基于大涡模拟的甲烷点源排放无人机观测实验：排放速率及其不确定度估算

无人机已被证明是适用于甲烷点源排放速率估算的一种新颖且有效的观测平台，然而对其估算的准确度与不确定度尚缺乏有效分析与量化。利用包含已知排放速率被动示踪物的大涡模拟，再现了1种强湍流混合环境下的甲烷羽流并对羽流进行了连续多次模拟飞行观测实验，通过逆高斯方法（IG）和质量平衡方法（MB）对排放速率进行了估算并量化了其准确度与不确定度，最后对不同的飞行时间安排及差异化的空间飞行策略进行了探究以提升估算效果。结果表明，对于研究所涉及的大气混合条件，通过IG和MB方法对多次模拟飞行估算的排放均值可达到既定排放值的95.3%和86.1%，不确定度为56.6%和56.9%；通过单架无人机多次重复飞行采样进行估算可显著降低不确定度，5次重复飞行可降至＜30%；2架无人机在不同高度的同步飞行可使MB方法估算的不确定度降至35.2%～51.9%，IG方法则对该措施不敏感。研究仅考虑甲烷的传输扩散过程，结果也适用于其他被动示踪物的点源排放估算。