遼寧省空氣質量預報體系建設初探

邰姍姍

（遼寧省環境監測實驗中心 遼寧沈陽 110161）

近年來，隨著工業發展和城市化進程的加速，空氣污染越來越嚴重，特別是2013年我國發生了大范圍、長時間的霧霾，影響了中東部和西南部地區很多城市[1]，空氣質量問題受到社會各界的普遍關注。自2013年開始，全國從74個試點城市入手，開展空氣質量新標準監測，并逐漸完善空氣質量監測網絡體系建設，提高了空氣質量監測的技術水平，但目前的監測仍然是對空氣質量實時現狀的監測，而當發生重度以上空氣污染或者霧霾出現時，實時監測不能滿足對空氣質量預報和重度污染天氣應急的要求，需要開展空氣質量預報。

空氣質量預報通過各類預報方法與手段相結合，可對大氣中主要污染物的不同類型污染過程進行模擬預測，同時也可對空氣質量等級進行預測。通過空氣質量預報，全面地了解和掌握空氣中污染物的遷移變化規律以及污染源和氣象條件對空氣質量的影響，是當前城市及區域污染調控與治理的有效途徑[2]，也是城市文明程度的標志[3]。因此，在空氣主要污染濃度監測和氣象條件觀測基礎上，通過預報手段，建設空氣質量預報體系，是進行空氣質量未來狀態和變化趨勢預報的必要手段，也對重污染天氣應急措施開展的給予關鍵技術支持。

1 空氣質量預報方法

1.1 統計預報

統計預報是基于統計學方法，以大氣污染物濃度和氣象觀測數據為基礎，通過因子初選和相關性分析，建立大氣污染物濃度與氣象參數間的統計預報模型，從而預測未來大氣污染濃度的變化趨勢。常用的統計預報有多元線性回歸方程法、天氣形勢分類法、人工神經網絡法和趨勢外延法等[4]。

1.2 數值預報

數值預報以大氣動力學理論為基礎，在給定的氣象場、源排放以及初始邊界條件下，通過一套復雜的偏微分方程組描述大氣污染物在空氣中的各種物理化學過程，并利用計算機進行數值計算方法的求解，從而預報污染物濃度動態分布和變化趨勢，是一個典型的三維中尺度問題。目前國內外數值預報主要模式包中國科學院大氣物理開發的NAQPMS模式、中國氣象局氣象科學研究院開發的CAPPS模式、美國的CMAQ模式、CAMx模式和WRF-Chem模式以及法國的Polyphemus模式等[5、6]。

1.3 與3S技術相結合預報

遙感技術、地理信息系統和全球定位系統三者集成的新的綜合探測系統在環保領域得到了廣泛的應用，也是空氣質量預報應用的重要技術手段。通過遙感技術可獲取反映空氣質量的影像數據，通過反演得到氣溶膠光學厚度等產品，并結合地理信息系統和全球定位系統獲取的氣象參數以及污染源、污染物排放數據，進行空氣質量預報[7]。

2 遼寧省空氣質量預報現狀及必要性

2013年遼寧省發生多次大范圍、長時間的霧霾天氣，空氣質量的重度污染嚴重影響人們的生產生活和身體健康，引起政府和公眾的普遍關注。人們對空氣質量的不再滿足于對現狀情況了解，進一步需要知道空氣質量未來的變化趨勢，特別是在重污染發生時，未來污染是否持續、是否會進一步加重以及何時結束成為人們關注的重點?？諝赓|量變化趨勢需要預報工作來實現，因此空氣質量的預報工作迫在眉睫。

遼寧省目前僅沈陽市采用統計預報方法開展空氣質量預報工作，其他城市以及省級尺度均未開展預報工作，因此，遼寧省亟需開展空氣質量預報體系建設。預報體系的建立不僅可實現對空氣質量未來變化趨勢的預測，也為環保部門提供科學的管理和政策咨詢建議，使管理部門能夠及時采取控制措施，同時也滿足公眾對空氣質量變化的知情權，以避免重度空氣污染對人類健康的影響。

3 遼寧省空氣質量預報體系架構建議

根據遼寧省空氣質量現狀，結合地方實際，并參考完成空氣質量預報所必須的技術，遼寧省空氣質量預報體系架構應重點從選擇模型、編制污染源清單、建立會商機制和組建專業預報隊伍等方面入手。

3.1 預報模型

針對國內常用預報模型的不同特點[8]，結合遼寧省實際情況，在預報模型選擇中可以先利用現有的空氣質量監測數據和氣象參數數據，從統計預報模式入手，在預報過程中不斷完善和本地化模型，向動態統計模型發展，并隨著預報業務的發展和完善，開展數值預報發展，并逐步結合3S技術和計算機技術，建設綜合預報模型系統。

3.2 源清單編制

排放源清單是對某一地區一種或幾種污染物排放源的排放量進行估算，是研究空氣污染物在大氣中物理化學過程的先決條件[9]，也是開展空氣質量預報必不可少的技術環節。遼寧省是東北老工業基地，污染源類別較多，因此，開展源清單編制十分必要。在源清單編制時，應結合遼寧地方特色，抓重點，覆蓋全面，調查覆蓋自然源和人為源，從點源、面源、開放源、移動源以及生物源等入手，按照主要污染物類別進行排放因子調查與計算，建立遼寧省污染源排放清單。

3.3 會商機制

空氣質量預報結果受污染源排放、地理位置、地形和氣象等多種因素的影響[10]。由于氣象條件有明顯的季節變化和月變化，所以對空氣質量變化的影響較大，氣象參數是開展空氣質量預報不可缺少的數據基礎，因此，在空氣質量預報體系建設中，與氣象局部門進行會商是保證預報準確性的重要手段?？諝赓|量預報體系架構中應加強會商機制建設，形成定期會商與突發事件應急會商相結合的會商機制。

3.4 專業預報隊伍

人員是開展空氣質量預報的主體，而且空氣質量預報工作專業性較強，涉及物理、化學、氣象和環保等多門學科，預報體系建設中專業人員隊伍組成是保證預報工作開展的關鍵。因此，應加強專業技術人員的引進與培訓，提高專業能力，并按照源排放、模型、氣象條件以及綜合等方向進行人員業務分工，同時，必須保證隊伍組成的專業性和穩定性，才能不斷完善預報體系，提高預報準確率。

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