多尺度空气质量预报对接技术研究与应用

　　随着工业化与城市化进程的高速推进，我国大气污染状况愈加严峻，污染类型正从以一次污染物为主的煤烟型污染转变为一次污染、二次污染并存的复合型污染，从城市的局地污染发展为城市群的区域污染，灰霾天气、光化学烟雾、酸沉降等多种问题并存，出现煤烟型与氧化型污染共存、局地污染与区域污染相叠加、污染物之间相互耦合的复合型大气污染。“十一五”期间，我国虽实现了二氧化硫（SO2）排放总量减少10%的约束性指标，城市大气S02和可吸人颗粒物（PM10）浓度明显下降，但以细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）为代表的二次污染仍十分严重，年平均浓度超过发达国家3～5倍，低能见度的范围和程度逐年扩展，我国东部多次出现持续时间长、影响范围大的重污染过程，严重影响环境空气质量和人体健康，同时也给交通出行造成重大影响，引起公众、媒体和政府的极大关注。厘清污染来源、削减污染排放、逐步改善环境空气质量、减轻空气污染影响，已成为从公众到政府的共识。空气质量预报预警是减轻空气污染影响的重要手段。及时、准确地发布空气质量预报预警信息，一方面，可以满足公众的环境知情权，提醒人们在重污染事件发生之前做好预防工作，减少在污染空气中的暴露时间，缓解空气污染造成的身心危害；另一方面，可帮助环境管理部门掌握未来空气质量发展演变态势，为重污染天气下应急预案的启动、应急控制措施的实施提供指导意见。因此，建立全国空气质量预报预警业务体系是当前环境管理的迫切需求和重要任务。我国政府高度重视大气环境污染的综合防治。2009年时任国务院副总理李克强指出：“让群众呼吸清洁的空气，关系老百姓切身利益，关系经济社会可持续发展”，并强调要继续加强区域大气污染联防联控，加大S02、烟尘、粉尘、PM2.5、挥发性有机物、有毒有害物质控制和汽车尾气治理力度，实现“蓝天白云，宜居宜人”。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将环境列为重点领域，明确提出要“重点研究开发区域环境质量监测预警技术”“突破城市群大气污染控制等关键技术”和“重点研究开发大尺度环境变化准确监测技术”。《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》提出要“建立先进的环境监测体系，全面反映环境质量状况和趋势，准确预警各类环境突发事件”。科学技术部和原环境保护部组织制定的《蓝天科技工程“十二五”专项规划》，提出以“大气环境监测和预警技术”为优先领域和重点任务，并指出需加强“研究不同尺度污染相互作用以及污染与气象双向反馈机理，构建多尺度大气化学一气象过程耦合的区域空气质量多模式预报预警业务化系统，开展重点地区环境空气质量业务化试验预报”。国务院发布的“大气污染防治行动计划”也明确要“建立监测预警体系，妥善应对重污染天气”，并要求“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年年底前完成”。由此可见，开展空气质量预报预警能力建设是我国环境保护中长期科技发展的重要战略需求。当前，我国重点区域和城市基本建立了空气质量业务预报系统，但个别省份和地级市的空气质量预报能力仍严重不足。此外，近几年部分地区、城市在开展空气质量业务预报尝试过程中也碰到了很多问题和困难，如空气质量预报模式的建立和应用过于复杂、昂贵；缺乏空气质量预报产品、流程等的标准和规范；各级部门各自为政，缺乏上下级间的预报指导和产品共享；空气质量业务预报人员严重缺乏；空气质量数值预报关键技术支撑严重不足等。因此，面向业务实际需求，研究多尺度空气质量预报对接技术（包括排放清单一模式对接、化学机理一模式对接、不同尺度模式对接、上下级预报产品对接），研发空气质量预报产品交换发布系统和软硬件一体化的省市级预报系统，可为各环保部门空气质量预报能力建设提供有效技术支撑并大幅提升其数值预报能力，同时也可为国家一区域一省级一市级一体化的空气质量业务预报体系奠定基础技术框架。

暂缺《多尺度空气质量预报对接技术研究与应用》作者简介

第1篇 多尺度空气污染物排放清单及模式对接技术
第1章 多尺度大气污染物排放清单的建立和对比评估
1．1 多尺度人为源排放清单对比评估
1．2 多尺度排放清单耦合模块开发
1．3 全球一区域尺度高分辨率人为源排放清单研发
第2章 排放清单与模式的业务化对接技术
2．1 化学物种分配模块
2．2 时间分配模块
2．3 空间分配模块
第3章 排放清单周期性快速更新方法
3．1 全国尺度排放清单动态更新
3．2 全国工业源排放清单动态更新方法
3．3 城市清单业务化编制及动态更新方法
3．4 多尺度耦合清单快速更新
第2篇 多尺度空气质量模式化学机理及模式对接技术
第4章 大气化学机理发展与适用性
4．1 大气化学机理简介
4．2 大气化学机理的发展
4．3 大气化学反应机理筛选
第5章 大气化学反应机理精简及与全球模型对接
5．1 全球空气质量模式简介
5．2 模式原理及框架
5．3 CBM-Z化学机理简化
5．4 简化化学机理模拟结果比较
5．5 全球模型模拟设置
5．6 简化化学机理模拟结果比较
5．7 计算效率比较
第3篇 全球和亚洲区域尺度模拟预报和校验系统
第6章 大气污染观测数据质控与误差分析
6．1 观测异常数据分类
6．2 同化观测数据质控
第7章 全球一亚洲尺度模拟预报系统研发
7．1 全球多尺度排放源收集与处理
7．2 全球气象模拟测试与评估
7．3 全球多尺度模拟评估
7．4 全球多尺度嵌套模式计算优化
7．5 全球中期预报系统构建与业务化测试
第8章 亚洲尺度同化校验系统
8．1 亚洲尺度同化校验系统介绍
8．2 同化对初始场精度改进效果评估
8．3 同化对预报改进效果评估
第9章 空气质量业务预报边界条件生成对接技术
……
第4篇 软硬件一体化的省市级空气质量预报系统
第5篇 空气质量预报产品对接技术应用
第6篇 空气质量预报技术发展
结语