城市空气质量数值预报模式系统及其应用

窦 乾 张 良

（1邢台市环境保护局南和县分局 河北邢台 054400 2河北省环境应急与重污染天气预警中心 河北石家庄 050001）

引言

空气质量是直接影响我们人类生存和发展的重要因素，但是，随着经济的不断发展，社会的不断进步，空气质量却直线下降，影响着我们的身体健康。因此，城市空气质量的数值预报很重要，能够精准的为空气管理部门提供数据，以便净化城市空气。

1 城市空气质量数值预报的模式

1.1 系统模式的结构

对于我国城市空气质量数值预报的模式，从现在来看主要有两大类，其一是大气污染的输送和扩散化学模式。其二，是多尺度的气象模式[1]。

其中，ACTDM就是一种包括了多种物质扩散，化学转换，以及输送，干湿沉积物的污染浓度的一种预报模式，它利用的是坐标系中，地形不断变化的一种化学物质的守恒方程式，利用CB4体系，研究36类物质发生的72种反应以及11种光解反应。而对于光解的参数利用的是Madronich计算方式，使用气体溶胶的吸收和散射以及类似分子，同时，对于参数的计算包含了O3和O2吸收截面，以及地球之外的太阳辐射光线，以及散射的界面，这些数据随着维度和季节变化后的空气温度和密度，以及气溶胶的变化系数，臭氧的总数量等等。对于物种浓度的计算需要使用分裂的算子方法，该模式结构列出了污染物的浓度变化以及三位分布。

而多尺度的气象预报有两种，一种是中尺度的气象模式，一种是能够反应出城市中局部地区动力强迫和热力影响下的大气边界层模式。

中尺度的气象模式是美国大气的科学研究中心和一所滨州的大学联合发布的，至今为止该模式使用的较为广泛，它不仅包括了天气变化下涉及到的物理过程，同时，还能保证计算的效率极高，来对未来一天内的天气情况进行预报，有一定的平滑性和连续性。

1.2 预报模式系统的程序模块化

作为一个由多个子模式，子模型构造而成的NJU_CAQPS，能够在进行程序编写的过程中清晰简洁的写出不同部分的不同功能。我们可以将该预报模式氛围九大模块。

regridder模块,graph模块，mm5topbl模块,littler模块,t213模块，interp模块，interpback模块，mm5模块,pbl模块,这九大模块的系统转转是使用同一批的处理文件来进行操作的，而且具有很强的条理性，修改信息方便，可以移动。在进行一天内的预报时，不同的污染物分布情况在PIV机上要三个小时的时间[2]。

1.3 预报模式系统中的预报结果

天气预报模式的系统可以有效的体用污染浓度，污染物的指数，以及气象场的分布和变化的情况。通过笔者对污染物的浓度的预报结果显示。把进行试预报进行期间的天气预报的结果和实时监测的天气结果进行对比，根据调查的数据显示，对于空气中污染物的预报以及真实检测出的污染物浓度，比值在0.5到1.5中间，但是，从全市的平均日均值来看的话，数值在0.9到1.15之间，从一系列的数据比较中能看出，预报的结果和真实检测出的结果数据差别不大，完全做到了模拟的效果，模拟试预报系统取得了良好的试验效果。

2 数值预报模式系统的应用

2.1 对城市空气质量的预报研究

（1）污染物浓度预报需要经历一定的过程。对于城市中的污染物来说，污染物种类繁多且丰富，所以，对于浓度的研究需要经历一个模式系统到试预报系统再到分析结果的模式。只有将试预报中的数据进行分析和研究，通过不断的调整系统中的不足和漏洞，才能改进预报的模式，以此来达到预报精准的目的[3]。

（2）预报模式离不开丰富的资料。空气质量的数值预报少不了要查看城市中的污染源，环境相关信息，以及基本的气象资料和污染源的排放清单等等，以此来完善预报的数据体系，提高预报精准度。

2.2 城市的环境问题

空气质量数值的预报，对于城市建设以及城市的规划，大气的污染和环境有着非常重要的意义，只有通过精准的数据和污染物的预报，才能够进行城市空气质量的分析，以此基础上进行城市的建设，在气象条件的评估中规划城市的发展。在进行规划之前，可以预测出多种设计和规划方案之下的环境和空气的质量，通过有效的模拟，来不断的调整自身的规划和建设。

结语

城市空气质量一直都是人们最为关心的问题，合理科学的预报模式系统能够有效的为城市管理和建设提供数据依据，以此来不断的调整城市发展的步伐，优化城市发展，在减少对空气和环境破坏的前提下，规划城市发展，促进城市的健康可持续。对于预报模式还需要进一步的加大技术的研究和开发，以此来提高预报的精准度，为城市发展做贡献。