1 简介

2 下载和安装

3 气象数据的获取

4 模式使用

4.1单条后向轨迹

4.1.1建立轨迹

4.1.2运行轨迹

4.1.3轨迹绘图

4.1.4输出轨迹

4.2聚类后向轨迹

4.2.1重新建立轨迹

4.2.2计算日轨迹

4.2.3数据集合

4.2.4运行轨迹聚类

4.2.5运行结果图例

4.3浓度扩散模拟

参考文献

1 简介

　　HYsplit (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) ，混合单粒子拉格朗日综合轨迹模型是一个完整的系统，可使用烟团或颗粒方法计算轨迹复杂的弥散和沉积模拟。它由一个模块化的库结构组成，每个主要应用程序均具有主要程序：轨迹和空气浓度。

2 下载和安装

　　下载网址：https://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php，进入网址后，点击2个链接，第一个是HYSPLIT安装包，如Download Public (unregistered) Version，第二个是图形实用程序，如Graphical Utilities，图形实用程序应该在HYSPLIT之前安装。

　　　　　　　　　　　　　图1 下载页面

　　安装结束后，界面如图2所示。

　　　　　　　　　图2 HYSPLIT主界面

3 气象数据的获取

　　要计算后退气流轨迹，最重要的是气象数据，一般常用的气象数据为GDAS1。下载地址为：https://nomads.ncep.noaa.gov/pub/data/nccf/com/hysplit/prod/gdas.202012/。

文件格式为“gdas1.英文月份缩写+年份.第几周”。例如，“gdas1.dec20.w1”指的是2020年12月第1周的气象数据。其他Hysplit支持的气象数据格式详见： https://ready.arl.noaa.gov/archives.php。
　　/data2arl目录中提供了所有以模型可以读取的格式创建气象数据文件的Fortran源代码。

4 模式使用

4.1单条后向轨迹

4.1.1建立轨迹

点击Trajectory,在下拉菜单上点击Setup Run,进行参数设置。

图3 参数设置选择界面

起始时间：起始时间和下载的gdas1文件时间一致，如gdas1.dec20.w1的时间表示为2020年12月的第一周。所以起始时间只能设置为2020年12月1日 0时到2020年12月7日 24时。其中2020年12月1日0时在设置中应该填写20 12 01 00。
采样点的垂直分层：可以分为1至多层，一般分3层。高度使用要参考文献，根据当地的地形而定，或点击List选择对应地点的参考高度。
总运行时间和方向：总时间自己设置，方向可选前向（Fwrd）和后向（Back），模式最高点为10000.0m。
垂直分层：最新版的界面有9种方法，其中有input model data,isobaric,isentropic,constant density,isosigma,from divergence,remap MSL to ARL,average data,damped magnitude。一般使用sigma高度分层（也可以使用其它分层，自选），input model data也常用。
输入输出文件：输入文件为下载的气象资料。根据选择模拟的时间，若要做后向轨迹，则需要上一个星期的文件。若气象数据超出时间范围，轨迹则不能运行。一般输出不改，输出的计算结果tdump*默认在C:\hysplit4\working\ 或C:\hysplit4\cluster\ working\下。（也可更改为易寻找的文件夹储存，注意命名输出文件名，如output等）

设置完以上5项后，点击下方save进行保存。

图4 参数设置界面

4.1.2运行轨迹

等到100%后Exit。若不运行，则代表轨迹建立时有误，需返回修改。一般是因为时间和气象文件不一致导致的。

图5 运行轨迹界面和结果

4.1.3轨迹绘图

点击Trajectory,在下拉菜单上点击Display,然后再点击Trajectory进行绘图参数设置。

图6 轨迹绘图界面选择

画图输入文件位置（Input Endpoints）：输入为建立模型时的输出；
输出图形类型（Output File）：轨迹图；
选择地图背景（Map Background）；轨迹投影类型。
GIS Out: 选择输出GIS是否与其它软件结合使用；
Rings/Center: 选择是否画环和中心点。
选择是否绘制时间标记和间隔时间；
选择垂直坐标使用类型（常使用气压或m-AGL）

设置完以上参数，调整输出图形的大小，调整好后Execute Display。

图7 轨迹绘图参数设置界面

4.1.4输出轨迹

图形使用HYSPLIT自带GS软件查看，并且使用GS转换成WINDOWS可读的格式。

图8 输出轨迹图

4.2聚类后向轨迹

4.2.1重新建立轨迹

在后向轨迹的基础上进行轨迹分型。分型只能进行1层轨迹的分型，所以要重新进行轨迹的建立。做分型时垂直高度的类型是使用数据“input model data”的分层。

图9 轨迹参数设置图

4.2.2计算日轨迹

输入年、月、起始日、持续时间段。选择好后Execute Script。

图10 Special Runs/Daily参数设置图

图11 生成轨迹结果图

4.2.3数据集合

输出的日计算结果tdump*在C:\hysplit4\working\ 或C:\hysplit4\cluster\ working\下，每个文件大约8K，将计算的结果放在一个自建的指定文件夹中，如 20201205，放在C:\hysplit4\cluster\working\下。

图12 轨迹输出保存路径

4.2.4运行轨迹聚类

(1)Time interval 是指轨迹点数据的时间间隔，一般都为1h。输入路径，即上一步输出的文件的自建路径；剩下路径不需要改。Special Runs→Clustering→Standard。

图13 轨迹聚类设置

(2) 点击Make INFILE，每次更改文件内容或输入路径，都需点击此键进行识别，类似“刷新”。若建立轨迹时修改了输出文件名，此处也许需修改成对应的文件名，并点击“Note”进行识别。

图14 轨迹聚类设置参数图

（3）点击Run cluster annalysis，如下图所示。

图15 轨迹聚类分析结果图

（4）点击“Disply total spatial variance”查看折线图拐点所对的横坐标值；也可通过点击“run”。如下图。Run之后得到了可能的分型条数及变化的可能性（数值越小，变化越少，越好）如：下图所示 18条分型变化最小，但是条数太多不易分析，因此选择7条分型（可变性为92.42）为最佳。

图16 轨迹聚类个数求解图

（5）将step4中的分型数改为选定好的聚类数量7，依次点击Note，Run得到分型结果如下：

图17 轨迹聚类结果图

（6）分别绘出平均图和分形图，“Display Means”为聚类结果，“Display Clusters”为输入文件包含的所有轨迹图。

4.2.5运行结果图例

轨迹聚类均值图如图16，所有轨迹聚类图如图17。

图18 轨迹聚类均值图

图19 所有轨迹聚类图

4.3浓度扩散模拟

（1）在浓度菜单下，有8个选项：快速开始（Quick Start），运行设置（Setup Run），运行模型（Run Model），显示（Display），实用程序（Utility）,特殊运行（Special Runs）,多处理器（Multi-Processor）,浓度菜单帮助（Concentration Help）。
（2）运行设置（Setup Run）菜单提出了与轨迹菜单类似的起始信息要求。还有三个子菜单：污染物-可用于设置排放速率，排放的持续时间和开始时间；网格-设置浓度输出网格的位置，分辨率，水平和平均时间；和沉积-设置每种污染物的特性。单击“检索”，输入示例预配置的控制文件的名称：sample_conc，然后单击“确定”。关闭数据输入小部件后，单击“保存”，设置菜单将关闭。

图20 浓度扩散运行设置图

图21 浓度扩散污染物、网格和沉积设置图

图22 浓度扩散污染物设置图

（3）从主浓度菜单选项卡中选择运行模型（Run Model），该模型会将设置配置复制到模型的输入CONTROL文件中并开始模型仿真。消息将出现在标准输出上，显示计算进度或计算完成后。请耐心等待，因为浓度计算可能比轨迹计算花费更长的时间。单击退出以关闭消息窗口。此时，二进制浓度输出文件已准备好转换为图形显示。

图23 浓度扩散运行结果图

（4）单击“显示/浓度”（Display/Concentration），然后选择“轮廓”（Contours）以运行一个特殊程序，该程序将二进制浓度文件转换为适合打印的Postscript文件concplot.ps。显示窗口小部件包含用于不同污染物（如果已定义）的多个选项，数据网格，级别和轮廓选项。这些将在图形部分中详细讨论。对于此示例，接受默认值，然后单击“执行显示”。下图显示了释放一小时后的12小时平均空气浓度。

图24 浓度扩散显示设置图

图25 浓度扩散显示结果图

参考文献

1.https://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php （官网）

2.https://zhuanlan.zhihu.com/p/34885340 （速成指南—Hysplit后推气流轨迹聚类分析 - 知乎）

3.https://wenku.baidu.com/view/fa95028627fff705cc1755270722192e4436585f.html（HYSPLIT功能简介和使用说明解析）

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3 气象数据的获取

4 模式使用

4.1单条后向轨迹

4.1.1建立轨迹

4.1.2运行轨迹

4.1.3轨迹绘图

4.1.4输出轨迹

4.2聚类后向轨迹

4.2.1重新建立轨迹

4.2.2计算日轨迹

4.2.3数据集合

4.2.4运行轨迹聚类

4.2.5运行结果图例

4.3浓度扩散模拟

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