱动wrf-chem模型、cmaq模型和camx模型运行。8、作为对上述技术方案的改进，所述gfs全球数值预报数据来自ncep数据服务器，通过shell的wget命令自动下载后完成初始场资料的获取。9、作为对上述技术方案的改进，所述wrf模式使用arw模式。10、作为对上述技术方案的改进，wrf模式分为预处理模式(wps)和数值计算模式(wrfarw),其中wps包含geogrid、ungrib、metgrib模式，wrf arw至少包含real。11、作为对上述技术方案的改进，实现wrf模式自动化运行的方法是12、(1)编写c-shell脚本运行geogrid程序，确定模拟区域并把静态地形数据插值到格点，并将geogrid程序执行所需环境、数据封装好，供业务化程序调用；13、(2)编写ungrib自动化执行脚本，实现基于初始气象场对应格式的vtable链接后使用link_grib.csh文件将初始气象场数据连接到wps路径下，随即执行ungrib.exe程序，完成从初始气象场中提取出wrf需要的气象要素；14、(3)编写metgrid.exe自动化执行脚本，将提取出的气象要素场水平插值到由geogrid确定的网格点上，输出气象和地形插值后结果文件；15、(4)编写自动化脚本运行real程序，将metgrid生成的数据垂直插值到sigma坐标中，并输出wrf主程序的初值条件和边值条件；16、(5)执行wrf程序，得到wrfout结果文件；17、作为对上述技术方案的改进，所述wrf-chem清单处理中wrf-chem清单数据集分为人为排放、生物质排放和生物质燃烧排放。其中人为排放可使用prep_chem_src工具处理，生物质排放一般使用megan处理，生物质燃烧排放可以使用prep_chem_src或者finn处理。在此步骤中编写自动化脚本，基于本地化清单或者国家清单，自动完成三类排放的处理，供模型业务化系统调用。18、进一步地，步骤所述中cmaq模型自动化运行具体步骤包括：19、(1)编写mcip自动化脚本，实现从wrf气象模式的输出文件中提取指定cctm水平网格区域信息后加工处理cctm模块和污染源排放模型所需的全部气象文件，接着使用简单对流差分格式为积状云计算云顶、云底、水含量和云层覆盖范围，最终输出netcdf格式的文件作为smoke和cmaq的输入文件，脚本可供模型业务化程序调用；20、(2)编写自动化脚本运行icon和bcon模块，实现要模拟的化学物种的浓度文件的读取和化学机理的处理，为cctm模块提供初边条件的输入，脚本可供模型业务化程序调用；21、(3)编写可供模型业务化程序调用的自动化脚本运行cctm，整合前处理程序(jproc,bcon,icon和mcip)的输出结果以及为cmaq准备的排放输入参数(如smoke的输出)，用以模拟连续的大气化学条件，在用户可定义时间频率下可得到相关物种的模拟浓度作为输出数据。输出文件均为大气污染信息的二进制netcdf文件，包括瞬时的和小时平均浓度文件、干湿沉降文件以及能见度估计值的结果文件，同时可以输出包括气溶胶和云的诊断文件和过程分析文件；22、(4)编写cmaq业务化运行脚本，调用mcip、cctm等模块的自动化脚本，加上后处理程序，实现cmaq的业务自动化模拟。23、进一步地，步骤4所述的camx模型自动化运行具体步骤包括：24、(1)编写wrfcamx自动化脚本，实现wrf气象场数据的读取和转换，转换后的气象数据作为camx和清单处理模型的输入。25、(2)编写初边条件模块(icbcprep)自动化脚本，该模块为camx提供简单的初始和侧边界条件，这些值在空间和时间上是恒定的，但是对于每个需要模拟的化学物质可能需要指定的值，这些值在文本文件中定义。26、(3)编写自动化脚本运行o3map，处理经纬度文本格式的臭氧柱浓度文件，实现camx的臭氧柱浓度文件输入准备。27、(4)编写自动化脚本运行光解速率处理模块(tuv模块)为camx提供光化学机理中的清洁天空光解速率输入文件。28、(5)调用清单处理模块的自动化脚本，可以将smoke和其他排放清单工具生成的排放文件转化为与camx相匹配的二进制文件，还可以将地表排放整合到更粗分辨率或分配到更细分辨率，供不同的模拟情景使用；29、(6)调用wrfcamx、o3map等模块的自动化脚本，加上后处理程序，实现camx的业务自动化模拟。30、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：31、本发明在实现多模式空气质量预报的基础上降低了数值模型的配置和操作难度，为模型使用者提供便利，对于推动空气质量预报业务化发展具有积极意义。技术特征：1.一种多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：包括如下步骤：2.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：所述gfs全球数值预报数据来自ncep数据服务器，通过shell的wget命令自动下载后完成初始场资料的获取。3.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：所述wrf模式使用arw模式。4.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：wrf模式分为预处理模式(wps)和数值计算模式(wrfarw),其中wps包含geogrid、ungrib、metgrib模式，wrfarw至少包含real。5.根据权利要求4所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：实现wrf模式自动化运行的方法是：6.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：wrf-chem清单处理中wrf-chem清单数据集分为人为排放、生物质排放和生物质燃烧排放；其中人为排放使用prep_chem_src工具处理，生物质排放使用megan处理，生物质燃烧排放使用prep_chem_src或者finn处理。7.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：步骤s4所述中cmaq模型自动化运行具体步骤包括：8.根据权利要求1所述的多模式空气质量预报业务化方法，其特征在于：步骤4所述的camx模型自动化运行具体步骤包括：技术总结本发明公开了一种多模式空气质量预报业务化方法，包括如下步骤：S1：每日定时获取GFS全球数值预报数据；S2：将获取GFS全球数值预报数据实现WRF模式运行；S3：基于MEIC清单或本地化清单，编写并调用自动化脚本，集成WRF‑chem、CMAQ和CAMx模型清单的处理程序，约定运行参数，将排放清单转换为对应格式供模型使用；S4：编写自动化脚本，实现对模式运行流程及后处理各模块中自动化脚本的集成调用，驱动WRF‑chem模型、CMAQ模型和CAMx模型运行。本发明在实现多模式空气质量预报的基础上降低了数值模型的配置和操作难度，为模型使用者提供便利，对于推动空气质量预报业务化发展具有积极意义。技术研发人员：邓顺强,张小意,胡龙平,王梦佳受保护的技术使用者：上海地听信息科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15