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我國三位科學(xué)家打造空氣質(zhì)量系統(tǒng)預(yù)報
點擊次數(shù)：588 發(fā)布時間：2014-9-17
導(dǎo)讀：今年6月，中國*由科學(xué)家自行開發(fā)的全國空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)——“矮馬預(yù)報”（以下簡稱矮馬）正式上線。
作為一個承諾*的空氣質(zhì)量預(yù)報發(fā)布平臺，在時、空兩個維度，矮馬都為公眾傳達出更多新鮮信息。時間上，矮馬可以提供全國重點城市未來5天的空氣質(zhì)量預(yù)報；空間上，矮馬分四大重點區(qū)域發(fā)布，同時號稱“覆蓋了全中國每一寸土地”。
3個科學(xué)家走出“象牙塔”的作品
在矮馬的空氣質(zhì)量數(shù)值發(fā)布頁面，除提供當(dāng)日AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)）和要污染物外，矮馬還提供臭氧日z大八小時濃度、PM2.5日均濃度、z低能見度、平均濕度、降水、z大混合層高、z高氣溫、z低氣溫、平均風(fēng)速、z多風(fēng)向等10項預(yù)報指標。
“基于流量和容量限制，目前我們僅能將與普通公眾密切相關(guān)的一部分信息上線，比如空間分布圖和重點城市預(yù)報。實際上，還有很多別的對普通公眾有用的信息，比如風(fēng)景名勝區(qū)的預(yù)報，我們也可以并愿意在條件成熟時發(fā)布出來。”胡泳濤表示。
矮馬團隊的3位，全部畢業(yè)于或任職于北京大學(xué)。
50歲的謝紹東現(xiàn)為北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授；42歲的雪松現(xiàn)為該院副教授。44歲的胡泳濤，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)博士，現(xiàn)為美國佐治亞理工學(xué)院研究科學(xué)家。
這個由3位科學(xué)家組成的團隊，分工根據(jù)各人研究方向而定——胡泳濤和雪松主要從事空氣質(zhì)量模式開發(fā)與應(yīng)用，謝紹東的專長之一則是污染源排放估算和預(yù)測。
在胡泳濤看來，“從事工程科學(xué)的人老呆在象牙塔里，是不可理喻的”。
“環(huán)境科學(xué)與工程這個學(xué)科，本身就是一個應(yīng)用學(xué)科，是直接面向解決環(huán)境中的各種問題的。對這個學(xué)科的執(zhí)業(yè)者來說，z高的成就就是解決具體的環(huán)境問題。”他說。
2010年至2011年期間，胡泳濤為深圳市人居委開發(fā)了用于支持深圳大學(xué)生運動會的深圳市空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)。在這一過程中，他生出頗多感觸。在與謝、充分交流后，“開發(fā)一個全國性的空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品并通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布”被提上執(zhí)行日程。
“開發(fā)矮馬預(yù)報先要彌補的就是這樣一個缺憾，矮馬預(yù)報是自始至終長期維護的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，將始終自我維護和更新。”胡泳濤道。
作為“第三方立預(yù)報”，胡泳濤認為，矮馬的立性主要表現(xiàn)在兩方面。
“先是技術(shù)手段的立性，這種立性提供了科學(xué)上的多樣性。其次，我們不依附于任何組織和機構(gòu)，我們賴以生存的基礎(chǔ)是預(yù)報的準確性。這后一種立性的意義更為遠大，是我們提供矮馬預(yù)報或者類似產(chǎn)品的根本理由，亦是矮馬后續(xù)成長過程中z需要保持的。”
學(xué)術(shù)力量嘗試全國性空氣質(zhì)量預(yù)報
目前，矮馬可以提供全國171個城市未來5天的空氣質(zhì)量預(yù)報。在矮馬的“發(fā)布”欄下，展示了全國及四個主要區(qū)域的空氣質(zhì)量態(tài)勢圖。同時，還可點擊“啟動動畫”按鈕，進行動態(tài)演示。
一個全國范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng)，在多年來一直為各級政府建言獻策的謝紹東看來，意義重大。
“了解全國范圍空氣質(zhì)量未來幾天的發(fā)展變化，對于做好城市和地區(qū)的空氣質(zhì)量預(yù)報是非常有幫助的。比如，北京做自己的預(yù)報，周邊怎樣變化不管，有了全國性的態(tài)勢圖，一看就知道，有時候即使北京空氣不錯，但從南邊吹來的污染物還是會讓市內(nèi)空氣變差。”他說。
“過去近20年時間里，我國大氣污染的征發(fā)生了顯著變化。以往的城市空氣污染在很多地方，已經(jīng)變成了區(qū)域性污染的一部分。處在這樣的污染區(qū)域里，一個單的地區(qū)往往很難善其身。PM2.5通過大氣輸送會對幾百至上千公里范圍的空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。”雪松說。區(qū)域型大氣復(fù)合污染，是他的研究方向之一。
除“全國空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報”，矮馬還重點預(yù)報京津冀、長三角、珠三角和成渝四大區(qū)域。矮馬能夠預(yù)報空氣質(zhì)量，源于其采用的“區(qū)域多尺度空氣質(zhì)量模型CMAQ”。
對于這個目前在上被廣泛采用的模型，胡泳濤介紹道：“空氣質(zhì)量模型，包括CMAQ，一般把要模擬區(qū)域上空的大氣層，從地面開始往上到接近20公里的高度，分成厚度不等的若干層，越接近地面，層厚越小。同時也在水平方向上，將區(qū)域分隔成成千上萬個相同大小的方格子?？諝赓|(zhì)量模型就是針對每個這樣的盒子來計算空氣污染物濃度的。”
使用邊長12公里的方格子，矮馬的預(yù)報產(chǎn)品覆蓋了全中國，包括港澳臺地區(qū)。
“為了更方便公眾理解，我們單把重點城市的預(yù)報數(shù)值提取出來展示。”胡泳濤說。
z緊要的是建立一份污染物源排放清單
空氣質(zhì)量的預(yù)測誤差，據(jù)胡泳濤介紹，主要由3方面因素造成。分別是：氣象條件的預(yù)測誤差，源排放量的估算和預(yù)測誤差以及空氣質(zhì)量模式的理論描述誤差。
其中，氣象條件的預(yù)測誤差對于空氣質(zhì)量模式的預(yù)測影響z大。
“如果天氣預(yù)報錯了，空氣質(zhì)量預(yù)報肯定是錯的。”謝紹東說。
目前，7天內(nèi)的天氣預(yù)報數(shù)值結(jié)果較為可靠，矮馬便將空氣質(zhì)量預(yù)報的時間跨度定為略短一些的5天。
在氣象要素預(yù)測相對較好的情況下，源排放的不確定性成為主要問題。“任何地方的空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報都需要準確和完整的源排放清單，美國也不例外。在中國，源清單的編制存在很多問題。”胡泳濤說。
從2000年原環(huán)保總局發(fā)布《關(guān)于開展環(huán)境保護重點城市空氣質(zhì)量預(yù)報工作的通知》，再到2013年國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》，全國性的空氣質(zhì)量預(yù)報，一直進展緩慢。
這與全國空氣污染物源排放清單的缺失有著很大關(guān)系。
雖然國內(nèi)外一些研究機構(gòu)都曾編制覆蓋中國或涉及中國部分地區(qū)的大氣污染物源排放清單，但目前尚無政府主導(dǎo)的、公開的全國性空氣污染物源排放清單。
建立尺度的大氣PM2.5數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)模式，也一直是一些大氣環(huán)境專家們呼吁的。
確定搭建矮馬平臺后，3位科學(xué)家先要做的，同樣是建立清單。這份“民間版本的全國空氣污染物源排放清單”的構(gòu)建，成為起步階段z艱難、繁瑣、細致的工作。
“艱難在于獲取用于估算源排放量和排放征的基礎(chǔ)能源、交通、經(jīng)濟、企業(yè)活動、地理信息等的準確數(shù)據(jù)；繁瑣在于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大，而質(zhì)上又良莠不齊；細致在于方方面面必須全部照顧到，缺一不可。”胡泳濤說。
制作清單，矮馬團隊綜合了研究成果和各自研究工作的積累，歷時兩年多。
在“矮馬博客”中，一篇名為“什么是源排放清單”的文章作了十分詳盡的介紹與說明。其中提到：“一份完整的源排放清單要窮盡所有源排放種類。”然而，這份清單并非靜態(tài)，需要隨時更新。“比如控制政策的執(zhí)行、工廠的搬遷、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤等。”胡泳濤說。
“實際操作上很難窮盡所有的排放源。”雪松同樣表示，“清單的編制會考慮各類源的點和影響的重要性，結(jié)合資料的獲取情況，在具體處理上有所區(qū)別。”
今年7月上旬，環(huán)保部公布了城市揚塵源、道路機動車、生物質(zhì)燃燒源等5類涉及大氣污染物的排放源清單編制技術(shù)指南（試行）的征求意見稿。該指南將為日后編制大氣污染源排放清單提供。
謝紹東負責(zé)撰寫“揮發(fā)性有機物”部分。“究竟是哪些源排放對空氣造成了污染，現(xiàn)在我們還說不上來，數(shù)據(jù)也還沒有。這份指南就是要指導(dǎo)全國各地的相關(guān)人員去做這件事情。”
在胡泳濤看來，從層面上“編制、維護和共享一個全國的空氣污染物源排放清單并定期更新”，是z為緊要的。同時，還應(yīng)“將全國范圍的實測空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)（小時數(shù)據(jù)）在經(jīng)過嚴格的質(zhì)量控制后公開發(fā)布”。
“我個人認為，這兩點如果做不到，將是空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報進行預(yù)報評估并提高預(yù)報性能的z大障礙和困難，同時這也是阻礙整個灰霾相關(guān)科學(xué)研究健康發(fā)展的z大因素。”他說。
文章來源：http://www.9av99.com/st205887/list_571079.html