空气质量预报的改进

阐述了发布空气质量预报的意义。以江苏省为例,指出目前在空气质量预报工作中存在发布途径狭窄、准确率不够高、缺少区域性和趋势性等问题,建议拓宽预报发布渠道,加强指标解释,提高预报的准确性,尽快开展空气污染趋势预报和区域预报研究。     

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。     

珠三角区域空气质量预报方法及预报效果评估

介绍了珠三角区域空气质量预报的"六步法"流程,并对2015年空气质量等级和首要污染物预报准确率进行评估研究。结果表明,2015年珠三角区域空气质量以优良为主,24 h等级预报准确率1月最高2月最低,平均准确率为87.6%;出现的首要污染物种类包括PM2.5,PM10,O3-8 h和NO2,预报准确率9月最高3月最低,平均准确率为72.7%。     

2013—2019年京津冀及周边地区PM2.5重污染特征

为探讨2013—2019年京津冀及周边地区"2+26"城市PM_(2.5)重污染时空演变特征,对"2+26"城市7年间的大气环境监测网数据进行了统计分析。在年际变化上,重污染过程次数逐年下降,发生时长和强度分3个阶段大幅降低。相比2013年,2014—2016年重污染小时数、天数和峰值浓度均降低了一半左右,2017—2019年则下降了约80%。目前,区域重污染过程以持续1～2 d的较短过程为主。在季节分布上,全年重污染集中于秋冬季,其中冬季占比从60%升至80%,尤其是1月的重污染占比最高且有逐年增加趋势。在空间分布上,区域差异明显缩小,呈相对均匀化趋势,区域污染中心有所南移,南部的冀南豫北区域在区域重污染中的占比呈上升趋势。在污染成因基本类型上,污染排放导致的积累型为主要类型,占比约90%;沙尘型及烟花爆竹燃放型的总占比约为10%,虽然其占比较低,但近年的比重较稳定,未有明显下降趋势。     

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%。     

精细化预报在首届中国国际进口博览会空气质量保障工作中的应用

重大活动保障预报不同于业务预报,其核心是服务管控,并注重提前预报的时效性和精细化。该文总结了首届中国国际进口博览会空气质量保障预报工作的实践经验:在历次保障预报联合会商组织架构的基础上,完善联合会商机制,强调预报保障主体单位与支持单位的预报工作内容和职责的区分,通过数值模式的优化改进、针对性开展关键气象因素专题等多种技术手段不断提升预报精准度,并创新应用历史相似污染案例库挖掘和匹配分析,注重预报效果评估以及时总结预报经验,不断提升预报的准确性,为管理决策提供强有力的技术支撑。     

长三角空气质量区域预报准确性评估方法研究

根据长三角空气质量区域预报工作的实际需要,对分区文字预报和落区图预报两种方式分别制定了不同的空气质量指数级别预报准确性评估方法。分区文字预报根据设定的预报准确性判定方法计算预报评分,落区图预报按区域内预报准确城市占比进行准确率统计。分区文字预报结果显示,2017年长三角区域的预报准确天数占比为62. 2%,预报评分为70. 2,区域预报评估效果良好。落区图预报评估结果显示,预报级别偏差具有地域性差异,安徽北部、江苏北部和江西中北部预报等级偏高,长三角中南部沿海城市预报等级偏低。该套评估方法可为区域空气质量预报偏差成因分析提供依据,为区域预报工作的改进提供定量参考。     

广东省空气质量等级预报准确性评估

对广东省空气质量等级预报准确性评估进行了探讨,结果表明,在不区分污染等级的情况下,2016年夏季广东各市的预报准确性差异较大,中山预报准确性达92%,是全省唯一一个准确性超过90%的城市,云浮最低,为53%。在区分污染等级时,实测为轻度及以上污染级别的情况下,各市的准确性普遍较低,仅佛山、东莞与广州的准确性达50%以上,而有11个城市的准确性为0。综合考虑不同污染级别的准确性得分后,佛山市排名第1,较不区分污染等级时的排名提前9名。指出,采用区分污染等级的预报效果评估办法更加适合广东空气污染较轻的区域。在首要污染物为臭氧的情况下,广东省平均的等级预报准确性低于首要污染物为其他物种的情况。     

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。     

基于OPAQ的城市空气质量预报系统研究

空气质量预测在国内的关注度日益提高,传统的空气质量预测系统通常运用数值化学传输模型,利用物理方程来计算污染物的扩散、沉降和化学反应。而化学传输模型的预测准确性很大程度上需要依赖详细的污染源排放信息和气象模型的输出结果。基于统计模型的OPAQ空气质量预报业务系统,采用人工神经网络算法,可预测各污染物的日均值或日最大值。并对北京空气质量预报的结果进行了评价,OPAQ空气质量预报业务系统对空气质量预测的准确性较高,能够利用较低的计算资源得到较为准确的预测结果。与数值预报相比,OPAQ空气质量预报业务系统不需要大量的基础数据作为输入,可弥补数值预报的不足,并成为数值预报的有力补充。     

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...     

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。     

京津冀区域大气重污染过程特征初步分析

基于为京津冀区域和城市环境空气质量预报和空气重污染预警业务提供必要基础参考资料和区域重污染发生发展规律认识的需求,应用现有空气监测网2013—2014年度京津冀区域13个城市空气质量监测数据,分析了该区域2013—2014年空气质量整体情况和污染过程的季节变化规律、污染范围,统计了两年间31次区域范围大气重污染过程,并根据污染过程的空气质量变化特点和大气环流形势,着重对31次重污染过程中均压场天气型污染开展分析。结果表明,2013—2014年京津冀区域空气污染形势严峻,全年约有六成日数受颗粒物污染影响;京津冀区域空气污染南北差异显著,有自北向南逐步加重的特点,南部污染严重城市对区域污染贡献巨大,石家庄、保定、邢台、邯郸4城市将PM_(10)、PM_(2.5)年均浓度分别拉升31、16μg/m~3;2013—2014年京津冀区域大范围重污染过程集中发生在秋冬季,两季的污染过程对区域两年PM_(10)、PM_(2.5)平均浓度分别拉升27、21μg/m~3;京津冀区域均压场天气型污染可细分为臭氧型均压场和颗粒物型均压场。当秋冬季出现较小气压梯度、西南小风、逆温层等均压场天气型时,容易造成区域颗粒物污染过程;而春末、夏季出现均压场天气型时,容易造成O_3污染。     

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。     

支撑京津冀区域大气污染联防联控的大气监测体系构建

京津冀区域已成为全国大气污染最严重的地区之一,并且呈现出明显的区域性污染特征,加强区域间的环境合作,实施区域联防联控是解决京津冀区域大气污染问题的有效手段。对照《生态环境监测网络建设方案》的要求,目前京津冀区域大气监测体系还存在着监测网络不健全、监测项目覆盖不全面、监测新技术应用不足、质控体系不完善、信息产品供给与公众需求有差距等问题,与京津冀区域大气污染联防联控的要求不相适应。为全面提升京津冀区域大气监测体系对区域联防联控的技术支撑能力,亟需进一步完善京津冀区域的监测网络,增设传输研究、污染监控等特殊监测点位;逐步拓展监测项目,开展颗粒物化学组分和O_3前体物监测;加快遥感监测等立体监测技术在大气监测中的应用,全面分析污染物时空分布特征与传输规律;加强空气质量预报预警能力建设,为重污染天气应对提供技术支持;规范监测事权上收后的全过程质控体系,建立颗粒物标准方法比对和O_3量值传递质控机制;构建环境监测大数据平台,加强数据分析应用与信息公开。     

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。     

中小城市空气质量预报试验与问题研究

当前中国大气污染形势严峻,迫切需要开展环境空气质量预报预警业务工作。为调研国内中小城市开展空气质量预报的基础条件和业务需求,促进全国城市空气质量业务体系建设,中国环境监测总站组织8个典型中小城市,利用基于数值预报基础的统计模式预报系统开展了空气质量预报实验工作。在此基础上,针对开展全国预报业务体系建设所需的中小城市预报方法、基础条件、人员技术水平等方面进行专项调研,并对国内中小城市开展空气质量预报能力建设和业务工作面临的问题、困难提出了建议和参考对策。