1、湖北省空气质量预报工作实践：陈 楠：湖北省环境监测中心站：2017.04.20 报告人单位 时间 空气质量预警预报与大气污染防治峰会P2引 言湖北省区域大气复合污染形势严峻，预报难度大2014-2016年中国大气气溶胶光学厚度（MODIS）空间分布2016年湖北省PM2.5超标天数2016年湖北省O3超标天数2015湖北省空气质量预报预警工作发展历程201320142016启动阶段：建立AIRQUIS数值模型与省气象局建立会商机制建立专业预报员队伍预报工作启动优化改进阶段：模式优化改进重污染案例库启动决策支持区域试行阶段：开展源清单调查和建立工作建立会商中心试行发布区域未来三天预报城市试点阶段
2、：启动武汉城区未来三天预报建立统计预报和多模式数值预报内部启用预报平台P4第二部分第二部分 ProcessProcess目目 录录目前预报系统目前预报系统升级工作升级工作升级预报系统中的理化过程升级预报系统中的理化过程预报系统中的资料同化预报系统中的资料同化第三部分第三部分 AchievementAchievement第一部分第一部分 BackgroundBackground建立和升级我省及周边的污染源清单建立和升级我省及周边的污染源清单总结与展望总结与展望chapter SSW FOR EO建立和升级我省及周边的污染源清单123P16工作目标n 全面了解湖北省大气污染排放源基本情况，开发高时
3、空分辨率排放清单。通过开展湖北省源清单编制工作，探索建立区域和城市尺度源清单的编制方法、定期更新机制，为后续全省源清单编制提供参考和基础。为襄阳市污染物总量控制、污染精准化治理、空气质量预报预警、重污染天气应急、短期和长期减排效果评估等工作提供重要基础数据。清单编制基本原则n 规范性原则n 因地制宜原则n 突出重点原则n 实用性原则n 可持续性原则编制依据n 城市大气污染物排放清单编制技术手册n 大气可吸入颗粒物一次源排放清单编制技术指南n 大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南n 其他相关文献、资料等目标和内容123P17工作内容目标和内容1 湖北省排放源识别与分类确定2 活动水平数据的收集
4、、调研和获取3 湖北省大气污染排放清单的编制4 排放清单QAQC和不确定性分析123P18下发调查表格表格填写培训发布清单建设方案获取活动水平、排放因子入户调查、数据填报资料汇总、质量核查、数据修正大气排放源清单初步调查结果清单计算过程评估和结果校验污染源排放的时间、空间分配高分辨率的大气污染源排放清单u基准年：2015年u研究区域：湖北省u排放污染物类别：SO2、NOx、CO、VOCs、PM10、PM2.5、BC、OC、NH3u主要污染源类别：固定燃烧源、工业过程源、溶剂使用源、储运运输源、道路移动源、非道路移动、扬尘源、生物质燃烧源、农业源、天然源、其他技术路线123P192016年9月2
5、6日，项目启动会上各位领导都做了发言，对项目展开提出要解决“三个说得清”（说得清质量状况及变化趋势，说得清污染源排放状况，说得清潜在的环境风险）要求所需的基础数据库及其管理系统。时间时间工作内容工作内容110月以襄阳为试点进行调研。工作方案制定，排放源识别、排放源分类确定211月基础数据、信息收集312月数据整理，现场调研与测试41-2月排放因子选取与参数修正53-4月清单计算与分析项目启动123P110多个政府部门调研工作123P111湖北华电襄阳发电有限公司襄阳襄阳恩菲环保能源公司 泽东化工集团有限公司东风日产襄阳襄城鞋业等企业实地调研考察湖北华电襄阳发电有限公司湖北襄诚鞋业有限公司泽东化
6、工集团有限公司实地调研考察生产工艺以襄阳为试点123P112污染源信息污染源信息排放因子数排放因子数据库据库其他外部信息其他外部信息可直接获取的排可直接获取的排放量信息放量信息资料收集、实地调研、测试资料收集、实地调研、测试排放清单的质量控制和评估排放清单的质量控制和评估排放清单的时空分配排放清单的时空分配排放清单的可视化排放清单的可视化模式运用模式运用覆盖全面的大气污染物综合排放清单覆盖全面的大气污染物综合排放清单清单编制清单编制QAQC流程流程不确定性分析不确定性分析重点源识别重点源识别重点区域识别重点区域识别系统框架示意图123P113固定燃烧源固定燃烧源工艺过程源工艺过程源其他机械制造
7、业其他机械制造业道路移动源道路移动源火力发电肥料制造有色金属汽油、柴油大客热力发电基础化学原料制造纺织汽油、柴油中客其他纤维制造建筑材料汽油、柴油小客存储与运输源存储与运输源水泥制造制品制造汽油、柴油微型载客油品运输造纸陶瓷汽油、柴油大货加油站制药黑色金属冶炼及压延加工业汽油、柴油中货农牧源农牧源鞋业生物质燃烧生物质燃烧汽油、柴油小货畜牧业印刷秸秆露天燃烧汽油、柴油微型载货农业施肥玻璃纤维秸秆家用燃烧摩托车扬尘源扬尘源交通工具（生产）轻便摩托车道路扬尘橡胶行业三轮车建筑施工扬尘汽车配件制造业低速汽车湖北省清单编制实施过程：源识别与分类整个清单体系覆盖了10个一级排放源，53个二级排放源123P
8、114湖北省分析结果与展示：各类源空间分布特征123P115湖北省高时空分辨率排放源清单：空间分布特征NOx主要贡献源：道路移动源、固定燃烧源、工艺过程源高值区：武汉、襄阳、宜昌SO2主要贡献源：固定燃烧源、工艺过程源高值区：武汉、宜昌123P116湖北省高时空分辨率排放源清单：空间分布特征VOCs主要贡献源：固定燃烧源、工艺过程源、生物质燃烧高值区：武汉、襄阳PM2.5主要贡献源：道路移动源、固定燃烧源、工艺过程源高值区：武汉、宜昌123P117工业、电厂的空间分配应用地图网站和在线监测的数据挖掘，优化清单中工业和电厂的空间分配1.1.123P118移动源的空间分配应用地图网站的交通数据优化
9、清单中移动源的空间分配2.2.chapter SSW FOR EO升级预报系统中的理化过程123P220结合遥感数据更新系统中的植被类型以及相应的VOCs排放1.1.落叶阔叶林落叶阔叶林农业农业 常绿针叶林常绿针叶林常绿阔叶林常绿阔叶林草地草地灌木灌木123P2叶片面积指数更新 来优化土壤与空气的热量与湿度交换2.2.2012 MODIS MOD15A2 LAI(以八月为例)应用Savitzky-Golay 滤波，处理云覆盖的区域123P2复合积云机制来优化降水、热带气旋预报3.3.Meteorological ApplicationsVolume 17,Issue 3,pages 287-2
10、97,1 DEC 2009 DOI:10.1002/met.169http:/ box model+MCM 化学机制去模拟湖北大气中的OH,HO2,RO2 以及O3的生成2.输入超级站观测的VOC，NOx，CO，RH，T,HONO 等浓度3.计算过程中发现已知的源反应无法解释存在大气中的亚硝酸浓度4.HONO可能来源于NO2在气溶胶表面的异相反应红色：红色：CAMx模拟模拟蓝色：观测蓝色：观测chapter SSW FOR EO预报系统中的资料同化123P3卫星观测气溶胶光学厚度数据26TerraAqua葵花葵花8轨道轨道Polar-orbitingPolar-orbitingGeostati
11、onary发射时间发射时间December 18,1999May 4,2002October 7,2014轨道高度轨道高度705 km705 km35,781 km轨道周期轨道周期99 minutes98.8 minutes静止卫星过境时间卫星过境时间10:30 am1:30 pm一直在上空优点优点空间分辨率高，数据精度高空间分辨率高，数据精度高空间分辨率低，数据噪音大缺点缺点每天只有一个数据每天只有一个数据每天有多个小时的数据能观测AOD的卫星有两类：MODIS卫星，是极轨卫星，有两颗Terra和Aqua，每天中午经过我国。葵花8卫星，是静止卫星，白天就能看到我国的AOD123P3处理流程2
12、7AQUA卫星TERRA卫星葵花卫星123P328卫星反演PM2.5与地基观测的PM2.5对比验证R=0.70R=0.77R=0.83京津冀长三角珠三角湖北省R=0.72通过与地基观测的PM2.5对比，目前卫星反演的PM2.5与观测的PM2.5在相关性也达到了0.7-0.83。123P329案例分析湖北省站WRF预报结果n 2017年2月17日冷空气（上图中深蓝色部分）南下，将华北滞留数日的污染气团带到华中。n 应用资料同化的空气质量预报123P330案例分析n 模拟中的几个关键要素同化前的同化前的PM2.5浓度浓度同化后的同化后的PM2.5浓度浓度n 2017年2月16日，同化前的模式结果显
13、示，华北积累的污染物在250到350ug/m3，通过观测数据同化输入给模式，华北区域的PM2.5浓度降到200ug/m3 到300ug/m3.通过资料同化技术，上游的污染物浓度更加准确，区域传输的模拟就更加准确。地面观测的地面观测的PM2.5浓度浓度123P331案例分析n 观测和模拟的PM2.5时间序列chapter SSW FOR EO总结：升级前后预报准确率对比1234P433升级前后模拟值与观测值的相关系数同化前的预报准确率在武汉比较1.1.CAMx 模式从2017年1月开始应用资料同化和更新后的清单，通过上图比较可以看出CAMX（蓝色线）准确率从准确率从0.7 0.7 提升到提升到0
14、.850.85。为接下来的CMAQ等模式调优指明了方向。2016年12月（升级前）升级清单、资料同化2017年02月（升级后）2017年01月（升级后）1234P434升级前后模拟值与观测值的相关系数同化前的预报准确率在襄阳比较2.2.CAMx 模式从2017年1月开始应用资料同化和更新后的清单，通过上图比较可以看出CAMX（蓝色线）准确率从准确率从0.7 0.7 提升到提升到0.880.88。为接下来的CMAQ等模式调优指明了方向。2016年12月（升级前）升级清单、资料同化2017年02月（升级后）2017年01月（升级后）期待与感兴趣的朋友们交流THETHE ENDENDThank You!Thank You!深圳博安达信息技术股份有限公司香港科技大学霍英东研究院技术支持：
