城市空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報模式系統(tǒng)及其應(yīng)用

竇 乾 張 良

（1邢臺市環(huán)境保護局南和縣分局 河北邢臺 054400 2河北省環(huán)境應(yīng)急與重污染天氣預(yù)警中心 河北石家莊 050001）

引言

空氣質(zhì)量是直接影響我們?nèi)祟惿婧桶l(fā)展的重要因素，但是，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會的不斷進(jìn)步，空氣質(zhì)量卻直線下降，影響著我們的身體健康。因此，城市空氣質(zhì)量的數(shù)值預(yù)報很重要，能夠精準(zhǔn)的為空氣管理部門提供數(shù)據(jù)，以便凈化城市空氣。

1 城市空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報的模式

1.1 系統(tǒng)模式的結(jié)構(gòu)

對于我國城市空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報的模式，從現(xiàn)在來看主要有兩大類，其一是大氣污染的輸送和擴散化學(xué)模式。其二，是多尺度的氣象模式[1]。

其中，ACTDM就是一種包括了多種物質(zhì)擴散，化學(xué)轉(zhuǎn)換，以及輸送，干濕沉積物的污染濃度的一種預(yù)報模式，它利用的是坐標(biāo)系中，地形不斷變化的一種化學(xué)物質(zhì)的守恒方程式，利用CB4體系，研究36類物質(zhì)發(fā)生的72種反應(yīng)以及11種光解反應(yīng)。而對于光解的參數(shù)利用的是Madronich計算方式，使用氣體溶膠的吸收和散射以及類似分子，同時，對于參數(shù)的計算包含了O3和O2吸收截面，以及地球之外的太陽輻射光線，以及散射的界面，這些數(shù)據(jù)隨著維度和季節(jié)變化后的空氣溫度和密度，以及氣溶膠的變化系數(shù)，臭氧的總數(shù)量等等。對于物種濃度的計算需要使用分裂的算子方法，該模式結(jié)構(gòu)列出了污染物的濃度變化以及三位分布。

而多尺度的氣象預(yù)報有兩種，一種是中尺度的氣象模式，一種是能夠反應(yīng)出城市中局部地區(qū)動力強迫和熱力影響下的大氣邊界層模式。

中尺度的氣象模式是美國大氣的科學(xué)研究中心和一所濱州的大學(xué)聯(lián)合發(fā)布的，至今為止該模式使用的較為廣泛，它不僅包括了天氣變化下涉及到的物理過程，同時，還能保證計算的效率極高，來對未來一天內(nèi)的天氣情況進(jìn)行預(yù)報，有一定的平滑性和連續(xù)性。

1.2 預(yù)報模式系統(tǒng)的程序模塊化

作為一個由多個子模式，子模型構(gòu)造而成的NJU_CAQPS，能夠在進(jìn)行程序編寫的過程中清晰簡潔的寫出不同部分的不同功能。我們可以將該預(yù)報模式氛圍九大模塊。

regridder模塊,graph模塊，mm5topbl模塊,littler模塊,t213模塊，interp模塊，interpback模塊，mm5模塊,pbl模塊,這九大模塊的系統(tǒng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)是使用同一批的處理文件來進(jìn)行操作的，而且具有很強的條理性，修改信息方便，可以移動。在進(jìn)行一天內(nèi)的預(yù)報時，不同的污染物分布情況在PIV機上要三個小時的時間[2]。

1.3 預(yù)報模式系統(tǒng)中的預(yù)報結(jié)果

天氣預(yù)報模式的系統(tǒng)可以有效的體用污染濃度，污染物的指數(shù)，以及氣象場的分布和變化的情況。通過筆者對污染物的濃度的預(yù)報結(jié)果顯示。把進(jìn)行試預(yù)報進(jìn)行期間的天氣預(yù)報的結(jié)果和實時監(jiān)測的天氣結(jié)果進(jìn)行對比，根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，對于空氣中污染物的預(yù)報以及真實檢測出的污染物濃度，比值在0.5到1.5中間，但是，從全市的平均日均值來看的話，數(shù)值在0.9到1.15之間，從一系列的數(shù)據(jù)比較中能看出，預(yù)報的結(jié)果和真實檢測出的結(jié)果數(shù)據(jù)差別不大，完全做到了模擬的效果，模擬試預(yù)報系統(tǒng)取得了良好的試驗效果。

2 數(shù)值預(yù)報模式系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 對城市空氣質(zhì)量的預(yù)報研究

（1）污染物濃度預(yù)報需要經(jīng)歷一定的過程。對于城市中的污染物來說，污染物種類繁多且豐富，所以，對于濃度的研究需要經(jīng)歷一個模式系統(tǒng)到試預(yù)報系統(tǒng)再到分析結(jié)果的模式。只有將試預(yù)報中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，通過不斷的調(diào)整系統(tǒng)中的不足和漏洞，才能改進(jìn)預(yù)報的模式，以此來達(dá)到預(yù)報精準(zhǔn)的目的[3]。

（2）預(yù)報模式離不開豐富的資料。空氣質(zhì)量的數(shù)值預(yù)報少不了要查看城市中的污染源，環(huán)境相關(guān)信息，以及基本的氣象資料和污染源的排放清單等等，以此來完善預(yù)報的數(shù)據(jù)體系，提高預(yù)報精準(zhǔn)度。

2.2 城市的環(huán)境問題

空氣質(zhì)量數(shù)值的預(yù)報，對于城市建設(shè)以及城市的規(guī)劃，大氣的污染和環(huán)境有著非常重要的意義，只有通過精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和污染物的預(yù)報，才能夠進(jìn)行城市空氣質(zhì)量的分析，以此基礎(chǔ)上進(jìn)行城市的建設(shè)，在氣象條件的評估中規(guī)劃城市的發(fā)展。在進(jìn)行規(guī)劃之前，可以預(yù)測出多種設(shè)計和規(guī)劃方案之下的環(huán)境和空氣的質(zhì)量，通過有效的模擬，來不斷的調(diào)整自身的規(guī)劃和建設(shè)。

結(jié)語

城市空氣質(zhì)量一直都是人們最為關(guān)心的問題，合理科學(xué)的預(yù)報模式系統(tǒng)能夠有效的為城市管理和建設(shè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，以此來不斷的調(diào)整城市發(fā)展的步伐，優(yōu)化城市發(fā)展，在減少對空氣和環(huán)境破壞的前提下，規(guī)劃城市發(fā)展，促進(jìn)城市的健康可持續(xù)。對于預(yù)報模式還需要進(jìn)一步的加大技術(shù)的研究和開發(fā)，以此來提高預(yù)報的精準(zhǔn)度，為城市發(fā)展做貢獻(xiàn)。