浅谈云南省省级空气质量预报预警体系构架与实践

， ， ， ，崇礼(云南省环境监测中心站，云南 昆明 650034)

浅谈云南省省级空气质量预报预警体系构架与实践

王健，向峰，邱飞，胡勇，王崇礼
(云南省环境监测中心站，云南 昆明 650034)

空气质量预报系统作为一种重要的工具,用于为公众提供未来空气质量信息，指导公众健康出行,为评估空气质量状况、污染控制、环境管理以及决策制定提供技术支持。本文对云南省省级环境空气质量预报预警平台的建设实践进行了回顾，从平台架构、业务流程、发布机制以及人才队伍建设等方面对云南省省级预报预警平台进行了介绍，分析了环境空气质量预报预警系统建设所面临的问题，对未来发展方向提出了建议。

空气质量；预报预警系统；体系构架；建议；云南省

近年来，大气污染问题受到越来越多的关注[1-3]。长时间、大范围、高浓度污染频发，结构性、复合型、压缩性污染态势逐渐显现[4-5]。对空气质量的预报有利于指导人们对未来可能出现的污染情况采取提前的预防措施，保护人们的身体健康，也能为环境管理提供必要的技术支撑。

2013年9月，国务院出台《国发〔2013〕37号关于印发大气污染防治行动计划的通知》，明确了重污染天气预警体系建设要求，到2014年，京津冀、长三角、珠三角区域要完成区域、省、市级重污染天气监测预警系统建设；其他省(区、市)、副省级市、省会城市于2015年底前完成。为此，云南省环境监测中心站于2014年底启动了云南省省级空气质量预报预警体系的建设工作，通过省级层面的建设，分析、预测和及时推送云南省行政辖区内区域和城市环境空气质量产品，推动城市空气质量预测预报工作的开展，为保护公众健康、决策制定提供技术支撑。

1 云南省省级空气质量预报预警工作概况

云南省2016年环境空气质量优良率为98.3%[6]，环境空气质量相对较好，考虑到预报预警数值系统建设投入较大、人员素质要求较高的实际情况，而云南省环境监测能力建设受区域社会、经济发展的制约，除省会城市昆明市外，并不适宜在每个城市都独立建一个预报预警平台。云南省环境监测中心站参考《环境空气质量预报预警方法技术指南》相关内容[7]，设计、开发和建设了省级环境空气质量预报预警体系，通过近3a的建设实践，初步完成了涵盖预报预警系统平台、预报人员队伍建设、空气质量监测预报预警信息发布制度的云南省省级空气质量预报预警体系构架。基本做到了可以实时追踪分析全省空气质量变化情况，记录分析污染天气过程，对污染条件下空气质量变化趋势进行预测分析，按照相关要求，向管理部门发出预警建议；对污染条件下污染成因进行溯源分析，追踪污染物输送情况，为防范空气污染提供决策支持。

2 预报预警平台架构

2.1 云南省省级空气质量预报预警平台架构

云南省城市空气质量预报预警平台由数据综合管理系统、污染源排放清单系统、计算资源与环境硬件系统、空气质量分析预警系统、空气质量统计系统、多模式数值预报系统、空气污染来源追因系统、视频会商系统、公共信息发布系统、污染天气应急管理系统和空气质量目标管理动态评估系统等组成。因其他子系统技术上较为成熟，本文只介绍其中最关键、最具技术含量的多模式数值预报系统和污染源排放清单系统。

根据云南省低纬高原地区的特点，结合当今预报预警模式发展的趋势，先期建成包含统计预报模式和数值预报模式独立预报的基础技术方法体系，后期通过开展集合预报技术方法研究和开发，最终形成具有云南特点的预报预警技术方法体系。

目前，多数值模式系统包括国内主流运用的NAQPMS、CMAQ、CAMx和WRF-Chem等模式，各模式独立运行，统一区域设置、网格划分和分辨率，使用云南省高精度的污染源排放清单进行模拟计算。初始气象资料采用网络免费资源NCEP(1°×1°) 6 h / 次的分析资料，为更好地服务于环境管理需求，数值模式系统采用四层嵌套方案，第1层区域为西南地区，水平分辨率为27km，第2层嵌套为云南省行政辖区，水平分辨率为9km，第3层嵌套为重点城市群，水平分辨率为3km，第4层嵌套为县级城市区域，水平分辨率为1km，模式计算垂直范围从地面到20km高度，垂直分层为20层，在网格划分的时候追随地形。通过气象站点实测数据对气象场进行同化。可实现未来24、48、72h可用的云南省各市(州)、县(区)空气质量预报，以及未来7d可供参考的污染趋势预测，预报输出结果的时间分辨率不低于1h。在计算能力保障的情况下，完成每次预报的模式计算时间不超过8h。

污染源排放清单系统与多模式数值预报系统紧密结合，也采用四层嵌套，第1层采用清华大学2010年的MEIC排放源清单，第2～4层区域采用云南省环境监测中心站以2015年为基准年建立的高精度排放清单数据。主要涵盖了化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、生物质燃烧源、存储运输源、废弃物处理源等人为排放源、天然源和其他源类等大类。污染物类别包含SO2、NOX、CO、PM10、PM2.5、VOCs、HC、BC、OC、和NH3等大类。根据预警预报业务系统的多重嵌套区域提供对应空间分辨率的排放清单数据，将经过时空分解以及化学分解之后的排放清单，通过污染源排放模式，转换成网格化形式的、能够作为空气质量模式输入数据的格式，根据城市空气质量预报预警系统的需要适时对排放清单进行更新维护，形成云南省大气污染物排放源清单动态更新机制，从而实现空气质量预报、污染溯源追踪、措施情景模拟等扩展功能。

2.2 预报预警工作流程

日常工作以云南省环境监测中心站已建设完成的省级预报预警平台为基础，每天向各市(州)、县(区)推送预报预警产品，由各地技术人员进行人工客观订正后返回信息，最终形成预报预警发布产品推向社会。工作流程详见图2。

2.2.1 看实况

空气质量现状：首先通过云南省已建成的国控和省控空气质量自动监测网络，查看过去一段时间内污染物浓度日均值数据，了解污染水平历史变化趋势，掌握各城市空气质量状况的时空分布特征，做为判断城市空气质量未来发展变化的基础。

气象条件：通过云南省省级空气质量预报预警网络平台及其他网上资源和渠道对天气形势的预报结果，分析区域大气形势和主要气象参数，掌握辖区大气环境扩散条件，作为预报人员判断污染物迁移、扩散、传输、沉降过程制的依据。分析天气形势造成的空气质量的变化，找出其中的相关关系，为未来城市空气质量预报工作提供参考。

2.2.2 看污染源

了解预报区域内污染源情况是开展环境空气质量业务化预报至关重要的一环，预报员要尽量全面掌握预报区域的污染源类型、污染源数量、污染物浓度水平、污染出现时段、污染源分布区域等详细情况，通过对污染源的研判，掌握其在不同天气条件下的变化，判断污染物的浓度水平变化情况。

2.2.3 看模式

通过云南省省级空气质量预报预警平台，查看平台部署的各种模式预报结果，包括数值预报和统计预报等模式预报结果，通过模式预报结果，掌握未来一段时间不同预报区域不同时间尺度的环境空气质量预报结果，为预报员提供参考依据。

2.2.4 联合会商

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，涉及多学科、多领域、多部门，因此，在空气质量预报工作机制中，与气象部门、高等院校建立常态化合作机制十分重要。遵循“独立预报、共同会商、联合发布”的原则，目前云南省环境监测中心站与云南省气象局、云南大学、昆明理工大学等多个部门或机构建立了会商交流机制，具体交流方式见云南省环境保护厅与云南省气象局《加强环境保护和气象业务合作框架协议》和《云南省环境空气质量预报工作方案(试行)》等。

2.2.5 人工客观订正

预报人员通过对过去实况空气质量和气象条件的总结、分析预报区域污染源相关信息、综合模式预报结果以及对未来天气形势的研判、参考历史相似污染案例、结合预报人员的实际经验，从未来污染变化趋势、最高污染等级、污染持续时间、污染物大气化学反应的条件、污染扩散条件等角度对该预报结果的准确性和合理性作出基本判断，对模式预报结果进行客观订正，最终形成预报结果。

2.2.6 审核发布

按照部门内部已制定的预报预警信息发布机制，由工作人员将制作好的环境空气质量预报或预警信息审核之后，通过不同发布平台或渠道，将预报或预警信息及时发布。

云南省空气质量监测预报预警信息发布机制分为两个层面，一是省级信息发布层面，云南省环境监测中心站在已建成的省级预报预警平台中集成了部分信息发布功能，省级层面发布的信息内容可以通过平台操作实现。二是市(州)、县(区)级层面，市(州)、县(区)预报业务工作人员，使用实名制登陆平台，可以查看平台中的各种资料、多模式独立预报结果，根据需要参与城市或区域预报会商，经过人工客观订正，最终形成市(州)、县(区)辖区需要的预报预警发布信息，然后根据各地的信息发布规定进行发布。

目前，云南省环境保护厅和云南省气象局联合印发了《云南省环境空气质量预报工作方案(试行)》，在云南卫视天气预报栏目中播出云南省16个州市政府所在地城市的未来48h空气质量预报信息；除此之外，还有预报预警短信发布平台，官方网站和官方网站转载，微信公众号、云南省空气质量发布手机APP等信息发布渠道，基本覆盖了公众可以获取的范围。发布的信息内容包括小时实时监测数据，各城市空气质量预报结果，空气质量日报产品，空气质量预报预警产品，城市空气质量实时报警提醒等。

3 预报人员队伍建设

人才队伍是提高城市空气质量预报预警工作的根本，从事空气质量预报预警工作需要具备多学科综合知识，涵盖大气化学、大气物理、环境科学、计算机、气象学等学科，既需要专业技术人才，又需要综合性人才[8]。

根据云南省环境监测系统实际情况，有条件的州市，可以充分调动已有工作人员，把空气质量日报、统计和预报预警工作结合起来，没有条件的地方，可以直接登陆云南省省级预报预警平台，查收当地的推送产品，进行人工订正，在此基础上进行信息发布。另外，在监测系统缺少气象预报专业人才的时候，可以外聘气象台退休专家进行定期培训；在遇到污染天气时，还需要启动外部会商机制，建立专业的污染天气预报预警专家团队。

空气质量预报预警是近年来的一个新兴概念，要转化为日常业务工作，需要预报员不断学习相关科研成果，探索各种预报技术方法的优缺点；还需要定期开展交流培训，可以是本地气象台交流学习，也可以到先进地区跟班交流学习：通过长期的学习积累，使其在实际工作中逐步掌握空气质量预报的技术方法，以持续提高与空气质量预报预警相关的业务技术能力。

参考《环境空气质量预报预警业务工作指南》中对预报员岗位设置及职责的要求，需结合云南省各地监测部门的实际情况，逐步组建云南省省级和城市空气质量预报预警人才队伍。2015年4月起，在云南省环境监测中心站成立了城市空气质量预报预警团队，知识背景涵盖环境科学、气象学，工作过程中，在中国环境监测总站预报预警中心和先进省市兄弟单位的大力支持下，不定期分批次派出人员到相关单位学习交流预报预警专业技术工作经验，有力地提升了云南省城市空气质量预报预警业务水平。

4 发展及建议

环境空气质量预报预警工作是一项复杂的系统工程，涉及多学科、多领域、多部门，需要专业的、全面的业务人才，需要完善的业务机制，需要深入的探索预报的机理。目前我国环境空气质量预报预警业务工作正在陆续开展，还有许多工作要做。

不断夯实工作基础。空气质量预报预警数值模式是开展中长期预报的关键，其中的大气污染物排放清单编制工作才开始起步，清单编制指南体系不完备，实际工作中资料收集不全，导致数值预报结果准确率不高，后期还需要不断完善和及时进行动态更新。

加强机构人员配置。当前管理部门和公众对城市空气质量关注度较高，预报预警城市多、任务重、时间紧、压力大，对预报员的业务水平要求高，环境监测系统业务工作越来越多，预报预警机构又很难独立出来，是制约工作开展的关键因素，需要不断加强专业技术人员的培养和人才队伍的建设，有力保障预报预警工作有效开展。

[1]李亮, 李健军, 王瑞斌, 等. 2005-2010 年沙尘天气影响我国城市环境空气质量分析[J]. 中国环境监测, 2013, 29(3): 15-19.

[2]李红, 曾凡刚, 邵龙义, 等. 可吸入颗粒物对人体健康危害的研究进展[J]. 环境与健康杂志, 2002, 19(1): 85-89.

[3] CHAN C K, YAO Xiaohong. Air pollution in mega cities in China[J]. Atmospheric Environment,2008(42):1-42.

[4]吴生虎, 史凯, 刘春琼, 等. 成都市一次重雾霾期间 PM10自组织演化的分形特征及 DFA分析[J]. 安全与环境学报, 2014(5): 64.

[5]吕效谱, 成海容, 王祖武, 等. 中国大范围雾霾期间大气污染特征分析[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2013, 28(3): 104-110.

[6]云南省环境保护厅.云南省环境质量状况公报(2016)[EB/OL].

[7]中国环境监测总站.环境空气质量预报预警业务工作指南(第一版)[M].北京:中国环境出版社, 2014

[8]蒋东升, 黄艳艳, 胡清华, 等. 浅谈福建省环境空气质量预报预警体系的建设[J]. 环境科学, 2016(11): 119.

DiscussionontheStructureandPracticeofProvincialAirQualityForecastandEarlyWarningSysteminYunnan

WANG Jian, XIANG Feng, QIU Fei, HU Yong, WANG Chong-li
(Yunnan Environmental Monitoring Center, Kunming Yunnan 650032 ,China)

Air quality forecast and warning (AQFW) system is important as an efficient tool to provide the public air quality forecast information, guide the public health travel, and assess air quality and pollution control and environment management and decision making. This paper reviewed the construction practices of the provincial environmental air quality forecasting and warning platform in Yunnan and introduced the provincial forecasting and warning platform based on the aspects of platform architecture, business process, issuing mechanism, and capacity construction. Quality forecasting and warning system construction and the future development direction were proposed.

air quality; forecast and warning system; review; suggest; Yunnan

2017-05-11

X84

A

1673-9655(2017)06-0101-04