【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统及方法，属于甲烷监测。
技术介绍
1、甲烷是继二氧化碳之外的第二大温室气体，其重要性在于更强的增暖潜势（在100年内比二氧化碳高28倍）；更短的大气寿命（9.1±0.9年），和更高的化学活性（与nox、co、o3等化学反应）。因此，减少甲烷排放是降低温室气体浓度及其相关辐射强迫的有效途径。由于自下而上的清单的透明性和准确性有限，ipcc（intergovernmental panel on climatechange的简称，译为：联合国政府间气候变化专门委员会）建议开展自上而下的核查，即使用独立的大气浓度监测来反演排放源，特别是利用卫星监测，支持国际社会应对气候变化危机。
2、甲烷反演的分辨率和精度取决于观测的质量、传输模式的精度以及反演方案的准确性。目前，大多数基于大气反演的我国甲烷排放估算，大都使用全球大气传输模式，在相对较粗的时空分辨率上将排放与观测相关联，或者使用拉格朗日型模式来量化受体对源的敏感性。一方面，甲烷排放源来自不同部门排放的叠加，主要人为源包括化石燃料开采、农业、废弃物等，主要自然源来自湿地。我国各种自下而上的清单给出的人为排放量范围是44.4至57.5 ，而我国2014年的官方报告是53.57，甲烷人为排放源仍然存在较大的不确定性。另一方面，甲烷是一种短寿命温室气体，oh自由基是其主要的汇（汇表示从大气中吸收或转化），欧拉型大气化学传输模式可实现oh自由基对甲烷的化学转化，但是全球大气化学传输模式常常做了简化处理。对2020年大气数据处理发现
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统及方法，其具有估算精度高、提高时空分辨率等优点，且可解决自下而上先验排放源核算的不确定性的问题。
2、技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，包括以下步骤：
4、步骤1，获取先验排放源和卫星甲烷柱浓度。
5、步骤2，对卫星甲烷柱浓度进行预处理，得到同化所需格式的甲烷柱浓度。并设置区域气象模式提供气象场。
6、步骤3，对甲烷在区域大气传输模式中的排放、输送、扩散和化学转化过程进行构建得到甲烷区域大气传输模式，使得在化学转化过程中不仅包含nox和co的变化对甲烷的影响，同时增加与甲烷相关的o3的反应，所述甲烷区域大气传输模式根据先验排放源、上一时刻甲烷同化源以及气象场得到集合预报甲烷浓度场。
7、步骤4，根据先验排放源、上一时刻甲烷同化源以及集合预报甲烷浓度场构造甲烷排放源诊断模型得到集合预报甲烷排放源。
8、步骤5，根据集合预报甲烷浓度场和集合预报甲烷排放源构造甲烷集合卡尔曼平滑模块，将卫星甲烷柱浓度作为卫星观测，实现甲烷排放同化反演，得到本时刻甲烷同化源。
9、步骤6，通过构造精细尺度同化源的分部门核算模块，使用自下而上甲烷排放清单作为分部门排放的先验估算，并在本时刻甲烷同化源的基础上，根据先验排放中的部门比例建立同化后各部门排放模型，进而得出同化后的各部门排放。
10、优选的：所述同化后各部门排放模型如下：
11、;
12、其中,表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的更新的部门 ip排放估算， ip表示排放部门，表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的先验排放源中的部门 ip的排放量;表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的总先验排放，表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的总同化排放。
13、优选的：所述甲烷区域大气传输模式输出的甲烷模拟时间步长为逐1小时，水平分辨率范围为1-64km。
14、优选的：所述甲烷排放源诊断模型的输入数据包括先验排放源、集合预报甲烷浓度场和先前若干天中每天同一时刻甲烷排放的集合平均分析场。
15、优选的：所述排放部门包括煤炭排放甲烷部门、石油排放甲烷部门、天然气排放甲烷部门、畜牧业排放甲烷部门、稻田排放甲烷部门、废弃物排放甲烷部门。
16、一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统，包括输入模块、数据预处理模块、区域大气传输模式模块、甲烷排放源诊断模块、甲烷集合卡尔曼平滑模块、同化源的分部门核算模块、输出模块，其中：
17、所述输入模块，用于输入先验排放源和卫星甲烷柱浓度。
18、所述数据预处理模块，用于对卫星甲烷柱浓度进行预处理，得到同化所需格式的甲烷柱浓度。并设置区域气象模式提供气象场。
19、所述区域大气传输模式模块，用于对甲烷在区域大气传输模式中的排放、输送、扩散和化学转化过程进行构建得到甲烷区域大气传输模式，所述甲烷区域大气传输模式根据先验排放源、上一时刻甲烷同化源以及气象场得到集合预报甲烷浓度场。
20、所述甲烷排放源诊断模块，用于根据先验排放源、上一时刻甲烷同化源以及集合预报甲烷浓度场构造甲烷排放源诊断模型得到集合预报甲烷排放源。
21、所述甲烷集合卡尔曼平滑模块，根据集合预报甲烷浓度场、集合预报甲烷排放源以及卫星甲烷柱浓度，实现甲烷排放同化反演，得到本时刻甲烷同化源。
22、所述同化源的分部门核算模块，通过自下而上甲烷排放清单作为分部门排放的先验估算，并在本时刻甲烷同化源的基础上，根据先验排放中的部门比例建立同化后各部门排放模型，进而得出同化后的各部门排放。
23、所述输出模块，用于输出同化后的各部门排放。
24、优选的：所述同化后各部门排放模型如下：
25、;
26、其中,表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的更新的部门 ip排放估算， ip表示排放部门，表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的先验排放源中的部门 ip的排放量;表示时间 t时模式网格点位置（ i, j）的总先验排放，表示时间 t时模式网格点位置（ 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述同化后各部门排放模型如下：
3.根据权利要求2所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述甲烷区域大气传输模式输出的甲烷模拟时间步长为逐1小时，水平分辨率范围为1-64km。
4.根据权利要求3所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述甲烷排放源诊断模型的输入数据包括先验排放源、集合预报甲烷浓度场和先前若干天中每天同一时刻甲烷排放的集合平均分析场。
5.根据权利要求4所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述排放部门包括煤炭排放甲烷部门、石油排放甲烷部门、天然气排放甲烷部门、畜牧业排放甲烷部门、稻田排放甲烷部门、废弃物排放甲烷部门。
6.一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统，其特征在于：包括输入模块、数据预处理模块、区域大气传输模式模块、甲烷排放源诊断模块、甲烷集合卡尔曼平滑模块、同化源的分部门核算模块、输出模块，其中：p>
7.根据权利要求6所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统，其特征在于：所述同化后各部门排放模型如下：
8.根据权利要求7所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统，其特征在于：所述甲烷区域大气传输模式模块输出的甲烷模拟时间步长为逐1小时，水平分辨率范围为1-64km。
9.根据权利要求8所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演系统，其特征在于：所述甲烷排放源诊断模块的输入数据包括先验排放源、集合预报甲烷浓度场和先前若干天中每天同一时刻甲烷排放的集合平均分析场。
...【技术特征摘要】
1.一种用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述同化后各部门排放模型如下：
3.根据权利要求2所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述甲烷区域大气传输模式输出的甲烷模拟时间步长为逐1小时，水平分辨率范围为1-64km。
4.根据权利要求3所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述甲烷排放源诊断模型的输入数据包括先验排放源、集合预报甲烷浓度场和先前若干天中每天同一时刻甲烷排放的集合平均分析场。
5.根据权利要求4所述用于甲烷排放源的高分辨率同化反演方法，其特征在于：所述排放部门包括煤炭排放甲烷部门、石油排放甲烷部门、天然气排放甲烷部门、畜牧业排放甲烷部门、...
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