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文檔簡(jiǎn)介
ICS13.040
CCSZ01
DB4403
深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)
DB4403/T208—2021
環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)規(guī)范
Technicalspecificationforforecastingofambientairquality
2021-12-15發(fā)布2022-01-01實(shí)施
深圳市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布
DB4403/T208—2021
環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)規(guī)范
1范圍
本文件規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警的數(shù)值預(yù)報(bào)基本要求、統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)基本要求、數(shù)值模式預(yù)報(bào)運(yùn)算
處理、統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)運(yùn)算處理、工作流程及效果評(píng)估等內(nèi)容。
本文件適用于規(guī)范和指導(dǎo)深圳市業(yè)務(wù)化應(yīng)用的環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，
僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本
文件。
GB3095環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
HJ1130—2020環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)規(guī)范
3術(shù)語(yǔ)和定義
下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式numericalforecastingmodelforambientairquality
基于大氣污染物形成過(guò)程中的基本物理和化學(xué)原理，采用數(shù)值計(jì)算方法模擬大氣污染物的排放、擴(kuò)
散、輸送、化學(xué)反應(yīng)、清除等物理和化學(xué)過(guò)程，從而預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量狀況的系統(tǒng)。
[來(lái)源：HJ1130—2020,3.1]
3.2
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)numericalforecastingofambientairquality
利用環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式，對(duì)大氣中的主要污染物濃度及時(shí)空變化進(jìn)行預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)城市和區(qū)
域等環(huán)境空氣質(zhì)量狀況和潛在污染過(guò)程，為公眾的日常生活和生產(chǎn)活動(dòng)提供指導(dǎo)和服務(wù)，為管理部門采
取應(yīng)對(duì)措施提供科學(xué)依據(jù)。
[來(lái)源：HJ1130—2020,3.2]
3.3
模式污染源清單model-readypollutantemissioninventory
基于大氣污染物源排放清單和源清單處理模式，結(jié)合人口和交通路網(wǎng)等地理信息數(shù)據(jù)，按照不同類
型排放源的時(shí)間分配和化學(xué)組成，根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式的時(shí)空分辨率和化學(xué)機(jī)制要求，處理
獲得的網(wǎng)格化源排放數(shù)據(jù)。
[來(lái)源：HJ1130—2020,3.3]
3.4
大氣化學(xué)資料同化atmosphericchemicaldataassimilation
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DB4403/T208—2021
基于最優(yōu)估計(jì)理論，利用模式狀態(tài)變量的時(shí)空演變規(guī)律和物理化學(xué)屬性的持續(xù)約束，將多源大氣化
學(xué)成分觀測(cè)信息不斷融入到環(huán)境空氣質(zhì)量模式系統(tǒng)中，以更加精確地估計(jì)或預(yù)測(cè)未知變量，減小不確定
性的方法。
[來(lái)源：HJ1130—2020,3.4]
3.5
環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式statisticalforecastingmodelforairquality
利用環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象等歷史觀測(cè)資料，分析大氣污染濃度與氣象條件及其他影響因素條件的統(tǒng)
計(jì)關(guān)系，建立擬合方程或統(tǒng)計(jì)模型，從而根據(jù)模型和新的預(yù)測(cè)影響因素條件，獲得對(duì)未來(lái)環(huán)境空氣質(zhì)量
的預(yù)報(bào)結(jié)果。
3.6
環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)statisticalforecastingofambientairquality
利用環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式，以未來(lái)的氣象條件或非氣象條件作為模式的輸入，對(duì)未來(lái)環(huán)境空
氣質(zhì)量和大氣污染物濃度進(jìn)行預(yù)報(bào)。
3.7
空氣質(zhì)量指數(shù)airqualityindex
定量描述空氣質(zhì)量狀況的無(wú)量綱指數(shù)。
[來(lái)源：HJ633—2012,3.1]
4基本要求
4.1環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)
4.1.1空間尺度范圍
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式應(yīng)客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律?？臻g尺度
范圍應(yīng)符合下列要求：
a)城市群尺度覆蓋深圳市及其周邊區(qū)域，空間范圍通常為100萬(wàn)平方公里量級(jí)；
b)市級(jí)尺度覆蓋深圳市，空間范圍為4000平方公里以上；
c)區(qū)級(jí)尺度覆蓋該行政區(qū)域及周邊行政區(qū)。
4.1.2空間分辨率
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式市級(jí)尺度計(jì)算區(qū)域的水平分辨率不低于3公里×3公里，重點(diǎn)地
區(qū)的區(qū)級(jí)尺度水平分辨率不低于1公里×1公里或精細(xì)到街區(qū)尺度。
垂直計(jì)算區(qū)域的垂直層數(shù)不少于30層，其中近地面1公里內(nèi)垂直層數(shù)不少于10層。
模式污染源清單空間分辨率應(yīng)與環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式計(jì)算區(qū)域的空間分辨率一致。
4.1.3預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式的預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)不少于5天。
4.1.4預(yù)報(bào)輸出時(shí)間間隔
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式相鄰兩次模擬結(jié)果輸出的時(shí)間間隔應(yīng)在1小時(shí)（含）以內(nèi)。
4.2環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)
4.2.1空間尺度范圍
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環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式應(yīng)客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律，原則上每
個(gè)區(qū)至少一個(gè)點(diǎn)位。
4.2.2預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)
環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式的預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)不少于5天。
4.2.3預(yù)報(bào)輸出時(shí)間間隔
環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模式相鄰兩次模擬結(jié)果輸出的時(shí)間間隔應(yīng)在1小時(shí)（含）以內(nèi)。
5運(yùn)算處理
5.1環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值模式預(yù)報(bào)
5.1.1模式污染源清單處理
輸入?yún)?shù)包括大氣污染物源排放清單、時(shí)間和空間分配系數(shù)、化學(xué)成分譜等。
大氣污染物源排放清單基本屬性包括基準(zhǔn)年、覆蓋范圍、排放污染物種類、排放來(lái)源類別、
時(shí)間和空間分辨率等。如有條件，可采用動(dòng)態(tài)更新的大氣污染物源排放清單數(shù)據(jù)。
注1：排放污染物種類包含細(xì)顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化
碳（CO）、有機(jī)碳（OC）、黑碳（BC）、氨（NH3）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等。
注2：排放來(lái)源類別包括電廠、工業(yè)、交通、居民、農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)燃燒、揚(yáng)塵、天然源等。
依據(jù)時(shí)間和空間分配系數(shù)對(duì)大氣污染物源排放清單進(jìn)行時(shí)間和空間分配，包含人口密度、土
地利用等空間分配因子和不同類型排放來(lái)源的月變化、周變化和日變化等時(shí)間分配因子。
依據(jù)化學(xué)成分譜對(duì)排放污染物進(jìn)行化學(xué)組成分配。
5.1.2模式氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)前處理
氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)基本屬性應(yīng)包括起始時(shí)刻、時(shí)段范圍、時(shí)間分辨率、區(qū)域網(wǎng)格坐標(biāo)參數(shù)、邊界層
方案、輻射方案、陸面過(guò)程方案和云物理方案等。
氣象要素應(yīng)包括溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水、云、輻射等。
氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)前處理包括診斷分析、單位轉(zhuǎn)換、空間插值和格式轉(zhuǎn)換等。
5.1.3初始邊界條件設(shè)置
初始值指起始時(shí)刻模式計(jì)算區(qū)域污染物的濃度值，獲取方法有以下三種：
a)缺省值；
b)從已獲得的模式輸出或分析資料中提取處理；
c)大氣化學(xué)資料同化。
邊界值指預(yù)報(bào)時(shí)段內(nèi)最外層模式計(jì)算區(qū)域邊界上污染物的濃度值，獲取方法有以下兩種：
a)缺省值；
b)從全球模式或大范圍區(qū)域模式的預(yù)報(bào)結(jié)果中提取。
5.1.4大氣化學(xué)傳輸運(yùn)算
輸入?yún)?shù)包括模式污染源清單、模式氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)、模式初始和邊界條件以及地理經(jīng)緯度資料
等。
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結(jié)合計(jì)算區(qū)域地形特點(diǎn)、氣象條件、污染物排放特征等因素，設(shè)置物理化學(xué)過(guò)程關(guān)鍵參數(shù)最
優(yōu)化方案組合。
注：主要物理化學(xué)過(guò)程應(yīng)包括排放、平流、擴(kuò)散、對(duì)流、干沉降、濕沉降、氣相化學(xué)、液相化學(xué)、無(wú)機(jī)氣溶膠化學(xué)、
有機(jī)氣溶膠化學(xué)及多相化學(xué)反應(yīng)等。
5.1.5數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品輸出
環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)基本產(chǎn)品應(yīng)包括PM2.5、PM10、CO、O3、NO2、SO2等主要污染物濃度、空
氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）數(shù)值、級(jí)別和首要污染物等。
環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)診斷產(chǎn)品包括顆粒物組分(硝酸鹽、硫酸鹽、銨鹽、有機(jī)物)、重點(diǎn)地區(qū)和
重點(diǎn)行業(yè)污染來(lái)源貢獻(xiàn)(分擔(dān))率、氣溶膠光學(xué)厚度以及光化學(xué)反應(yīng)二次生成主要示蹤產(chǎn)物等相關(guān)參數(shù)。
氣象條件預(yù)報(bào)基本產(chǎn)品應(yīng)包括風(fēng)向、風(fēng)速、降水、溫度、相對(duì)濕度和邊界層高度的空間分布
及垂直風(fēng)場(chǎng)、前后向氣團(tuán)軌跡等。
5.2環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)
5.2.1預(yù)報(bào)因子數(shù)據(jù)庫(kù)建立
統(tǒng)計(jì)模型假設(shè)污染水平主要受氣象條件控制，污染源變化很小。
選取穩(wěn)定性好、代表性強(qiáng)、與污染相關(guān)性好的氣象因子，包括風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對(duì)濕度、
壓力和降水等氣象要素。氣象數(shù)據(jù)的來(lái)源主要是氣象部門天氣預(yù)報(bào)結(jié)果、氣象數(shù)值模式預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)等。
5.2.2輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量控制
輸入數(shù)據(jù)質(zhì)量控制包括模型輸入數(shù)據(jù)中異常值、重復(fù)值和缺失值的識(shí)別和處理等。
5.2.3模型訓(xùn)練
模型訓(xùn)練是模型沿著預(yù)報(bào)污染物濃度和觀測(cè)污染物濃度之間的誤差減小的方向不斷更新模型參數(shù)
的過(guò)程。模型的訓(xùn)練可以通過(guò)Fortran、Python和R等編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。
5.2.4模型調(diào)優(yōu)
統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型的調(diào)優(yōu)是通過(guò)交叉驗(yàn)證等方法對(duì)預(yù)報(bào)因子和模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行反復(fù)優(yōu)化，從而建立最優(yōu)的
擬合方程或統(tǒng)計(jì)模型。
5.2.5統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)產(chǎn)品輸出
環(huán)境空氣質(zhì)量統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)基本產(chǎn)品應(yīng)包括PM2.5、PM10、CO、O3、NO2、SO2等主要污染物濃度、AQI數(shù)值、
級(jí)別和首要污染物等。針對(duì)特定污染物的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型，產(chǎn)品應(yīng)包括該污染物濃度、AQI分指數(shù)等。
5.2.6模型動(dòng)態(tài)更新
至少每六個(gè)月將最新的環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為樣本加入到樣本庫(kù)中，通過(guò)不斷調(diào)整樣
本庫(kù)重新訓(xùn)練，形成一種動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型，以提升預(yù)測(cè)效果。
6預(yù)報(bào)工作流程
環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警工作流程見(jiàn)附錄A。
7效果評(píng)估
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7.1評(píng)估內(nèi)容
7.1.1開(kāi)展環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)工作時(shí)，應(yīng)對(duì)其預(yù)報(bào)效果進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容包括評(píng)估類別、評(píng)估對(duì)象、
評(píng)估時(shí)效、評(píng)估周期。
7.1.2評(píng)估類別包括單項(xiàng)污染物濃度預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)、AQI預(yù)報(bào)范圍、AQI預(yù)報(bào)級(jí)別、首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、
污染天預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。
7.1.3評(píng)估對(duì)象包括PM2.5、PM10、CO、O3、NO2、SO2濃度，AQI范圍、AQI級(jí)別，首要污染物、污染天預(yù)
報(bào)準(zhǔn)確率。
7.1.4對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)模式提前24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)等主要時(shí)次的預(yù)報(bào)結(jié)果分別進(jìn)行時(shí)效
評(píng)估。
7.1.5預(yù)報(bào)評(píng)估以每日例行的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)?？紤]數(shù)據(jù)有效性，本文件規(guī)定主要以季度和年度
為評(píng)估周期開(kāi)展空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)評(píng)估，視實(shí)際需要開(kāi)展其它周期評(píng)估。
7.2評(píng)估方法
7.2.1單項(xiàng)污染物濃度預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)評(píng)估
單項(xiàng)污染物濃度預(yù)報(bào)統(tǒng)計(jì)評(píng)估是指通過(guò)各項(xiàng)污染物濃度預(yù)報(bào)結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)的偏差、誤差和
相關(guān)性等方面的分析，評(píng)估預(yù)報(bào)模式對(duì)城市各項(xiàng)污染物的預(yù)報(bào)效果，污染物濃度單位按照GB3095設(shè)定。
評(píng)估所用觀測(cè)數(shù)據(jù)包括國(guó)控點(diǎn)、省控點(diǎn)、市控點(diǎn)和區(qū)控點(diǎn)等污染物監(jiān)測(cè)濃度數(shù)據(jù)，應(yīng)為審核
后的站點(diǎn)數(shù)據(jù)。
評(píng)估內(nèi)容主要包括標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差、均方根誤差和相關(guān)系數(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)化平均偏差按照HJ1130—2020公式（1）計(jì)算。
均方根誤差按照HJ1130—2020公式（2）計(jì)算。
相關(guān)系數(shù)按照HJ1130—2020公式（3）計(jì)算。
7.2.2AQI范圍預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)估
以AQI預(yù)報(bào)值為基準(zhǔn)，設(shè)定正負(fù)浮動(dòng)25%為AQI預(yù)報(bào)范圍。若實(shí)測(cè)AQI在AQI預(yù)報(bào)范圍內(nèi)，
則記為AQI范圍預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。
評(píng)估時(shí)段內(nèi)AQI范圍預(yù)報(bào)準(zhǔn)確天數(shù)與評(píng)估總天數(shù)的百分比為AQI范圍預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，按照HJ
1130—2020公式（4）計(jì)算。
7.2.3AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)估
將7.2.2的AQI預(yù)報(bào)范圍對(duì)應(yīng)得到AQI預(yù)報(bào)級(jí)別范圍，若實(shí)測(cè)AQI級(jí)別在AQI預(yù)報(bào)級(jí)別范圍
內(nèi)，則記為AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。
評(píng)估時(shí)段內(nèi)AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確天數(shù)與評(píng)估總天數(shù)的百分比為AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，包括分級(jí)
別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。分級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率按照HJ1130—2020公式（5）計(jì)算，級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)
確率按照HJ1130—2020公式（6）計(jì)算。AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率年評(píng)估結(jié)果不低于60%。
7.2.4首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)估
首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的判定標(biāo)準(zhǔn)如下：
——AQI級(jí)別為一級(jí)時(shí)，無(wú)首要污染物，不參與首要污染物預(yù)報(bào)評(píng)估；
——AQI級(jí)別為二級(jí)及以上時(shí)，當(dāng)任一預(yù)報(bào)首要污染物與任一實(shí)測(cè)首要污染物相同時(shí)，則首要污染
物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。
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DB4403/T208—2021
評(píng)估時(shí)段內(nèi)首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確的天數(shù)與評(píng)估總天數(shù)的百分比為首要污染物預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，按
照HJ1130—2020公式（7）計(jì)算。
7.2.5污染天預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)估
以自然日0-23時(shí)為判據(jù)，將日AQI大于100定義為污染天。一年內(nèi)實(shí)測(cè)污染天數(shù)大于等于5
天時(shí)，可進(jìn)行污染天預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率評(píng)估。
實(shí)況為污染的總天數(shù)中AQI級(jí)別預(yù)報(bào)準(zhǔn)確的天數(shù)所占的百分比為污染天預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，計(jì)算方
法見(jiàn)公式（1）。
··················································(1)
實(shí)