大連精細化預報預警空氣質量
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目前，空氣質量預報預警一直是困擾許多地方的難題，尤其是對重度污染天氣的預報，更是難上加難。
遼寧省大連市環境監測中心與中國環境科學研究院、中科宇圖科技股份有限公司合作開發的大連市空氣質量預報預警系統，目前可以實現未來3天空氣質量精細化預報和5天~7天趨勢預報，針對重污染天氣的預報預警也頗有心得。
“這套系統不僅在空氣預報預警方面取得了突破，還可以對環境風險預先防范，為環境管理提供決策支持。”大連市環境監測中心副主任、高級工程師包艷英告訴記者，驗收專家表示，大連市空氣質量預報預警系統無論建設規模，還是技術水準，都在全國處于較高水平。
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多模式預報模型是核心
走進大連市環境監測中心的空氣質量預報會商室，屏幕上的地圖被各種色塊覆蓋，包艷英告訴記者，這是數值預報模型的預報結果，不同的顏色表明不同地區的空氣質量狀況。
據了解，與其他采用一到兩種數值預報模型不同，為實現精細化預報預警，空氣質量預報預警系統集合了4種（CAMx、CMAQ、NAQPMS、WRF-CHEM）國際先進的數值預報模型。
“數值預報是空氣質量預報的主要方式，可以計算出未來一定時段空氣中的污染物濃度。”包艷英表示。
以數值預報為主，大連空氣質量預報預警系統還同時采用統計預報和潛勢預報等模型。包艷英告訴記者，這兩種模型主要發揮輔助作用，對數值預報結果進行參考和糾偏。
統計預報主要通過搜集近5年的歷史監測結果和氣象數據，生成統計模型，根據當前的氣象條件和空氣質量條件，對未來的空氣質量進行預測預報。潛勢預報主要是結合氣象因素進行空氣質量預報。比如氣象條件是否靜穩、是否有逆溫等。
“預報模型是空氣質量預報預警系統的核心，預報結果都是由這些模型智能計算出來的。”包艷英介紹說。
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數據集成是基礎
預報模式固然重要，但如果沒有完善的數據源，預報模型也是“空有一身功夫，而無用武之地”。
為了提升預報預警的準確度，空氣質量預報預警系統在以往氣象條件數據和空氣質量監測站點數據的基礎上，整合了本地排放清單數據、超級站監測數據、企業在線監控數據等。
據了解，為了使本地排放清單數據更加精準，大連市環境監測中心將全市污染來源做了詳細分類統計，并根據實際情況，對數據進行及時更新、修正，建立了污染源覆蓋面廣、污染物種類齊、時空分辨率高的本地化排放清單。
目前，污染源清單基本覆蓋了影響空氣質量的主要污染源，包括鍋爐、工業窯爐等點源，道路、裸地、礦山、居民燃煤散燒源等面源，流動源不僅包括機動車，還首次納入了飛機和船舶，開創了國內飛機排放清單編制的先河。
此外，清單還囊括了SO2、NOx、PM2.5、PM10、VOCs、NH3等影響空氣質量的相關污染物。
在系統中，污染源清單是定期更新的，并且以地圖形式展示，工作人員可以直觀了解到污染物濃度的變化情況、各類源排放的區域分布。
“將建立的高時空分辨率本地化大氣污染物排放清單，引入空氣質量數值預報模式中，使數值預報模式的預報結果更加符合大連本地的情形，這有利于提高空氣質量數值預報模式的準確性。”包艷英表示。
數據集成工作并不輕松，為暢通環境保護部、國家氣象局、中國環境監測總站以及大連環保局內部系統的數據傳輸和共享，大連市環境監測中心下了一番苦功。首先協調內部使用的系統開放接口，供預報預警平臺調用數據，其次主動編寫程序，每日可從各大機構網站自動下載數據入庫。
“這些數據集成到預報預警信息平臺后，我們只需要通過一個平臺，即可獲取到所有工作所需的數據，不需要像以前那樣頻繁地在各大網站和內部系統進行切換、查詢、下載等繁瑣的操作，大大地提高了工作效率。”大連環境監測中心預報員張明明說。
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預報員是“把關人”
預報模型計算出的結果是否可以直接作為最終的預報結果呢？
其實，數值預報4種模型就會有4種預報結果，雖然趨勢上呈現相似性，但具體的數值會有差異，如何進行甄別和訂正，這就需要依靠預報員這個“把關人”。
預報員需要在預報工作中能深入了解各模式的特點，對各模式預報的準確性進行研究與評估，挖掘
各模式所適用的情景，進而準確判斷不同情境下各種模式的參考權重，確保預報的準確性。
特別是當重污染天氣或者污染天氣持續時，也會通過加強會商，與大連市氣象臺和省級預報部門開展聯合會商，對重污染天氣過程進行研判。
此外，為提升預報員的預報水平，系統還內置預報誤差分析功能，主要是針對預報模式或預報員的預報結果，與實際監測數據的誤差進行統計和分析，可為預報模式本地化調整提供參考依據，還可供業務部門作為經驗進行總結。
經過人工訂正后的預報結果與大連市環保局的信息發布系統對接，可以自動對外發布。
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擴大預報預警區域是方向
系統除了可以實現空氣質量預報預警外，還可以模擬污染物減排，為空氣質量改善提供決策依據。
據介紹，系統預設了6種污染減排控制措施方案，對減排效果進行評估，涉及機動車移動源、工業源、居民面源和揚塵源，可以分別比較減排控制措施情景下和未減排情景下的SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3濃度，更直觀地得出減排效果。
此外，系統還可以對大連空氣污染的污染源進行分析，不僅可以計算出不同行業對不同污染物濃度的貢獻率，還可以分析周邊地區對大連市污染物濃度的貢獻情況。這些數據將可以直接用于指定減排措施方案，有助于空氣質量預報和污染案例分析。
系統的溯源功能對重污染天氣的預報預警和應急工作的作用尤其顯著。利用這一功能，系統可定量追蹤大氣污染來源，識別出各地區、行業、重點源對于大連市空氣污染的貢獻情況，定量評估控制措施效果，獲知不同減排方案下污染物濃度的變化情況，“這對重污染條件下應急措施的制定發揮了極大支撐作用。”包艷英表示。
“目前，系統預報預警范圍為大連市區，未來將擴大精細化預報預警的區域，覆蓋更廣闊的區域，惠及更多的公眾。”包艷英表示。
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