大連精細化預報預警空氣質量
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目前，空氣質量預報預警一直是困擾許多地方的難題，尤其是對重度污染天氣的預報，更是難上加難。
遼寧省大連市環(huán)境監(jiān)測中心與中國環(huán)境科學研究院、中科宇圖科技股份有限公司合作開發(fā)的大連市空氣質量預報預警系統(tǒng)，目前可以實現(xiàn)未來3天空氣質量精細化預報和5天~7天趨勢預報，針對重污染天氣的預報預警也頗有心得。
“這套系統(tǒng)不僅在空氣預報預警方面取得了突破，還可以對環(huán)境風險預先防范，為環(huán)境管理提供決策支持。”大連市環(huán)境監(jiān)測中心副主任、高級工程師包艷英告訴記者，驗收專家表示，大連市空氣質量預報預警系統(tǒng)無論建設規(guī)模，還是技術水準，都在全國處于較高水平。
亮點1
多模式預報模型是核心
走進大連市環(huán)境監(jiān)測中心的空氣質量預報會商室，屏幕上的地圖被各種色塊覆蓋，包艷英告訴記者，這是數(shù)值預報模型的預報結果，不同的顏色表明不同地區(qū)的空氣質量狀況。
據(jù)了解，與其他采用一到兩種數(shù)值預報模型不同，為實現(xiàn)精細化預報預警，空氣質量預報預警系統(tǒng)集合了4種（CAMx、CMAQ、NAQPMS、WRF-CHEM）國際先進的數(shù)值預報模型。
“數(shù)值預報是空氣質量預報的主要方式，可以計算出未來一定時段空氣中的污染物濃度。”包艷英表示。
以數(shù)值預報為主，大連空氣質量預報預警系統(tǒng)還同時采用統(tǒng)計預報和潛勢預報等模型。包艷英告訴記者，這兩種模型主要發(fā)揮輔助作用，對數(shù)值預報結果進行參考和糾偏。
統(tǒng)計預報主要通過搜集近5年的歷史監(jiān)測結果和氣象數(shù)據(jù)，生成統(tǒng)計模型，根據(jù)當前的氣象條件和空氣質量條件，對未來的空氣質量進行預測預報。潛勢預報主要是結合氣象因素進行空氣質量預報。比如氣象條件是否靜穩(wěn)、是否有逆溫等。
“預報模型是空氣質量預報預警系統(tǒng)的核心，預報結果都是由這些模型智能計算出來的。”包艷英介紹說。
亮點2
數(shù)據(jù)集成是基礎
預報模式固然重要，但如果沒有完善的數(shù)據(jù)源，預報模型也是“空有一身功夫，而無用武之地”。
為了提升預報預警的準確度，空氣質量預報預警系統(tǒng)在以往氣象條件數(shù)據(jù)和空氣質量監(jiān)測站點數(shù)據(jù)的基礎上，整合了本地排放清單數(shù)據(jù)、超級站監(jiān)測數(shù)據(jù)、企業(yè)在線監(jiān)控數(shù)據(jù)等。
據(jù)了解，為了使本地排放清單數(shù)據(jù)更加精準，大連市環(huán)境監(jiān)測中心將全市污染來源做了詳細分類統(tǒng)計，并根據(jù)實際情況，對數(shù)據(jù)進行及時更新、修正，建立了污染源覆蓋面廣、污染物種類齊、時空分辨率高的本地化排放清單。
目前，污染源清單基本覆蓋了影響空氣質量的主要污染源，包括鍋爐、工業(yè)窯爐等點源，道路、裸地、礦山、居民燃煤散燒源等面源，流動源不僅包括機動車，還首次納入了飛機和船舶，開創(chuàng)了國內(nèi)飛機排放清單編制的先河。
此外，清單還囊括了SO2、NOx、PM2.5、PM10、VOCs、NH3等影響空氣質量的相關污染物。
在系統(tǒng)中，污染源清單是定期更新的，并且以地圖形式展示，工作人員可以直觀了解到污染物濃度的變化情況、各類源排放的區(qū)域分布。
“將建立的高時空分辨率本地化大氣污染物排放清單，引入空氣質量數(shù)值預報模式中，使數(shù)值預報模式的預報結果更加符合大連本地的情形，這有利于提高空氣質量數(shù)值預報模式的準確性。”包艷英表示。
數(shù)據(jù)集成工作并不輕松，為暢通環(huán)境保護部、國家氣象局、中國環(huán)境監(jiān)測總站以及大連環(huán)保局內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和共享，大連市環(huán)境監(jiān)測中心下了一番苦功。首先協(xié)調內(nèi)部使用的系統(tǒng)開放接口，供預報預警平臺調用數(shù)據(jù)，其次主動編寫程序，每日可從各大機構網(wǎng)站自動下載數(shù)據(jù)入庫。
“這些數(shù)據(jù)集成到預報預警信息平臺后，我們只需要通過一個平臺，即可獲取到所有工作所需的數(shù)據(jù)，不需要像以前那樣頻繁地在各大網(wǎng)站和內(nèi)部系統(tǒng)進行切換、查詢、下載等繁瑣的操作，大大地提高了工作效率。”大連環(huán)境監(jiān)測中心預報員張明明說。
亮點3
預報員是“把關人”
預報模型計算出的結果是否可以直接作為最終的預報結果呢？
其實，數(shù)值預報4種模型就會有4種預報結果，雖然趨勢上呈現(xiàn)相似性，但具體的數(shù)值會有差異，如何進行甄別和訂正，這就需要依靠預報員這個“把關人”。
預報員需要在預報工作中能深入了解各模式的特點，對各模式預報的準確性進行研究與評估，挖掘
各模式所適用的情景，進而準確判斷不同情境下各種模式的參考權重，確保預報的準確性。
特別是當重污染天氣或者污染天氣持續(xù)時，也會通過加強會商，與大連市氣象臺和省級預報部門開展聯(lián)合會商，對重污染天氣過程進行研判。
此外，為提升預報員的預報水平，系統(tǒng)還內(nèi)置預報誤差分析功能，主要是針對預報模式或預報員的預報結果，與實際監(jiān)測數(shù)據(jù)的誤差進行統(tǒng)計和分析，可為預報模式本地化調整提供參考依據(jù)，還可供業(yè)務部門作為經(jīng)驗進行總結。
經(jīng)過人工訂正后的預報結果與大連市環(huán)保局的信息發(fā)布系統(tǒng)對接，可以自動對外發(fā)布。
亮點4
擴大預報預警區(qū)域是方向
系統(tǒng)除了可以實現(xiàn)空氣質量預報預警外，還可以模擬污染物減排，為空氣質量改善提供決策依據(jù)。
據(jù)介紹，系統(tǒng)預設了6種污染減排控制措施方案，對減排效果進行評估，涉及機動車移動源、工業(yè)源、居民面源和揚塵源，可以分別比較減排控制措施情景下和未減排情景下的SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3濃度，更直觀地得出減排效果。
此外，系統(tǒng)還可以對大連空氣污染的污染源進行分析，不僅可以計算出不同行業(yè)對不同污染物濃度的貢獻率，還可以分析周邊地區(qū)對大連市污染物濃度的貢獻情況。這些數(shù)據(jù)將可以直接用于指定減排措施方案，有助于空氣質量預報和污染案例分析。
系統(tǒng)的溯源功能對重污染天氣的預報預警和應急工作的作用尤其顯著。利用這一功能，系統(tǒng)可定量追蹤大氣污染來源，識別出各地區(qū)、行業(yè)、重點源對于大連市空氣污染的貢獻情況，定量評估控制措施效果，獲知不同減排方案下污染物濃度的變化情況，“這對重污染條件下應急措施的制定發(fā)揮了極大支撐作用。”包艷英表示。
“目前，系統(tǒng)預報預警范圍為大連市區(qū)，未來將擴大精細化預報預警的區(qū)域，覆蓋更廣闊的區(qū)域，惠及更多的公眾。”包艷英表示。
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