重大活动空气质量保障预报会商机制及经验探讨

重大活动空气质量保障预报会商已经成为保障过程中的重要环节,旨在以精细化空气质量预报为环境管理部门制定高效可行的区域大气污染管控措施提供关键技术依据。预报会商机制可有效规范区域联动预报会商的开展,在多个重大活动空气质量保障中,预报会商机制已日益完善,尤其是在强化立体化监测网、开展多技术组协同作业、建立多维预报会商流程、提升多种重点污染物预报能力等方面积累了大量宝贵的实践经验。该文首次系统性探讨国内空气质量保障预报会商机制和经验,以期为今后承办重大活动的地区开展空气质量保障预报会商提供借鉴。     

博鳌亚洲论坛2018年年会期间空气质量预报保障技术研究

为了做好博鳌亚洲论坛2018年年会期间的空气质量保障工作,通过综合分析2015-2017年同期的监测数据及其气象条件,依托空气质量多模式数值预报系统,以专家组现场会商研判的方式开展了空气质量预报保障工作。结果显示,海口市、三亚市和博鳌镇在会议期间空气质量保持优良,每日AQI预报结果在±10的准确率为72. 2%,有效支撑了博论坛期间空气质量保障工作。会议期间文昌区域站和五指山背景站出现超标现象,超标污染物均为O3,外来污染传输是今后博鳌论坛保障中需重点关注的关键影响因素。     

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。     

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。从日均模拟效果来看,短临预报的颗粒物相关系数达到0.9以上,均方根误差小于5μg/m~3,而且预报的臭氧相关系数和均方根误差分别为0.99和2μg/m~3。相较于日均数值模式预报结果,短临预报可使颗粒物和臭氧的预报相关系数至少提升16%和9%,预报均方根误差至少下降50%和86%。对于小时模拟效果,短临预报能够更好地把握颗粒物的小时变化特征,其相关系数较模式提升了0.2以上;同时短临预报能够更好地再现观测到的臭氧日循环特征,对白天的峰值和夜晚的低值预报更好,其相关系数高达0.9。总体来说,短临预报方法可为重大活动空气质量保障提供较为精准的临近预报结果,具有较好的应用价值。     

南京青奥会空气质量监测保障的经验与思考

从空气质量保障目标、监测网络、预测预报、信息发布、科研课题等角度,对比分析了南京青奥会、北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等4大赛事/活动的空气质量监测保障体系,总结了南京青奥会在空气流动监测车布设、空气质量专家会商与信息发布等方面的经验得失,并提出了改善建议。     

南京及周边区域亚青期间大气监控预警走航观测研究

2013年8月,为了解亚青会期间南京及周边地区大气污染物的来源、时空分布和输送规律,江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所等15家单位,开展了为期一个月的夏季联合观测,监测区域覆盖江苏沿江8市以及安徽部分地区。该次联合观测,江苏首次利用空气质量数值预报模式指导开展走航观测,实现了动静、水平与垂直相结合的立体式巡航观测,并初步揭示了现阶段江苏省大气污染主要特征,观测结果直接服务于亚青空气质量会商,为保障南京市空气质量提供技术支撑,同时为2014青奥会空气质量保障积累经验。     

我国重大活动环境空气质量监测预报评估技术体系的发展与思考

通过总结南京青年奥林匹克运动会、二十国集团领导人峰会、金砖国家领导人第九次会晤、中国国际进口博览会、第七届世界军人运动会等重大活动环境空气质量保障工作经验,简述近年来中国重大活动环境空气质量监测预报评估技术的进展以及所发挥的作用。结合城市环境精细化管控和未来我国"十四五"环境空气质量持续改进的需求,提出在监测网络、监测技术、排放清单、预测预报产品和保障机制等方面有待提升的建议。     

南京青奥会空气质量保障联合观测分析研究

2014年8月,为做好南京青奥会空气质量保障工作,江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所、南京大学等36家单位,开展了为期一个月的空气质量保障联合观测,共获取监测数据5万多个,巡航观测里程超9 000 km,编制预报及分析报告87份,空气质量预报准确率达80%。结果表明,强力管控措施的实施,对缓解空气污染效果显著;通过联合团队观测方式,集中了产、学、研、用的技术优势和科研力量,带动了全省空气质量监测与分析能力的整体提升,为青奥会空气质量保障工作提供了强有力的技术支撑。     

西北部主要城市环境空气质量特征与预报影响因素分析

西北部地区经济和工业的快速发展导致各项污染物排放对空气质量影响形势较为严峻,近几年频发的重污染过程严重影响了当地居民的生产生活,因此开展西北部主要城市的空气质量预报工作十分必要。研究选取西北部主要城市展开讨论、分析,并初步总结了主要城市2013—2015年的空气质量分布特征、预报影响因素、预报要点等,为环境监测系统预报工作人员在未来预报业务工作中提供参考。     

江苏省空气质量预报准确度及改进方法分析

介绍了江苏省重污染天气监测预报预警系统以及大气重污染预警会商流程,将2015年13个地级市的模式预报、人工预报结果分别与实际观测值进行比较。结果表明:人工预报更准确,PM_(2.5)日均值、臭氧日最大8 h平均值、AQI 3个指标人工预报和实况的相关性分别比模式预报高出12.8%、0.3%、11.4%,平均标准误差(MNE)分别低20.7%、3.1%、23.1%。依据国家空气质量预报技术指南评分办法,对各市2015年全年空气质量级别为"良"时进行评分。通过开展07∶00预报更新,使2015年上半年空气质量预报级别得分平均提高了0.9分,全年级别得分平均提高了2.6分;通过改进模式预报参数,使PM_(2.5)日均预报值、臭氧日最大8 h平均预报值、AQI预报值和实际观测值的相关性比上年同期分别提高26.0%、5.0%、33.9%,MNE分别降低3.6%、31.3%、7.6%。     

区域环境空气质量预报的一般方法和基本原则

为响应公众服务和环境管理对环境空气质量预报的迫切需求,中国环境监测总站率先在京津冀区域开展了区域环境空气质量预报测试。结合目前积累的预报经验和国内外相关研究,探索出区域空气质量预报的一般方法和基本原则,讨论了客观订正环节中大气扩散条件、污染源排放、物理化学过程和空气质量变化规律的分析方法及系统建立、结果确定、天气控制形势分析和信息表述等基本原则,以期为各地开展环境空气质量预报提供技术参考。     

对比分析法在环境空气质量预报业务中的应用

通过分析京津冀及周边区域环境空气质量预报的实际案例,从实时监测、污染源、大气条件以及数值预报模拟4个方面阐述了对比分析法在空气质量预报业务中的应用,帮助预报员比较类似污染源排放条件下的大气条件变化或者类似大气条件下的污染源变化,以便进一步开展量化分析。研究结果显示:利用时间同比、空间比较和大气条件对比的分析方法,能够判断在类似污染源排放和相似大气条件下,主要污染物的浓度水平、重污染发生、影响范围、持续时间、严重程度等污染特征以及污染物的水平传输影响等;采用污染源变化对比分析法,能够获得在类似大气条件下,污染源排放的减少或剧增对主要污染物浓度水平的影响程度;通过数值预报模式结果对比分析,能够获得在类似的污染源排放条件下,大气环流形势的稳定程度和变化情况,从而判断其对污染物浓度水平的影响。对比分析法是开展京津冀及周边区域环境空气质量预报业务中的重要环节,有利于持续提高空气质量预报的准确率,供全国空气质量预报员开展辖区空气质量预报时参考。     

京津冀及周边地区空气质量预报工作存在问题及解决对策

环境空气质量预报工作作为担负重污染预警应急和大气污染防控不可或缺的基础工作,正逐步成为环保部门核心业务之一。基于近3年京津冀及周边地区省、市环境空气质量预报工作开展现状,针对预报工作中遇到的人员短缺、能力建设进度缓慢、预报资料匮乏等现实问题,从政策制度和预报技术2方面分析原因,提出需要从制度建设着手,通过建立健全预报工作保障制度、评价制度、考核制度和培训制度,完善地区预报能力建设和预报水平,同时为全国其他区域省、市空气质量预报工作的开展提供参考与借鉴。     

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PM2. 5和O3小时浓度偏差为-10%~10%,提升了区域PM2. 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。     

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.     

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。     

美国加州南岸地区空气质量预报系统运行管理与借鉴

借鉴美国加州南岸空气质量预报经验,特别是其运行管理模式对于现阶段中国城市环境空气质量预测预报具有极高的参考价值。简要介绍了加州南岸空气质量管理局(SCAQMD)空气质量预报业务流程、技术方法、信息发布方式和预报效果评估策略。建议从4个方面借鉴SCAQMD经验:(1)建立相对完善的空气质量预报体系,分层级自上而下指导预报工作;(2)选择合适的空气质量预报方法,综合统筹成本-效益评估工作;(3)评估预报效果进而提高预报准确率;(4)在优化空气质量预报能力的基础上,有序开展预警协同控制工作。