[發(fā)明專利]放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113704991A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方晟;莊舒涵;董信文
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/26;G06F111/10
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 劉美麗

本發(fā)明涉及一種放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測方法及系統(tǒng)，方法包括：計(jì)算氣象場數(shù)據(jù)；提取降雨信息，計(jì)算降雨強(qiáng)度；如果降雨強(qiáng)度大于0，則進(jìn)行Roselle云內(nèi)沉積的計(jì)算；如果降雨強(qiáng)度大于0，根據(jù)Mircea模式進(jìn)行云下沉積的計(jì)算；獲得放射性核素濃度和沉積結(jié)果。本發(fā)明在大氣傳輸模擬計(jì)算中，提高氣象模擬準(zhǔn)確性，根據(jù)云參數(shù)和降雨強(qiáng)度，更合理地預(yù)測放射性核素在大氣中的遷移行為，包括大氣擴(kuò)散、云內(nèi)濕沉降、云下濕沉降作用，最終得到更精確的放射性核素空氣濃度和地面沉積濃度時(shí)空分布結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測方法及系統(tǒng)，涉及核應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

核事故后放射性核素在大氣擴(kuò)散、輸運(yùn)和沉降作用下的時(shí)空分布是核事故應(yīng)急響應(yīng)和環(huán)境影響評估的重要依據(jù)，一般通過地面沉積密度和空氣中核素的濃度來反映。在事故情況下例如福島核事故中，因監(jiān)測站點(diǎn)的限制以及移動監(jiān)測的人力、物力成本較高，無法完全通過監(jiān)測建立核素的時(shí)空分布。目前為止，對于核事故時(shí)空分布的估計(jì)與重建，主要通過大氣傳輸數(shù)值模擬進(jìn)行預(yù)測和復(fù)現(xiàn)。然而核事故可能發(fā)生在復(fù)雜的氣象條件下，福島事故中銫-137沉積的主要方式就是濕沉積，涉及復(fù)雜的成云成雨過程，是目前大氣擴(kuò)散模式預(yù)測的難點(diǎn)。因此，提高濕沉積模擬準(zhǔn)確性是合理預(yù)測和復(fù)現(xiàn)核素時(shí)空分布的關(guān)鍵之一。

濕沉積主要分為云內(nèi)沉積和云下沉積兩個(gè)部分。云內(nèi)沉積是指放射性核素通過碰撞等作用進(jìn)入或生成凝結(jié)核，并隨其增長為云凝結(jié)核，再活化成為云核而從大氣中去除的過程，因缺少關(guān)鍵氣象參數(shù)的監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，機(jī)理性的數(shù)值模擬困難。云下沉積主要是通過降水的沖刷作用去除核素的過程，受氣象數(shù)據(jù)影響大。氣象數(shù)據(jù)的不確定性和濕沉積微觀過程難以參數(shù)化描述是濕沉積模擬的主要問題。

氣象數(shù)據(jù)的不確定性和濕沉積微觀過程難以參數(shù)化描述是放射性核素濕沉積模擬中亟待解決的兩方面問題。可以使用大氣傳輸模型，對事故后放射性核素的傳輸、沉積進(jìn)行模擬，但是當(dāng)前技術(shù)缺少云內(nèi)-氣象的在線耦合，不能合理的估計(jì)濕沉降過程，導(dǎo)致核素時(shí)空分布預(yù)測存在誤差。一方面，云內(nèi)沉積過程因缺少關(guān)鍵氣象參數(shù)的監(jiān)測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，理論研究尚不充分，數(shù)值模擬困難。另一方面，在云下沉積過程模擬中，經(jīng)驗(yàn)公式過多，氣象數(shù)據(jù)輸入不確定性大，這使得大氣傳輸模擬計(jì)算中將出現(xiàn)較大的偏差，并且對算例和氣象數(shù)據(jù)敏感。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種能夠?qū)υ苾?nèi)沉積和云下沉積進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)值模擬的放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測方法。

本發(fā)明的目的之二是提供一種放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的之三是提供一種電子設(shè)備。

本發(fā)明的目的之四是提供一種計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種放射性核素云內(nèi)和云下濕沉降在線耦合預(yù)測方法，包括：

計(jì)算氣象場數(shù)據(jù)；

提取降雨信息，計(jì)算降雨強(qiáng)度；

如果降雨強(qiáng)度大于0，根據(jù)Roselle模式進(jìn)行云內(nèi)沉積的計(jì)算；

如果降雨強(qiáng)度大于0，根據(jù)Mircea模式進(jìn)行云下沉積的計(jì)算；

輸出放射性核素濃度和沉積計(jì)算結(jié)果。

進(jìn)一步地，計(jì)算氣象場數(shù)據(jù)通過在線耦合模型WRF-Chem計(jì)算得到，其中，氣象場數(shù)據(jù)包括的氣象參數(shù)為降雨量、風(fēng)速風(fēng)向、溫度、濕度和氣壓。

進(jìn)一步地，計(jì)算降雨強(qiáng)度包括：

在在線耦合模型WRF-Chem的module_wetscav_driver.F文件里增加相應(yīng)降雨強(qiáng)度的變量，通過格點(diǎn)降雨量RAINNC和對流降雨量RAINC計(jì)算單時(shí)間步凈增量。