兰州市空气质量预报系统研究

从潜势预报、统计预报、数值预报三方面介绍了兰州市空气质量预报系统的研究方法和结构特点,并检验分析了2001年4～10月兰州市空气质量预报,结果表明,此系统具有较强的预报能力,适用于兰州市空气质量预报业务。     

空气质量预报在世界互联网大会中的应用

为支持世界互联网大会期间大气污染管控工作,利用人工结合数值模式预报的方式在第二届到第五届世界互联网大会期间开展空气质量预报工作。多模式系统中WRF-CMAQ对乌镇及浙北区域大气污染变化的趋势模拟最好,2016—2018年对AQI日均值模拟的平均分数偏差(MFB)和平均分数误差(MFE)分别为-1.3%～1.6%和24.3%～28.3%。会前48 h、72 h和96 h空气质量等级预报准确率分别为37.5%～83.3%、33.3%～90.0%和0～89.9%。会议期间乌镇的AQI日均值48 h预报准确率为33.3%～100%,等级预报准确率为66.7%～100%。与日常空气质量预报不同,会议期间预报还应重点关注大气污染过程,如有污染可能性,需要给出污染过程的起始时间、持续范围和浓度峰值等情况及其关键时间节点,有针对性地提出大气污染管控的措施建议,为会议期间空气质量保障提供技术支撑。     

广西重点城市空气质量预报系统

介绍了应用数值预报和统计预报相结合的集成预报技术建立的广西重点城市空气质量预报系统。指出该系统可根据影响大气污染物的天气系统类型修正预报结果,提高预报的准确率;建立的气象和环保部门的预报会商平台,使气象与环保部门实现了每天异地技术会商、信息资源共享等功能;系统的运行环境要求较低,只需终端用户具有拨号或专线上网或局域网联网功能;系统能用于多城市空气质量预报,对城市环境天气服务中的中小尺度短期(24h-48h)的天气预报也有参考价值。     

AQI标准下北京市空气质量数值预报系统及其在重大活动保障中的应用

围绕新AQI标准下环境空气重污染预报预警工作的需求,全面优化升级了北京市空气质量数值预报系统。该系统集成了新一代天气模式WRF,并进一步发展污染源处理模型SMOKE,实现了点源、面源、机动车源等排放源高时空分辨率制作,同时紧追空气质量模型(CMAQ、CAMx、NAQPMS)新发展,实现在线源解析模块的业务应用。这一系统不仅在日常业务预报中有效提升了北京市空气重污染过程的预报准确率,还成功应用于2014年APEC会议、2015年纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵等重大活动空气质量保障工作中,满足了重大活动对空气质量预报预警的特殊需求,为进一步提高城市空气质量预报预警技术的发展做出有益尝试,并积累了丰富的经验。     

基于机器学习的短临预报方法及其在空气质量保障中的应用

基于多个数值模式(NAQPMS、CMAQ)预报结果和站点观测资料,采用岭回归机器学习方法构建了一种多污染物短临预报方法,并应用于2017年厦门金砖国家峰会和2019年武汉军运会空气质量保障工作,评估总结了短临预报方法的可行性和预报效果.结果表明:短临预报表现出很好的预报能力,可以有效改进数值模式的预报趋势和量值.从日均...     

最优化集成方法在城市臭氧数值预报中的应用研究

基于多模式(NAQPMS、CMAQ、CAMx、WRF-Chem)空气质量数值预报业务系统的滚动预报结果,结合站点观测资料,评估了最优化集成方法在城市臭氧数值预报中的可行性和预报效果。一年的评估结果表明:当训练期为15 d时,最优化集成方法能够得到相对较好的结果。总体而言,最优化集成方法对城市臭氧浓度变化趋势和浓度水平的预报效果明显优于单个模式,且在大部分城市优于多模式的最优预报,其预报值和观测的相关系数提高0.11以上,均方根误差降低约10μg/m~3;该方法对城市臭氧污染等级的预报能力也明显优于单个模式,特别是轻、中度污染。此外,在模拟偏差较大的城市,最优化集成方法对预报效果的改进更为显著;在模拟偏差较小的城市,该方法仍可进一步提升预报效果。     

空气质量多模式预报系统在中山市的应用

介绍了中山市空气质量多模式预报系统。对2015年3月—2016年2月的预报效果评估表明:系统可以较好地反映污染物的变化趋势但仍存在系统性偏差。通过对排放源清单的调整优化及对模式干沉降模块的改进使模式系统的偏差显著减小。总结并建立中山市污染天气案例库,发现在典型污染天气形势下,除O3-8 h外,其他污染物均值均能达到空气质量二级标准。未来将从2个方面提高中山市空气质量预报预警系统的实用性,包括逐步实现污染源排放清单的动态及时更新和提高极端气象条件下O3污染预报能力。     

相似案例比对法在空气质量精细化预报中的应用

2018年首届中国国际进口博览会期间,为开展精细化的空气质量保障预报,以2015年11月13-16日为相似案例,与2018年11月8-11日上海地区的天气要素和PM2.5浓度变化进行相似性分析。结果显示,2个案例中地表压强、地表温度、相对湿度、混合层高度和风向5项主要天气要素的相关系数为0. 66~0. 93,相似离度为0. 09~0. 26,PM2.5浓度的相关系数达0. 8左右,相似离度为0. 2。针对2015年案例的污染过程分析,不仅为2018年案例中的污染时段预报提供了参考,也为空气质量保障工作的管控决策提供了支持。     

长三角区域环境空气质量预测预警体系建设的思考

世博会期间长三角区域空气质量自动监测网络和数据共享平台的成功搭建和有效运行,为探索长三角区域空气质量预测预警长期合作模式提供了宝贵的经验和启示。需要建立全方位区域空气质量监测网络和数据资源共享系统、源排放清单、开发区域多模式集合预报系统,构建区域多层面运作机制和会商制度,建设一批专业技术和复合型人才队伍。区域不同层面有效的管理体制机制的保障是区域环境空气质量预测预警体系的基础支撑。     

长三角区域空气质量数值预报系统及其在重大活动保障中的应用

2014年起,上海市围绕城市及长三角区域空气质量预测预报和重污染预警需求,搭建了长三角区域空气质量数值预报系统。该系统综合应用了模式参数化方案比选、排放清单耦合处理、大气化学资料同化、大数据集合订正等关键技术,集合模式PM_{2. 5}和O₃小时浓度偏差为-10%～10%,提升了区域PM_{2. 5}和O₃浓度模拟效果。该系统实现了污染在线源解析和多排放情景模拟等功能的业务应用,应用于2018年首届中国国际进口博览会保障中,为上海市及长三角区域空气质量业务预报和重大活动保障提供了业务产品支撑。     

中国中东部一次大范围重污染过程特征分析

采用嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)模拟与气象、污染物观测资料相结合的方式,分析了2016年12月影响中国中东部地区的一次重污染过程中PM_(2.5)时空分布特征及来源成因。结果表明,重污染过程中PM_(2.5)具有较明显的时空变化规律,污染呈现一定程度的区域性分布特点,不同地理位置条件下,污染物浓度的累积和传输方式表现出不同的特征,细颗粒物快速二次生成及不利扩散条件下的持续积累可能是此次污染过程的主要原因,不利于污染物扩散的高低空天气形势的配合抑制了污染物的快速消散,为大气污染的形成及维持提供了稳定的大气环境背景,形成了此次污染过程污染浓度高、影响范围大的态势。     

2019年江苏省PM2.5和O3多模式集合预报算法效果评估

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显著改善了PM_2.5和O₃预报的准确率,其对江苏省PM_2.5和O₃空气质量分指数等级的预报准确率超过了80%。就江苏省整体而言,PM_2.5集合预报的准确率相比最优单一数值模式提升了6%。O₃浓度较低时,集合预报能有效改善各模式存在的高估现象。但受限于目前的校正策略,出现高浓度O₃污染时,集合预报对预报效果的提升相对有限。     

上海世博会长三角区域空气质量预警联动系统开发与应用

围绕2010年上海世博会空气质量保障目标,开发了长三角区域空气质量预警联动系统.系统主要由区域数据共享、预报预警、信息发布和应急联动等4个子系统构成,运用了自动质量控制检查、多模式集合预报、秸秆焚烧火点判定、预警联动机制研究、GIS自动化处理和表达等关键技术.在世博会期间,实时监控了长三角区域空气质量状况,科学预测了空气质量未来变化趋势,成功发布了5次大气污染预警,启动了应急联动措施,为世博空气质量保障提供了坚实的技术基础.同时,该系统也是一次跨行政区解决区域性空气污染问题的有益实践,具有十分重要的示范意义.     

2018年大连海域船舶大气污染物排放特征及影响分析

船舶废气已成为大气污染物的重要来源之一。为掌握大连周边海域船舶大气污染物排放特征,以及大连海域船舶排放对大连市大气环境的影响,基于船舶自动识别系统监测数据,采用基于功率的动力法估算出2018年大连海域船舶排放清单,并利用WRF、SMOKE、CMAQ空气质量数值模拟系统,研究了1月、4月、7月、10月船舶排放对大连市大气环境的影响。研究结果表明,2018年大连海域船舶共排放SO₂ 7 606.23 t、NO_x 30 990.13 t、PM₁₀ 1 212.02 t、PM_2.5 969.58 t、CO 3 339.10 t、HC 1 414.63 t、CO₂ 2 546 299.67 t。其中,客船、散货船、油船和多用途船的排放占比较大,排放区域主要集中在大连湾、大窑湾附近及周边航道。受气候因素影响,不同月份的船舶排放对大连市大气环境的影响不同,其中,1月、4月和10月受影响较大的区域主要是旅顺口区和金州区,而7月受影响较大的区域主要是甘井子区。     

基于CFSv2的延伸期空气质量数值预报技术及效果评估

介绍了基于CFSv2产品开展空气质量数值模拟的技术方法以及基于该技术的成都市延伸期空气质量预报系统,评价了2019年9月25日至12月25日的预报结果,以2019年12月为例分析了系统对具体污染过程的预报能力。结果表明,系统AQI预报准确率为36.67%,等级预报准确率为68.93%,\"时段1\"的预报效果优于其余时段,但\"时段2\"和\"时段3\"在污染物浓度水平上仍然具有较高的参考价值。系统在PM2.5浓度、气温和气压的变化趋势上提供21 d左右的参考。后续工作中,将针对CFSv2产品开展气象模型参数方案优选,并尝试结合基于GFS产品驱动的常规业务数值预报产品为延伸期空气质量预报提供污染物浓度初始场,减少误差传递,从而提高延伸期空气质量预报产品的准确性和可用性。     

长三角区域空气质量预警联动系统及其在上海世博会的应用

为保障上海世博会空气质量,开发了长三角区域空气质量预警联动系统.系统由区域数据共享、预报预警、信息发布和应急联动等4个子系统构成,采用自动质量控制检查、多模式集合预报、秸秆焚烧火点判定、预警联动机制研究、GIS自动化处理和表达等关键技术.在上海世博会期间,实时监控和预测了长三角区域空气质量状况和变化趋势,发布了5次大气...