无组织监测中利用EXCEL函数自动化计算气象参数适宜度的应用研究

无组织监测中利用EXCEL函数自动化计算气象参数适宜度的应用研究

施明涛

（湛江荣灿技术服务有限公司，广东 湛江 524000）

摘要：气象参数的适宜性判断在无组织监测中至关重要的一部分，做好适宜度的判定是采样监测前的首要工作；本文介绍了如何利用EXCEL函数并结合HJ/T 55-2000标准的理论基础如何设计出一套方便实用的计算表，便于我们在日常监测过程中可以快速计算判断出监测的气象条件是否满足要求。

关键词：无组织监测、气象参数、EXCEL函数

Application of automatic calculation of meteorological parameter suitability using EXCEL function in unorganized monitoring

SHI Ming-tao

Zhanjiang Rongcan Technical Service Co., Ltd., Zhanjiang, Guangdong Province 524000

Abstract:The suitability judgment of meteorological parameters is a crucial part in unorganized monitoring, which is the first work before sampling monitoring. This paper introduces how to use EXCEL function and combine the theoretical basis of HJ/T 55-2000 standard, so that we can quickly calculate and determine whether the monitoring meteorological conditions meet the requirements in the daily monitoring process.

Key words:Unorganized monitoring, meteorologic parameter, EXCEL function

1 原理介绍

在无组织监测中，在采前工作开始之前，我们需要对监测项目地做气象条件的总体适宜程度判断，总体适宜度的判断分为0类、a类、b类、c类、d类；它们是由风向变化适宜度、风速变化适宜度、大气稳定度适宜度三个气象因子中，以其中最差的所达到的适宜度类别来判定为该次监测气象条件的总适宜度。

表1 适宜度分类

表2 风向变化适宜度

表3 风速变化适宜度

表4 大气稳定度适宜度

表5 太阳辐射等级

表6 大气稳定度等级

表7 不同稳定度下的风廓系数值n

2 EXCEL函数表的设计

2.1计算表页面示例

首先在计算表开始部分计算大气稳定度并得到稳定度适宜度，然后在计算风向和风速得到风向适宜度和风速适宜度，最后汇总计算总体适宜度。

3 具体参数函数设计

3.1 太阳高度角h0的计算

计算步骤：日期序数→地球公转角→太阳倾角→太阳高度角

在Excel表中F列3行，输入函数：F3-DATE(YEAR(F3),1,0)或F3-"1-1"+1，计算日期序数

在Excel表中G列3行，输入函数：(360*F3/365)/180*PI()，计算地球公转角

在Excel表中H列3行，输入公式：

(0.006918-0.39912*COS(G3)+0.070257*SIN(G3)-0.006758*COS(2*G3)+0.000907*SIN(2*G3)-0.002697*COS(3*G3)+0.00148*SIN(3*G3))*180/PI()，计算太阳倾角

在Excel表中I列3行，输入公式：

ASIN(SIN(C3/180*PI())*SIN(H3/180*PI())+COS(C3/180*PI())*COS(H3/180*PI())*COS((15*E3+D3-300)/180*PI()))/PI()*180，计算太阳高度角

3.2 太阳辐射等级的计算

计算步骤：通过太阳高度角与云量指数（高云/低云）2个条件共同筛选得到辐射等级

在Excel表中D列116行，输入函数：

IF(B116=5，C116<=4)，2，IF(AND(B116>=8，C116<=4)，3，IF(AND(B116>=5，C116<=7，C116>=5)，4，IF(AND(B116>=8，C116>=8)，5，"不可能"))))))，计算云量指数

在Excel表中B列118行，输入函数：INDEX(B120:B124,MATCH(D116,B120:B124))

. . . . . . 以此类推

在Excel表中G列118行，输入函数：INDEX(G120:G124,MATCH(D116,B120:B124))

在Excel表中B列117行，输入函数：INDEX(C118:G118,MATCH(I3,C119:G119)+1)

3.3 大气稳定度适宜度的计算

计算步骤：通过地面风速与辐射等级2个条件共同筛选得到大气稳定度，大气稳定度查表3得到适宜度

B130:H134按照表6设计，B136:G137按照表4设计，B139:C142按照表1设计，B145:H147按照表7设计，4个区域都是作为被函数公式查找引用和条件判断的数据源

在Excel表中C列117行，设计一个下拉选项，分别为“农村”、“城市”方便下面公式进行切换

在Excel表中C列125行，输入公式：E126*(10/D126)^C143，计算推算风速

在Excel表中B列126行，输入函数：INDEX(C128:H128,MATCH(B117,C129:H129))，计算大气稳定度

在Excel表中B列127行，输入函数：INDEX(B137:G137,MATCH(B126,B136:G136))，计算稳定度适宜度

在Excel表中C列127行，输入函数：IFS(B127="a",C142,B127="b",C141,B127="c",C140,B127="d",C139)

在Excel表中B列128行，输入函数：INDEX(B130:B134,MATCH(E143,B130:B134))

. . . . . . 以此类推

在Excel表中H列128行，输入函数：INDEX(H130:H134,MATCH(E143,B130:B134))

在Excel表中C列143行，输入函数：INDEX(C144:H144,MATCH(B126,C145:H145))，计算风廓系数n

在Excel表中B列144行，输入函数：INDEX(B146:B147,MATCH(C117,B146:B147))

. . . . . . 以此类推

在Excel表中H列144行，输入函数：INDEX(H146:H147,MATCH(C117,B146:B147))

在Excel表中E列143行，输入函数：IF(B125>=6,6,B125)，计算转化风速

3.4 风向风速适宜度的计算

计算步骤：分别计算风向角度标准差和风速均值，查表2、表3得到对应适宜度。B163:C180设计风向16方位角，B列角度，C列方位；E162:G166按照表3设计，E列0、1、2.1、3.1、4.5，F列、G列为表1；E169:F172按照表2设计，3个区域都是作为被函数公式查找引用和条件判断的数据源。

在Excel表中B列159行，输入函数：AVERAGE(B149:B158)，计算平均风向

在Excel表中D列159行，输入函数：AVERAGE(D149:D158)，计算平均风速

在Excel表中C列149行，输入函数：INDEX(C163:C180,MATCH(B149,B163:B180)+1)，计算风向

. . . . . . 以此类推

在Excel表中C列159行，输入函数在INDEX(C163:C180,MATCH(B159,B163:B180)+1)，计算风向

在Excel表中B列160行，输入函数：STDEV(B149:B158)，计算风向标准偏差

在Excel表中E列160行，输入函数：INDEX(F162:F166,MATCH(D159,E162:E166))

在Excel表中E列161行，输入函数：INDEX(F169:F172,MATCH(B160,E169:E172))

在Excel表中F列160行，输入函数：INDEX(G162:G166,MATCH(E160,F162:F166))

在Excel表中F列161行，输入函数：INDEX(G163:G166,MATCH(E161,F163:F166))

3.4 总体适宜度的计算

计算步骤：通过上述得到的三个适宜度，选择其中最差的一项作为总体适宜度，

在Excel表中C列181行，输入函数：IFS(B127="a",1,B127="b",2,B127="c",3,B127="d",4)

在Excel表中D列181行，输入函数：IFS(E160="a",1,E160="b",2,E160="c",3,E160="d",4)

在Excel表中E列181行，输入函数：IFS(E161="a",1,E161="b",2,E161="c",3,E161="d",4)

在Excel表中F列181行，输入函数：MAX(C181:E181)

在Excel表中G列181行，输入函数：IFS(F181=1,"a",F181=2,"b",F181=3,"c",F181=4,"d")，得到总体适宜度

在Excel表中B列182行，输入函数：IF(AND(B127&E160="cc"),"取消监测或改期",IF(AND(B127&E161="cc"),"取消监测或改期",IF(AND(E160&E161="cc"),"取消监测或改期",IF(OR(B127="d",E160="d",E161="d"),"取消监测或改期",G181))))

在Excel表中C列182行，输入函数：INDEX(G163:G166,MATCH(B182,F163:F166))

4 结论

利用本人设计的EXCEL函数表，只需要将参数输入表中，函数表就能自动统计、自动计算出总体适宜度，不仅减轻了人工汇总的负担，还提高了整体工作效率，避免数据出错，保证了数据的准确性。

参考文献

[1] HJ/T 55-2000 大气污染物无组织排放监测技术导则

[2] GB/T 39499-2020 大气有害物质物质排放卫生防护距离推导技术导则

[3] 刘强，大气污染物扩散中稳定度判定方法概述，干旱气象，[J]2011.29(3):355-361

[4] 毕雪岩、刘烽、吴兑，几种大气稳定度分类标准计算方法的比较分析，热带气象学报[J]2005.21(4):402-409

作者简介：施明涛（1993-），男，汉，主要从事环境监测现场采样技术研究。QQEmail:1663015134