湖北省環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警實(shí)踐課件

1、湖北省空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作實(shí)踐2引 言湖北省區(qū)域大氣復(fù)合污染形勢嚴(yán)峻，預(yù)報(bào)難度大2014-2016年中國大氣氣溶膠光學(xué)厚度（MODIS）空間分布2016年湖北省PM2.5超標(biāo)天數(shù)2016年湖北省O3超標(biāo)天數(shù)2015湖北省空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警工作發(fā)展歷程201320142016啟動(dòng)階段：建立AIRQUIS數(shù)值模型與省氣象局建立會(huì)商機(jī)制建立專業(yè)預(yù)報(bào)員隊(duì)伍預(yù)報(bào)工作啟動(dòng)優(yōu)化改進(jìn)階段：模式優(yōu)化改進(jìn)重污染案例庫啟動(dòng)決策支持區(qū)域試行階段：開展源清單調(diào)查和建立工作建立會(huì)商中心試行發(fā)布區(qū)域未來三天預(yù)報(bào)城市試點(diǎn)階段：啟動(dòng)武漢城區(qū)未來三天預(yù)報(bào)建立統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)和多模式數(shù)值預(yù)報(bào)內(nèi)部啟用預(yù)報(bào)平臺(tái)第二部分 Process目 錄目前預(yù)報(bào)

2、系統(tǒng)升級(jí)工作升級(jí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的理化過程預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的資料同化第三部分 Achievement第一部分 Background建立和升級(jí)我省及周邊的污染源清單總結(jié)與展望建立和升級(jí)我省及周邊的污染源清單6工作目標(biāo)全面了解湖北省大氣污染排放源基本情況，開發(fā)高時(shí)空分辨率排放清單。通過開展湖北省源清單編制工作，探索建立區(qū)域和城市尺度源清單的編制方法、定期更新機(jī)制，為后續(xù)全省源清單編制提供參考和基礎(chǔ)。為襄陽市污染物總量控制、污染精準(zhǔn)化治理、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警、重污染天氣應(yīng)急、短期和長期減排效果評估等工作提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。清單編制基本原則規(guī)范性原則因地制宜原則突出重點(diǎn)原則實(shí)用性原則可持續(xù)性原則編制依據(jù)城市大氣污染物

3、排放清單編制技術(shù)手冊大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南大氣細(xì)顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南其他相關(guān)文獻(xiàn)、資料等目標(biāo)和內(nèi)容7工作內(nèi)容目標(biāo)和內(nèi)容1湖北省排放源識(shí)別與分類確定2活動(dòng)水平數(shù)據(jù)的收集、調(diào)研和獲取3湖北省大氣污染排放清單的編制4排放清單QAQC和不確定性分析8下發(fā)調(diào)查表格表格填寫培訓(xùn)發(fā)布清單建設(shè)方案獲取活動(dòng)水平、排放因子入戶調(diào)查、數(shù)據(jù)填報(bào)資料匯總、質(zhì)量核查、數(shù)據(jù)修正大氣排放源清單初步調(diào)查結(jié)果清單計(jì)算過程評估和結(jié)果校驗(yàn)污染源排放的時(shí)間、空間分配高分辨率的大氣污染源排放清單基準(zhǔn)年：2015年研究區(qū)域：湖北省排放污染物類別：SO2、NOx、CO、VOCs、PM10、PM2.5、BC、O

4、C、NH3主要污染源類別：固定燃燒源、工業(yè)過程源、溶劑使用源、儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)輸源、道路移動(dòng)源、非道路移動(dòng)、揚(yáng)塵源、生物質(zhì)燃燒源、農(nóng)業(yè)源、天然源、其他技術(shù)路線92016年9月26日，項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上各位領(lǐng)導(dǎo)都做了發(fā)言，對項(xiàng)目展開提出要解決“三個(gè)說得清”（說得清質(zhì)量狀況及變化趨勢，說得清污染源排放狀況，說得清潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)）要求所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)。時(shí)間工作內(nèi)容110月以襄陽為試點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研。工作方案制定，排放源識(shí)別、排放源分類確定211月基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息收集312月數(shù)據(jù)整理，現(xiàn)場調(diào)研與測試41-2月排放因子選取與參數(shù)修正53-4月清單計(jì)算與分析項(xiàng)目啟動(dòng)10畜牧局交通運(yùn)輸部能源部門農(nóng)業(yè)部門多個(gè)政府部門調(diào)研

5、工作11湖北華電襄陽發(fā)電有限公司襄陽襄陽恩菲環(huán)保能源公司 澤東化工集團(tuán)有限公司東風(fēng)日產(chǎn)襄陽襄城鞋業(yè)等企業(yè)實(shí)地調(diào)研考察湖北華電襄陽發(fā)電有限公司湖北襄誠鞋業(yè)有限公司澤東化工集團(tuán)有限公司實(shí)地調(diào)研考察生產(chǎn)工藝以襄陽為試點(diǎn)12污染源信息排放因子數(shù)據(jù)庫其他外部信息可直接獲取的排放量信息資料收集、實(shí)地調(diào)研、測試排放清單的質(zhì)量控制和評估排放清單的時(shí)空分配排放清單的可視化模式運(yùn)用覆蓋全面的大氣污染物綜合排放清單清單編制QAQC流程不確定性分析重點(diǎn)源識(shí)別重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別系統(tǒng)框架示意圖13固定燃燒源工藝過程源其他機(jī)械制造業(yè)道路移動(dòng)源火力發(fā)電肥料制造有色金屬汽油、柴油大客熱力發(fā)電基礎(chǔ)化學(xué)原料制造紡織汽油、柴油中客其他纖維

6、制造建筑材料汽油、柴油小客存儲(chǔ)與運(yùn)輸源水泥制造制品制造汽油、柴油微型載客油品運(yùn)輸造紙?zhí)沾善?、柴油大貨加油站制藥黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)汽油、柴油中貨農(nóng)牧源鞋業(yè)生物質(zhì)燃燒汽油、柴油小貨畜牧業(yè)印刷秸稈露天燃燒汽油、柴油微型載貨農(nóng)業(yè)施肥玻璃纖維秸稈家用燃燒摩托車揚(yáng)塵源交通工具（生產(chǎn)）輕便摩托車道路揚(yáng)塵橡膠行業(yè)三輪車建筑施工揚(yáng)塵汽車配件制造業(yè)低速汽車湖北省清單編制實(shí)施過程：源識(shí)別與分類整個(gè)清單體系覆蓋了10個(gè)一級(jí)排放源，53個(gè)二級(jí)排放源14湖北省分析結(jié)果與展示：各類源空間分布特征15湖北省高時(shí)空分辨率排放源清單：空間分布特征NOx主要貢獻(xiàn)源：道路移動(dòng)源、固定燃燒源、工藝過程源高值區(qū)：武漢、襄陽、宜昌

7、SO2主要貢獻(xiàn)源：固定燃燒源、工藝過程源高值區(qū)：武漢、宜昌16湖北省高時(shí)空分辨率排放源清單：空間分布特征VOCs主要貢獻(xiàn)源：固定燃燒源、工藝過程源、生物質(zhì)燃燒高值區(qū)：武漢、襄陽PM2.5主要貢獻(xiàn)源：道路移動(dòng)源、固定燃燒源、工藝過程源高值區(qū)：武漢、宜昌17工業(yè)、電廠的空間分配應(yīng)用地圖網(wǎng)站和在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)挖掘，優(yōu)化清單中工業(yè)和電廠的空間分配1.18移動(dòng)源的空間分配應(yīng)用地圖網(wǎng)站的交通數(shù)據(jù)優(yōu)化清單中移動(dòng)源的空間分配2.升級(jí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的理化過程20結(jié)合遙感數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)中的植被類型以及相應(yīng)的VOCs排放1.落葉闊葉林農(nóng)業(yè) 常綠針葉林常綠闊葉林草地灌木葉片面積指數(shù)更新 來優(yōu)化土壤與空氣的熱量與濕度交換2.2

8、012 MODIS MOD15A2 LAI (以八月為例)應(yīng)用Savitzky-Golay 濾波， 處理云覆蓋的區(qū)域復(fù)合積云機(jī)制來優(yōu)化降水、熱帶氣旋預(yù)報(bào)3.Meteorological ApplicationsVolume 17, Issue 3, pages 287-297, 1 DEC 2009 DOI: 10.1002/met.169/doi/10.1002/met.169/full#fig2衛(wèi)星觀測KUO積云機(jī)制MIT積云機(jī)制復(fù)合積云機(jī)制針對我省不斷加速的城市化過程更新邊界層過程4.建筑物阻擋太陽輻射直接到達(dá)地表建筑物改變近地面的風(fēng)向和降低風(fēng)速建筑物和地表大氣存在熱量交換HWB有建筑的

9、ACM邊界層模式對應(yīng)的城市風(fēng)速U-ACM沒有建筑的ACM邊界層模式對應(yīng)的城市風(fēng)速基于超級(jí)站觀測的化學(xué)機(jī)制調(diào)優(yōu)5.1. 基于0-D box model + MCM 化學(xué)機(jī)制去模擬湖北大氣中的OH, HO2, RO2 以及O3的生成2.輸入超級(jí)站觀測的VOC，NOx，CO，RH，T, HONO 等濃度3. 計(jì)算過程中發(fā)現(xiàn)已知的源反應(yīng)無法解釋存在大氣中的亞硝酸濃度4. HONO可能來源于NO2在氣溶膠表面的異相反應(yīng)紅色：CAMx模擬藍(lán)色：觀測預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的資料同化衛(wèi)星觀測氣溶膠光學(xué)厚度數(shù)據(jù)26TerraAqua葵花8軌道Polar-orbitingPolar-orbitingGeostationary

10、發(fā)射時(shí)間December 18, 1999May 4, 2002October 7, 2014軌道高度705 km705 km35,781 km軌道周期99 minutes98.8 minutes靜止衛(wèi)星過境時(shí)間10:30 am1:30 pm一直在上空優(yōu)點(diǎn)空間分辨率高，數(shù)據(jù)精度高空間分辨率高，數(shù)據(jù)精度高空間分辨率低，數(shù)據(jù)噪音大缺點(diǎn)每天只有一個(gè)數(shù)據(jù)每天只有一個(gè)數(shù)據(jù)每天有多個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)能觀測AOD的衛(wèi)星有兩類：MODIS衛(wèi)星，是極軌衛(wèi)星，有兩顆Terra和Aqua，每天中午經(jīng)過我國?？?衛(wèi)星，是靜止衛(wèi)星，白天就能看到我國的AOD處理流程27AQUA衛(wèi)星TERRA衛(wèi)星葵花衛(wèi)星28衛(wèi)星反演PM2.5

11、與地基觀測的PM2.5對比驗(yàn)證R=0.70R=0.77R=0.83京津冀長三角珠三角湖北省R=0.72通過與地基觀測的PM2.5對比，目前衛(wèi)星反演的PM2.5與觀測的PM2.5在相關(guān)性也達(dá)到了0.7-0.83。29案例分析湖北省站W(wǎng)RF預(yù)報(bào)結(jié)果2017年2月17日冷空氣（上圖中深藍(lán)色部分）南下，將華北滯留數(shù)日的污染氣團(tuán)帶到華中。應(yīng)用資料同化的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)30案例分析模擬中的幾個(gè)關(guān)鍵要素同化前的PM2.5濃度同化后的PM2.5濃度2017年2月16日，同化前的模式結(jié)果顯示，華北積累的污染物在250到350ug/m3，通過觀測數(shù)據(jù)同化輸入給模式，華北區(qū)域的PM2.5濃度降到200ug/m3 到300ug/m3.通過資料同化技術(shù)，上游的污染物濃度更加準(zhǔn)確，區(qū)域傳輸?shù)哪M就更加準(zhǔn)確。地面觀測的PM2.5濃度31案例分析觀測和模擬的PM2.5時(shí)間序列總結(jié)：升級(jí)前后預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率對比33升級(jí)前后模擬值與觀測值的相關(guān)系數(shù)同化前的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在武漢比較1.CAMx 模式從2017年1月開始應(yīng)用資料同化和更新后的清單，通過上圖比較可以看出CAMX（藍(lán)色線）準(zhǔn)確率從0.7 提升到0.85。為接下來的CMAQ等模式調(diào)優(yōu)指明了方向。2016年12月（升級(jí)前）升級(jí)清單、資料同化2017年02月