京津冀及周边地区空气质量预报工作存在问题及解决对策

高愈霄,鲁 宁,许 荣,王晓彦,张 良,王玲玲,曲 凯,朱丽娅,任远哲

1.中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 1000122.河北省环境应急与重污染天气预警中心，河北 石家庄 0500373.河南省环境监测中心，河南 郑州 4500044.山东省环境信息与监控中心，山东 济南 2501015.山西省环境监测中心站，山西 太原 0300276.内蒙古自治区环境监测中心站，内蒙古 呼和浩特 010011

京津冀及周边地区空气质量预报工作存在问题及解决对策

高愈霄1,鲁 宁1,许 荣1,王晓彦1,张 良2,王玲玲3,曲 凯4,朱丽娅5,任远哲6

1.中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室，北京 1000122.河北省环境应急与重污染天气预警中心，河北 石家庄 0500373.河南省环境监测中心，河南 郑州 4500044.山东省环境信息与监控中心，山东 济南 2501015.山西省环境监测中心站，山西 太原 0300276.内蒙古自治区环境监测中心站，内蒙古 呼和浩特 010011

环境空气质量预报工作作为担负重污染预警应急和大气污染防控不可或缺的基础工作，正逐步成为环保部门核心业务之一。基于近3年京津冀及周边地区省、市环境空气质量预报工作开展现状，针对预报工作中遇到的人员短缺、能力建设进度缓慢、预报资料匮乏等现实问题，从政策制度和预报技术2方面分析原因，提出需要从制度建设着手，通过建立健全预报工作保障制度、评价制度、考核制度和培训制度，完善地区预报能力建设和预报水平，同时为全国其他区域省、市空气质量预报工作的开展提供参考与借鉴。

京津冀及周边地区；空气质量预报；问题；对策

2013年国家《大气污染防治行动计划》(以下简称《计划》)颁布与实施，明确提出重点区域和重点省市需要建立重污染天气监测预警体系[1]，环境空气质量预报工作作为担负重污染预警应急和大气污染防控不可或缺的基础工作，正逐步成为环保部门核心业务之一。

为了配合预报工作顺利开展，环保部门陆续出台相关指导性文件[2-3]，科研和预报人员也从预报系统设计、环境空气质量预报模型技术、预报方法、省市模型适用性和预报成效评估等方面开展了诸多有益的研究[4-8]，这些研究和经验总结为推动中国环境空气质量预报工作顺利开展起到了积极作用。

但是，从近3年空气质量预报工作开展情况来看，现有国家层面的规范性文件和前期科研工作成果还不足以完全支撑全国范围空气质量预报工作的顺利开展，在预报能力建设、预报技术方法和制度保障方面都存在一些问题。

《计划》中明确提出京津冀地区和对其有显著影响的周边区域(包括北京市、天津市及河北省、内蒙古自治区、山西省、山东省和河南省的省会城市和计划单列市)需要率先建成重污染天气监测预警体系，由于其在国家政治、经济、文化中具有特殊地位以及重污染过程频发，其空气质量预报工作要求更高。因此，京津冀及周边地区预报工作开展过程中遇到的各种问题，相比于全国其他区域、省市的预报工作更具代表意义。

为此，笔者针对京津冀及周边地区(省市)环境空气质量预报部门在开展预报工作当中遇到的能力建设、业务工作等方面的困难、问题进行调研和初步分析，并提出相应的对策和建议，以期为京津冀及周边地区乃至全国其他区域(省市)空气质量预报工作的开展提供参考与借鉴。

1 京津冀及周边地区(省市)空气质量预报工作现状

中国环境监测总站(以下简称总站)环境质量预报预警中心作为国家级空气质量预报中心，目前还承担京津冀及周边地区区域预报中心工作，负责辖区区域空气质量预报任务(包括区域尺度范围的业务预报、区域尺度预报指导产品下发、联合预报会商、区域预报工作总体协调，以及对辖区省、市级环境空气质量预报部门进行技术指导等工作)。北京、天津及山西省、河南省和内蒙古自治区环境监测中心(站)，河北省环境应急与重污染天气预警中心、山东省环境信息与监控中心负责省级尺度范围的空气质量预报工作(包括省级业务预报、省级尺度预报产品下发、适时组织辖区地市预报部门开展联合会商和辖区预报部门技术指导)。石家庄、太原、呼和浩特、济南、郑州和青岛市环境监测中心(站)负责各市精细化预报工作。省级、重点城市预报业务能力情况见表1、表2。

表1 2015年京津冀及周边地区省级预报部门预报业务工作开展情况Table 1 Progress of the air quality forecast at provincial level in Beijing-Tianjin-Hebei region in 2015

注：信息摘自总站下发关于印发2015年各地环境空气质量预报业务工作开展情况调查结果的通知； “√”表示具备该项能力。下同。

表2 2015年京津冀及周边地区重点城市预报业务工作开展情况Table 2 Progress of the air quality forecast in key cities in Beijing-Tianjin-Hebei region in 2015

从京津冀及周边地区空气质量预报工作开展情况调查和交流反馈可知，该地区预报工作具备以下3个特点：

1)预报工作开展整体较好，省、市有差异

京津冀及周边地区预报工作整体开展情况在全国范围处于领先地位，省级和重点城市预报部门基本走在全国前列，建成或计划实施的预报平台具备较完整的功能。

北京和天津等单位开展预报工作起步较早，已经建立起较为完善的预报工作体制机制，人员和经费能得到有效保证，预报工作能够顺利开展；河北、山东、山西、河南和内蒙古5个省(自治区)相对2个直辖市起步较晚，但近2年发展较稳定，建成或即将建成预报系统。除山西省外，都有独立的预报部门和专职预报人员。

石家庄、济南、太原、郑州和呼和浩特5个省会城市以及青岛(计划单列市)预报工作有一定基础，具备一定的预报能力，预报平台功能较省级部门有所减少，预报人员较少。

其他地级城市预报部门大多没有独立预报系统，或预报系统正在建设，预报能力匮乏。

2)区域工作制度初步建立

在区域预报工作开展初期，环保部会同预报单位制定了京津冀及周边地区重污染天气监测预警方案和实施细则[9]等相关预报制度、规范，尤其对重污染天气过程发生时的应对措施、工作要求、工作程序、预警内容方面做出了详细的规定。针对例行预报工作，总站牵头编制了预报业务工作指南等相关指导文件[10]，明确了国家、区域、省市预报部门的基本业务工作内容和工作流程。

3)区域预报产品信息交换和预报结果发布工作有序进行

利用总站编制并建成的环境空气质量预报信息交换技术指南[11]和“全国省级站、重点城市信息交换和信息发布系统”[12-13]，实现了区域中心对辖区内省级部门、所有重点城市及部分地级城市(保定、衡水)数值预报辅助产品的每日定时下发和预报结果统一对外发布。

总体而言，京津冀及周边地区省级和重点城市预报部门开展预报能力建设相对较早，基本具备相应预报能力，而大部分地级城市预报工作刚刚起步，预报经验、能力均有所欠缺，但区域预报工作机制初步建成，能够基本保证预报工作正常开展。

2 京津冀地区空气质量预报工作存在的问题

虽然京津冀及周边地区空气质量预报建设工作正稳步推进，但在预报系统建设和实际预报工作中也遇到了很多问题，亟须从制度和技术层面重视并解决。

2.1 预报工作保障制度欠缺

目前，在国家下发的政策文件中，虽然已对京津冀地区预报工作任务和具体实施方案做出明确规定，但并未详细规定开展工作所需的配套保障措施，导致预报工作的开展缺乏必要保障条件，基层预报业务基本处于勉强维持的状态，主要体现在：

1)预报人员严重短缺，队伍不稳定

在河北、山东、河南和山西等省的城市监测站，没有专门的预报部门，绝大多数由自动监测或大气监测部门的人员兼职负责预报工作。在不断增加的繁重监测任务中再叠加新的工作，导致工作人员没有节假日和倒休条件，频繁出现地方预报人员申请离岗的情况。

2)非重点城市“省级代管”难以为继

虽然文件规定非重点城市预报业务可由省级环保部门统一组织开展，但在京津冀地区，较为严重的污染态势对非重点城市的预报要求不断提高，实行城市代管的省级部门较市级而言对本地实际情况了解有限，在现有条件下，也加大了省级预报部门的工作量和工作压力。

3)预报建设进度缓慢

对已建设或即将开展预报建设的部门而言，所需建设项目内容繁多，资金投入巨大，常常由于项目资金申请流程多、审批过程慢而延误建设进度，无法按要求准时开展预报工作。

2.2 预报技术、方法难以选择

除环保政策规范有待完善外，各级预报部门在开展空气质量预报过程中也常遇到预报技术方法选择困惑、预报资料匮乏等问题。

1)预报方法和模型选择困难

目前，空气质量预报的方法主要有：以统计学方法为基础的统计预报和以大气动力学理论为基础，借助大型计算机预报污染物的数值预报2类。针对不同类型模型方法又可细分为多元线性回归、天气形势分类、人工神经网络和NAQPMS、CMAQ、WRF-Chem[14]等主流模式方法。在平台建设经费有限的条件下，如何选择行之有效且适合本地实际情况的模式方法对预报的开展至关重要。但是，由于各个预报模式专业性较强，预报人员在工作初期对其原理、预报性能，尤其面对重污染过程时各预报模式的预报性能不甚清晰，造成模式选择困惑。

2)有效预报资料不足

精细化预报的基础气象资料不足。在预报工作中发现，现有的预报基础气象资料大部分是由国际和国内官方网站上免费下载获得，其空间、时间分辨率较低，对区域、城市的精细化预报工作而言，资料质量相对粗糙，难以使用。

地市级监测数据无法共享。目前，虽然空气质量国控站点监测数据已实现数据共享，但由于地市县级监测站点没有全部联网，受外来污染影响较大的区域、城市，无法完全获得外来污染数据，难以掌握污染传输规律，进而影响本地区精细化预报结果。

模式所需污染源排放清单数据不实。由于近年来污染源排放变化较大，各城市源清单更新相对滞后，排放清单和实际情况存在较大差距，导致模式预报结果因原始输入数据失真而引起偏差。

3)预报评价方法不明确

目前，虽然预报人员对空气质量预报结果的评价有一定研究[15-16]，但并未形成规范的评价体系，各区域、省级和城市级预报均无统一、规范的预报评价方法，因此预报人员对本地区预报效果难以有效评价，也对各区域、省、城市之间预报评价造成困扰。

4)地市级预报部门建设经验欠缺

空气质量预报系统平台的建设涉及环境质量和污染源监测资料综合运用，涉及大气化学和大气物理数值模式模拟与环境集合预报技术的协同应用，还涉及大规模高性能计算集群和其他多种计算机信息与网络技术的集成应用，需要较高的专业技术知识和管理经验。但是由于各地预报工作开展时间较短，非重点城市建设经验、技术尤为欠缺，在遇到平台建设所涉及的计算机系统配置、机房施工、后期软硬件维护等问题时，非重点城市预报建设单位往往无所适从。

3 思考与建议

对于京津冀及周边地区预报部门工作中普遍存在的问题，应该从制度建设入手，通过建立健全预报工作保障制度、评价制度、考核制度和培训制度，多方面完善空气质量预报工作。因此提出如下4方面建议：

3.1 进一步提供政策和业务制度保障支持

虽然总站于2014年初发布了开展预报工作业务指南等指导性文件，对各省市预报人员配置等相关基础条件有初步说明，对预报业务的开展起到一定促进作用，但该指南并不具备强制执行的法律效力，实际作用有所减弱。

因此，建议环保部门在印发大气污染防治的相关文件中，明确提出开展预报工作所需的必要基础条件，如联合政府人事部门明确各级预报机构必须配备的专职预报员数量(根据各级预报机构任务分工并参考气象部门人员配置，建议省级部门至少配备12名预报员，地市级至少6名)，制定有效、合理、可行、可持续的预报工作制度，切实缓解基层人员工作难处。

根据实际情况明确非重点城市在预报工作中的定位和任务，尤其明确地市级监测站预报部门职责，理清省、市预报部门任务分工和具体工作内容。同时督促省、市加快预报工作建设进度，明确建设时间节点和惩治措施，强化政府、环保部门对预报工作建设进度的重视程度，并协助管理部门理顺建设程序，简化审批流程。

3.2 逐步完善预报评价机制和预报员队伍的考核机制

预报工作开展初期，较为宽松的预报环境对预报业务有积极的推动作用，但随着预报制度、体系的日趋完善，明确的预报评价体系和预报员队伍的考核机制对规范预报工作、提高预报质量和水平意义重大。

针对不同级别的预报部门，预报结果评价方式应各有侧重。区域、省级预报部门应重点关注对污染过程整体趋势的预报结果评价；市级预报部门除考量过程趋势外，还应重点关注对辖区空气质量指数精细化预报结果评价(如探讨将空气质量指数、首要污染物、污染级别等指标计不同权重，综合评价)。

对于预报队伍的评价考核，可参照气象部门“积分管理、量化考核”的方式[17]，从预报准确性、工作量、业务考核、科研项目、科研论文等方面综合考量，在适当的激励措施基础上，形成预报员客观量化考核评价方法，以调动预报员工作积极性、主动性和创造性。

3.3 加强预报资料获取力度

联合气象部门共享省市预报所需的气象资料。鉴于气象部门有大量空气质量预报所需的气象基础数据，环保和气象部门应签订相关合作协议，积极开展信息交换和共享。以国家牵头，地方跟进的形式，自上而下打通数据保护壁垒，形成优势互补，促进空气质量预报工作稳步发展。

完善全国监测数据共享平台。环保部门应尽快开放城市精细化预报所需的地市县级监测数据资料，以便区域、省市能够更加了解周边区域污染情况，有助于开展本地精细化预报。在现有条件下，可通过“国家空气质量监测联网管理平台”配发不同权限账号完成。

完善排放清单基础数据。由于排放清单对数值模式结果有显著的影响，建议从国家层面统筹考虑，适时开展国家和省级污染源清单研制，统一预报模式清单中国家和省级尺度数据,改变目前清单基础数据滞后,相同区域不一致的现象。

3.4 加强各级预报部门人才培养和交流

由于中国空气质量预报工作发展历时较短，各级预报部门的预报技术和经验都有待提高，需要进行更多的预报专业基础知识培训。因此，建议各级预报部门结合工作需要，大力加强人才培训和创新人才引入机制。同时，环境管理部门也应加大力度，组织相关部门和国内外专家针对各级别空气质量预报人员开展专业技术培训、制定预报单位间预报员互相交流制度，不断提高各级预报部门的空气质量预报水平。

4 结语

中国环境空气质量预报工作整体起步较晚，发展历时较短，正处在科研向业务化转变的过程中，各方面还存在诸多不足。京津冀及周边地区在空气质量预报开展过程中遇到的典型问题，其他地区和省市均在不同程度上有所涉及。因此，政府、环保部门有必要从管理和技术角度，制定更为详细的业务指导性文件，规范工作制度，并加大资金、人才支持力度，引导空气质量预报工作更好、更快发展。

[1] 国务院．大气污染防治行动计划(国发[2013]37号)[R]．北京：国务院，2013．

[2] 环境保护部. 关于印发《全国环境空气质量预报预警实施方案》的通知(环办函[2015]330号)[R].北京：环境保护部，2015.

[3] 环境保护部,国家发展和改革委员会,工业和信息化部,等.关于印发《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》的通知(环发[2013]104号)[R].北京：环境保护部，2013.

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[12] 中国环境监测总站. 36城市及省级站预报产品交换系统[EB/OL].(2015-09-01)[2016-06-20].http://106.37.198.82:81/.

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Problems of Air Quality Forecast in and around Beijing-Tianjin-Hebei Region and Its Solutions

GAO Yuxiao1,LU Ning1,XU Rong1,WANG Xiaoyan1,ZHANG Liang2,WANG Lingling3,QU Kai4,ZHU Liya5,REN Yuanzhe6

1.State Environmental Protection Key Laboratory of Quality Control in Environmental Monitoring， China National Environmental Monitoring Centre，Beijing 100012，China2.Hebei Environmental Emergency and Heavy Pollution Weather Warning Centre,Shijiazhuang 050037,China3.Henan Province Environmental Monitoring Centre,Zhengzhou 450004,China4.Shandong Province Environmental Information and Monitoring Centre,Ji’nan 250101,China5.Environmental Monitoring Central Station of Shanxi Province,Taiyuan 030027,China6.Inner Mongolia Environment Monitoring Centre,Hohhot 010011,China

In response to the urgent needs on air pollution prevention and control by the public services and environmental management, ambient air quality forecast work was becoming one of the environment’s core businesses in China．Basing on the situation of air quality forecast in and around Beijing-Tianjin-Hebei region during last three years, this paper found out the main problems in aspects of policy system and forecast technology such as shortage of stuff, shortage of forecast information and inefficient capacity construction. And pointed out that the improvement of regional air quality forecast should begin with system construction, including guarantee mechanism, evaluation system, appraisal system and training system. And this might contribute for air quality forecast in other regions of China.

Beijing-Tianjin-Hebei region;air quality forecast;problems;solutions

2016-06-21；

2016-08-23

环保公益性行业专项“京津冀区域大气重污染过程应急方案研究”(201309071)

高愈霄(1986-)，男，北京人，硕士，工程师。

鲁 宁

X823

A

1002-6002(2017)02- 0011- 06

10.19316/j.issn.1002-6002.2017.02.02