辽宁省空气质量预报体系建设初探

邰姗姗

（辽宁省环境监测实验中心 辽宁沈阳 110161）

近年来，随着工业发展和城市化进程的加速，空气污染越来越严重，特别是2013年我国发生了大范围、长时间的雾霾，影响了中东部和西南部地区很多城市[1]，空气质量问题受到社会各界的普遍关注。自2013年开始，全国从74个试点城市入手，开展空气质量新标准监测，并逐渐完善空气质量监测网络体系建设，提高了空气质量监测的技术水平，但目前的监测仍然是对空气质量实时现状的监测，而当发生重度以上空气污染或者雾霾出现时，实时监测不能满足对空气质量预报和重度污染天气应急的要求，需要开展空气质量预报。

空气质量预报通过各类预报方法与手段相结合，可对大气中主要污染物的不同类型污染过程进行模拟预测，同时也可对空气质量等级进行预测。通过空气质量预报，全面地了解和掌握空气中污染物的迁移变化规律以及污染源和气象条件对空气质量的影响，是当前城市及区域污染调控与治理的有效途径[2]，也是城市文明程度的标志[3]。因此，在空气主要污染浓度监测和气象条件观测基础上，通过预报手段，建设空气质量预报体系，是进行空气质量未来状态和变化趋势预报的必要手段，也对重污染天气应急措施开展的给予关键技术支持。

1 空气质量预报方法

1.1 统计预报

统计预报是基于统计学方法，以大气污染物浓度和气象观测数据为基础，通过因子初选和相关性分析，建立大气污染物浓度与气象参数间的统计预报模型，从而预测未来大气污染浓度的变化趋势。常用的统计预报有多元线性回归方程法、天气形势分类法、人工神经网络法和趋势外延法等[4]。

1.2 数值预报

数值预报以大气动力学理论为基础，在给定的气象场、源排放以及初始边界条件下，通过一套复杂的偏微分方程组描述大气污染物在空气中的各种物理化学过程，并利用计算机进行数值计算方法的求解，从而预报污染物浓度动态分布和变化趋势，是一个典型的三维中尺度问题。目前国内外数值预报主要模式包中国科学院大气物理开发的NAQPMS模式、中国气象局气象科学研究院开发的CAPPS模式、美国的CMAQ模式、CAMx模式和WRF-Chem模式以及法国的Polyphemus模式等[5、6]。

1.3 与3S技术相结合预报

遥感技术、地理信息系统和全球定位系统三者集成的新的综合探测系统在环保领域得到了广泛的应用，也是空气质量预报应用的重要技术手段。通过遥感技术可获取反映空气质量的影像数据，通过反演得到气溶胶光学厚度等产品，并结合地理信息系统和全球定位系统获取的气象参数以及污染源、污染物排放数据，进行空气质量预报[7]。

2 辽宁省空气质量预报现状及必要性

2013年辽宁省发生多次大范围、长时间的雾霾天气，空气质量的重度污染严重影响人们的生产生活和身体健康，引起政府和公众的普遍关注。人们对空气质量的不再满足于对现状情况了解，进一步需要知道空气质量未来的变化趋势，特别是在重污染发生时，未来污染是否持续、是否会进一步加重以及何时结束成为人们关注的重点。空气质量变化趋势需要预报工作来实现，因此空气质量的预报工作迫在眉睫。

辽宁省目前仅沈阳市采用统计预报方法开展空气质量预报工作，其他城市以及省级尺度均未开展预报工作，因此，辽宁省亟需开展空气质量预报体系建设。预报体系的建立不仅可实现对空气质量未来变化趋势的预测，也为环保部门提供科学的管理和政策咨询建议，使管理部门能够及时采取控制措施，同时也满足公众对空气质量变化的知情权，以避免重度空气污染对人类健康的影响。

3 辽宁省空气质量预报体系架构建议

根据辽宁省空气质量现状，结合地方实际，并参考完成空气质量预报所必须的技术，辽宁省空气质量预报体系架构应重点从选择模型、编制污染源清单、建立会商机制和组建专业预报队伍等方面入手。

3.1 预报模型

针对国内常用预报模型的不同特点[8]，结合辽宁省实际情况，在预报模型选择中可以先利用现有的空气质量监测数据和气象参数数据，从统计预报模式入手，在预报过程中不断完善和本地化模型，向动态统计模型发展，并随着预报业务的发展和完善，开展数值预报发展，并逐步结合3S技术和计算机技术，建设综合预报模型系统。

3.2 源清单编制

排放源清单是对某一地区一种或几种污染物排放源的排放量进行估算，是研究空气污染物在大气中物理化学过程的先决条件[9]，也是开展空气质量预报必不可少的技术环节。辽宁省是东北老工业基地，污染源类别较多，因此，开展源清单编制十分必要。在源清单编制时，应结合辽宁地方特色，抓重点，覆盖全面，调查覆盖自然源和人为源，从点源、面源、开放源、移动源以及生物源等入手，按照主要污染物类别进行排放因子调查与计算，建立辽宁省污染源排放清单。

3.3 会商机制

空气质量预报结果受污染源排放、地理位置、地形和气象等多种因素的影响[10]。由于气象条件有明显的季节变化和月变化，所以对空气质量变化的影响较大，气象参数是开展空气质量预报不可缺少的数据基础，因此，在空气质量预报体系建设中，与气象局部门进行会商是保证预报准确性的重要手段。空气质量预报体系架构中应加强会商机制建设，形成定期会商与突发事件应急会商相结合的会商机制。

3.4 专业预报队伍

人员是开展空气质量预报的主体，而且空气质量预报工作专业性较强，涉及物理、化学、气象和环保等多门学科，预报体系建设中专业人员队伍组成是保证预报工作开展的关键。因此，应加强专业技术人员的引进与培训，提高专业能力，并按照源排放、模型、气象条件以及综合等方向进行人员业务分工，同时，必须保证队伍组成的专业性和稳定性，才能不断完善预报体系，提高预报准确率。

[1]解淑艳，刘冰，李健军.全国环境空气质量数值预报预警系统建立探析[J].环境监控与预警，2013，5（4）：1-4.

[2]王自发，谢付莹，王喜全等.嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用[J].大气科学，2006，30（5）：778-790.

[3]于桂云，金世洲，王洪涛.城市空气质量预报的意义及其进展[J].黑龙江环境通报，2002，26（3）：80-81.

[4]赵惠芳，陈雅莲，唐会荣等.晋江城市空气质量污染潜势统计预报方法初探[J].气象与环境学报，2009,25（5）：27-30.

[5]朱玉强.几种空气质量预报方法的预报效果对比分析[J].气象，2011,30（10）：30-32.

[6]王茜，付晴艳，王自发等．集合数值预报系统在上海市空气质量预测预报中的应用研究［J］.环境监控与预警，2010，2(4):1-7．

[7]王皓，查勇.MODIS气溶胶光学厚度对城市空气质量的指示[J].城市环境与城市生态，2006,19（3）：21-24.

[8]张朝能，胡冰.空气质量预报方法综述[J].云南环境科学，2003，22（2）：55-57.

[9]赵斌，马建中.天津市大气污染源排放清单的建立[J].环境科学学报，28(2)：368-375.

[10]李靖，尹晓惠，张明英.北京市空气质量状况与气象条件关系分析[C].第26届中国气象学会年会大气成分与天气气候及环境变化分会场论文集.2009：75-82.