本书基于我省区域和城市的空气质量预报业务工作实践,提出了多功能高精度区域空气质量预报预警系统集成与应用框架,对区域大气污染物排放源清单及其动态管理系统的开发建设、区域空气质量多模式集合数值预报技术和城市空气质量统计预报技术研发、空气质量预报产品服务系统研发,以及系统平台总体集成等方面进行了详细的阐述。同时,介绍了广东省大气污染案例库、基于源清单法和数值模型法的大气污染源解析技术方法及应用,空气质量预报业务与会商合作机制等内容。主要阅读对象为国内外空气质量预报技术人员、大气科学研究学者、大气污染防治专家以及大气环境保护管理者等。
近年来,区域性大气污染尤其是城市空气污染备受公众关注,国家和广东省政府也相继出台《大气污染防治行动计划》和《广东省大气污染防治行动方案(2014-2017年)》等一系列重要文件,要求进一步加强大气污染防控工作,确保空气质量改善目标顺利完成。大气污染的严峻形势及其区域联防联控对区域空气质量监测与预报预警提出了前所未有的技术支撑需求。为更好地反映大气环境污染变化趋势,为环境管理决策提供及时、准确、全面的环境质量信息,有效应对大气污染事件,广东省环境监测中心开展了以预报业务为核心,以服务公众和管理部门为目的,以建设空气质量预报预警技术体系为主线的系统性研究工作,本书是对上述工作的梳理和系统总结,将为相关技术人员和研究学者提供参考。
本书由陈多宏、区宇波等策划并提出全书的总体构思,设计了篇章结构,确定了各章节的重点内容及内在逻辑关系,并对全书的质量把关。谢敏、沈劲和叶斯琪负责全书的统稿以及内容和质量审查。该书分为上下两篇,上篇系统研发与集成,主要介绍空气质量预报业务发展历程及发展趋势、多功能高精度区域空气质量预报系统的建设思路及各组成部分的建设过程;下篇系统示范应用,主要围绕业务机制建设和系统示范应用展开详细讨论。各部分内容和撰写人员分别为:第一章概述(陈多宏、沈劲等),第二章系统建设思路(区宇波、谢敏等),第三章区域大气排放源清单的建立(郑君瑜、叶斯琪等),第四章区域空气质量多模式集合数值预报系统集成(王自发、沈劲等),第五章城市空气质量统计预报系统集成(汪宇、邓滢等),第六章区域空气质量预报产品服务系统建设(谢敏、李红霞等),第七章区域空气质量预报音视频会商系统建设(曾建伟等),第八章区域空气质量预报业务平台总体集成(谢敏、徐伟嘉等),第九章区域空气质量预报业务机制与体系(潘月云、谢敏、许凡等),第十章空气质量预报评价技术方法(叶斯琪、嵇萍等),第十一章区域颗粒物与臭氧污染预报方法(汪宇、沈劲等),第十二章广东省区域大气典型污染过程案例库建设及应用(潘月云、周亦凌、嵇萍等),第十三章基于源清单的来源解析方法及应用(叶斯琪、殷晓鸿等),第十四章基于数值模型的来源解析方法及应用(沈劲等),第十五章定量解析气象与污染源变化对空气质量影响的技术方法研究与应用(沈劲等),第十六章减排情景设计与空气质量改善成效评估(汪宇等),第十七章总结与展望(陈多宏等)。
本书的出版和相关研究工作得到了广东省环境保护厅、各市环境监测(中心)站等单位的支持,在此表示衷心感谢!本书出版得到国家科技支撑计划项目“珠三角区域大气污染联防联控支撑技术研发与应用(2014BAC21B00)”、广东省空气质量预报预警系统建设等相关项目经费资助。由于我们知识水平和实际经验的局限性,错误和不足之处在所难免,敬请广大读者和同行专家批评指正!
陈多宏,男,1979年8月出生,汉族,安徽人,环境科学博士,高级工程师。现任广东省环境监测中心大气环境监测科副科长,兼任暨南大学硕士生导师,广东省第一届环境应急专家库成员,广东省可持续发展协会理事会成员,第一批国家环境保护专业技术青年拔尖人才。
目录
上篇 系统研发与集成
第1章 概述
1.1 相关政策法规
1.2区域空气质量预报技术发展历程
1.3存在问题及发展趋势
第2章 系统建设思路
2.1 系统建设目标
2.2 技术路线
2.3 建设与应用思路
第3章 区域大气排放源清单的建立
3.1区域大气排放源清单建立发展历程
3.2区域大气排放源清单建立方法
3.3区域排放源清单质量保证/质量控制与不确定性分析
3.4区域排放源清单模式化处理
3.5排放源清单管理与动态更新
第4章 区域空气质量多模式集合数值预报系统集成
4.1数值预报模型的发展历程
4.2数值预报模型的软硬件支撑
4.3多模式集合数值预报模型架构
4.4数值预报模型主要参数与设置
4.5模式系统本地化定制开发
第5章 城市空气质量统计预报系统集成
5.1统计预报模型概况
5.2多元回归模型
5.3 BP神经网络模型
5.4聚类回归模型
5.5天气形势统计模型
5.6统计模型的智能择优
第6章 区域空气质量预报产品服务系统建设
6.1系统框架
6.2预报产品生成
6.3预报产品分发与共享服务
6.4城市空气质量预报信息报送与管理
6.5预报信息多渠道发布
第7章 区域空气质量预报音视频会商系统建设
7.1视频会商网规划设计
7.2会商中心建设内容
7.3网络测试模式
7.4会商系统的联调与对接
第8章 区域空气质量预报业务平台总体集成
8.1建设思路
8.2多源多维数据及产品的集成与管理
8.3多模式数值预报系统和统计预报模型集成
8.4大气污染综合分析与可视化
8.5预报辅助工具开发
下篇 系统示范应用
第9章 区域空气质量预报业务机制与体系
9.1空气质量预报业务内容与规则
9.2空气质量预报工作流程
9.3空气质量预报信息发布
9.4空气质量预报值班工作制度
9.5一周空气质量预报回顾与预测制度
9.6空气质量中长期回顾与预测机制
9.7空气质量污染分析简报制度
9.8空气质量预警业务机制
9.9空气质量预报会商合作机制
第10章 空气质量预报评价技术方法
10.1空气质量预报评价概述
10.2模式预报效果评价指标及计算方法
10.3人工订正预报效果评价指标及计算方法
10.4广东省空气质量预报效果评价
第11章 区域颗粒物与臭氧污染预报方法
11.1颗粒物污染的影响因素
11.2颗粒物污染预报技术
11.3 PM2.5/PM10预报案例
11.4臭氧污染的影响因素
11.5臭氧污染预报技术
11.6臭氧预报案例
第12章 广东省区域大气典型污染过程案例库建设及应用
12.1大气污染案例库建设思路与方法
12.2广东省大气污染案例基本特点
12.3典型大气污染案例分析
第13章 基于源清单的来源解析方法及应用
13.1源清单来源解析技术方法概述
13.2广东省2014年大气污染物排放总量
13.3广东省2014年一级排放源贡献率
13.4广东省2014年重点排放源贡献率
13.5不同城市和地区2014年大气污染物排放源贡献率
13.6主要污染源时间特征分析
13.7主要污染物空间特征分析
第14章 基于数值模型的来源解析方法及应用
14.1方法概述
14.2颗粒物来源追踪技术原理
14.3颗粒物来源识别案例分析
14.4臭氧来源追踪技术原理
14.5臭氧来源追踪案例分析
第15章 定量解析气象与污染源变化对空气质量影响的技术方法研究与应用
15.1区分源排放与气象影响的方法
15.2数值模型参数设置
15.3各城市气象与源排放对不同污染物的影响
第16章 减排情景设计与空气质量改善成效评估
16.1情景设计与成效评估方法体系
16.2污染控制情景的设计
16.3减排潜力分析与控制情景清单建立
16.4情景模拟与空气质量改善成效评估
16.5广东省秋季臭氧污染防治专项行动
16.6粤港珠江三角洲多污染物减排目标研究
第17章 总结与展望
17.1区域空气质量预报系统建设进展总结
17.2现阶段的主要技术瓶颈与难题
17.3 空气质量预报系统建设与应用展望