开展环境空气质量预报预警工作的思考

面临城市环境空气污染加剧的客观形势，特别是随着新空气质量标准逐步实施，人民群众和新闻媒体对城市环境空气质量高度关注，使中央和各级地方政府都面临着改善城市环境空气质量的巨大压力。环境空气质量的监测、预警预报是有效应对空气污染的基础，只有准确地监测、预警预报灰霾等重污染天气，分析污染的来源与成因，才能为采取各种项改善环境空气质量的措施提供科学依据。

环境管理走向定量化，科学化的技术手段城市环境空气质量预报的目的，使广大市民和社会各界根据预报的污染情况，合理安排自己的工作、生活和各种社会活动，尽量避免在空气质量较差的时段和区域里工作或活动。同时，空气质量预报是环境空气质量预警的前提和基础，预报准确程度直接关系到预警预案的实施及预案所带来的社会影响，准确的预报能为各级环境管理部门对污染物排放的限制或调控提供决策依据，减少重大空气污染事故的发生，能让环境管理部门有足够的时间对将要发生的空气污染事情做好应急措施准备。

1    环境空气质量预报预警现状

国务院发布的《大气污染防治行动计划》第九条要求建立监测预警应急体系，妥善应对重污染天气。到2014年，京津冀、长三角、珠三角区域应完成区域、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。各省（市、自治区）和其他环保重点城市相继开展了这项新工作。许多城市与当地气象部门合作，对多种预报手段进行开发和应用，基本形成了由潜势预报、统计预报和数值预报三者相结合，分短期预报、中期预报和长期预报多形式的空气质量预报预警系统框架。

目前，湖南省长沙、株洲和湘潭三市的所有环境空气自动监测站点已按新标准进行了监测和实时联网发布，具备了开展环境空气质量预报的基础。湖南省环境监测中心站每天通过电视及网络等媒体对外发布长株潭三市未来24小时内的空气质量预报，其内容包括第二天的空气污染指数范围、首要污染物、空气质量级别及健康提示。现阶段，预报内容相对单一，对大气污染指标与日常工作生活的关系缺少具体阐述，对造成空气污染的原因及减轻大气污染进行指导措施也缺乏相应描述。另由于湖南省预报预警系统工作平台未建成，空气自动站监测数据在天气形势判断中没有充分发挥作用。中国环境监测总站与湖南省气象台也尚未能提供区域性空气质量指导预报产品及气象产品。这些因素导致空气质量预报转折性及重污染天气的把握不足，污染较重时天数或月份预报准确率不高，也使得目前的预报工作流程还不能完全符合环境空气质量预警工作的要求。

近几年来，由雾霾天气造成的大气污染次数呈显著上升趋势，长株潭区域近期持续时间最长的一次重污染过程发生在2014年1月，1月24日~30日，三市连续出现7天空气污染指数维持在重度污染或严重污染水平。特别是在1月27日，长沙的污染指数达到了最大值356，株洲和湘潭在当日的污染指数也达到了350和307。2014年2月23日，当天冷空气势力减弱， 近地面风力为微风或无风，大气层结稳定，持续静稳控制，污染物水平扩散和垂直扩散受阻，长株潭区域内再次发生大范围的雾霾天气，三市环境空气质量严重超标，其中长沙市的空气污染指数从2月21日、2月22日的84、147跃升为当日的222，骤然达到重度污染级别，能见度极低，交通行车视线受限。而根据潜势预报结果，3天预报等级分别为良、良和轻度污染，污染等级相差两级。究其原因，精细化气象预报在时间上和空间上把握不足从一方面导致误差的增加，另一方面是受到潜势预报对转折天气预判的滞后局限性。

2    环境空气质量预警工作的思路

2.1 建立大气预报预警集合数值预报系统

大气环境数值模式可以通过综合物理、化学和数学等学科的最新进展，再现不同过程在大气中的作用，因此与现场观测、实验室模拟成为当前大气环境研究的主要手段。同时大气环境数值模式还具有全球及区域尺度大气痕量成分的源汇评估、历史过程再现和未来场景预测等其他手段不具备的优点。北京市环境监测中心自2008年开始通过数值预报模型进行环境空气质量预报，同时使用CMAQ、CAMX、NAQPMS三种模型，每天自动下载气象预报信息，结合利用模型中存储的污染源清单信息，形成环境质量的短期和中期预报。2008年上海市环境监测中心开始组建专业预报队伍，集合数值预报和统计预报，到2013年，建成空气质量信息管理系统（AIRNOW-I）将CMAQ、NAQPMS、CAMX、WRF-Chem等四套模型数值产品集中管理，提供了丰富的气象和污染预报产品，开展对比分析预报。评估结果表明，集合数值预报系统对于PM2.5、SO2和NO2日均浓度的模拟值与实测值相关系数达0.5—0.6，能较好地模拟出主要污染物的日变化趋势及其浓度范围。

因此，应根据各地需求建立大气预报预警集合数值预报系统，集合同化数值，结合排放清单与气象场的不确定性，并通过实际应用不断改进和完善系统，进行模式后期开发应用，以提高城市及区域空气质量预报准确率和大气环境风险防控能力，为各地大气污染综合防治工作提供技术保障。

2.2 注重气象部门合作，开展科学研究

在不同的天气条件下，各气象要素都不同程度地干扰污染物的传播、扩散或聚集，尤其是风、雾、降水、空气湿度和近地面大气层的状态。从某种意义上讲，正确的空气质量预报是以准确的天气预报为基础的。因此，应建立会商和资源共享制度，在进行空气质量预报预警过程中，加强与气象部门的沟通协调，建立合作模式，定期会商。同时，环境部门的预报员要掌握大气化学、大气污染、气象动力学等专业知识，通过联合气象部门对预报城市或区域的监测与气象资料开展分析研究，积累气象与大气污染之间关联经验，总结出对预报有指导的因素。

2.3 加快人才培养，提高预报水平

预报工作是一项科学性专业性很强，人才的培养是重点和关键，需要由一支有经验的专业预报员队伍来完成对各种模型预测结果的综合分析、比较、取舍和判断。而且由于预报工作对环境科学、气象学、大气物理学等多学科专业知识的要求均较高，需要有针对性地引进人才组建专职预报预警团队，建立预警预报值班和轮班制度，进行长期培养和经验积累后才能正式对社会公开预报结果。北京市环境监测中心组建有包括气象学专业技术人才在内的15人专业预报员队伍，其中主要的预报员且通过了10年左右的经验积累和培养。上海市环境监测中心直接参与预警预报工作的近20人，通过返聘的模式聘请退休的资深气象专家对现有人员进行定期专业培训。国家总站已在与中科院合作，并抽调10人专职开展全国环境空气质量预报预警体系建设工作。

2.4 科学发布与宣传预报内容

加强科学发布环境空气质量预报内容和宣传，既要让群众感观与预报结果尽量接近，又要避免群众的非专业性造成的误解甚至恐慌，尤其是重污染日则更需要科学加强信息发布和宣传。各地应根据不同区域的空气质量状况，通过电视、电台、网络等媒介，以及各地环保局和监测中心站官方微博，及时向市民发布空气质量信息，提醒市民尽量减少户外活动，加强自我防护。预报出现重污染日时，积极组织地方主流媒体现场专访，进行培训、讲解，召开新闻发布会，引导全体市民共同参与减排。遵循科学原则，上海市目前构建了以一周展望、未来两天预报、分时段预报、污染临近预报和污染预警为主要业务的科学预报预警体系，预报内容不断深化，更有利于贴切知道群众的日常生产生活。北京市按照分区启动、分级应对的原则，明确了空气质量日常监测与预报、空气重污染日信息发布的内容与形式，通过电视、电台、门户网站，每日发布市内五个方位未来24小时、72小时环境空气质量，并在全国率先设置媒体开放日，公众可参观北京市环境监测中心的空气质量预报信息发布中心，直观了解空气质量分析、会商、预报过程。

3  结语

我国目前大部分城市仍然面临着大气环境污染加剧的挑战，温室气体和气溶胶颗粒物排放居高不。因此，我们应进一步探索环境空气质量的变化趋势和变化规律，充分利用掌握环境空气自动监测实时数据的自身优势，积极总结提高实际预报工作中的经验，建立大气预报预警集合数值预报系统平台，完善环境空气预报预警机制，加快开展空气污染趋势预报和区域预报研究及人才培养，科学实施预报发布与宣传，实现环境空气质量管理由被动监测转变为防控结合，提高环境监测的制度化、规范化和现代化水平，切实为环境管理部门提供强有力的技术支撑。