城市空气污染指数预报方法研究

借鉴自动控制、经济和气象领域中广泛使用的马尔可夫随机过程理论 ,考虑了天气变化与气象要素对空气污染物浓度变化的影响 ,提出了新的空气污染物业务预报方法。

中国城市空气污染指数的区域分布特征

随着霾天气的大范围出现,空气污染已成为中国最受关注的区域性环境问题。本文主要基于中国73个城市近5年（2007年6月5日~2012年6月4日）的空气污染指数（API）,利用聚类分析和趋势分析等方法,研究了中国城市空气污染的区域分布和季节变化特征,讨论了天气现象对空气污染指数区域分布的影响。研究表明：（1）根据空气污染指数,中国73个城市可分为6个类群,分别是东北城市群、华北城市群、山东城市群、中西部城市群、华中和东南沿海城市群以及华南城市群;（2）与前期研究相比,降雨依然是影响API时空分布的主要因素,频繁发生的霾天气也成为API变化的重要原因;（3）当API≥100时,霾、沙尘和烟幕等天气现象对API空间分布的影响存在城市群间差异;（4）趋势分析表明,北方大部分城市的API呈降低趋势,而南方约50%城市的API呈上升趋势,PM2.5~10的浓度变化可能是造成这种变化趋势的主要原因。

城市内涝预警预报系统研发及应用

城市内涝问题具有成因多元、影响面广的特点,是基础性社会问题。分析了城市内涝的成因,提出通过信息化手段提升城市内涝灾害应对能力。构建基于内涝实时物联感知、数据汇聚、数学模型预报、大数据分析、水利数字孪生的城市内涝预警预报系统,并在宁波市进行了应用。通过搭建“天基”监测预警、“落地雨”监测预警、内涝预报预警、内涝成因分析、内涝影响评估等功能模块,实现了城区内涝的精准模拟、风险图的在线绘制以及内涝损失的高效评估,有力支撑了城市暴雨内涝灾害预报预警,提升了城市内涝风险管控能力。

城市空气污染数值预报系统CAPPS及其应用

城市空气污染数值预报系统CAPPS ,是在ADPIC的概念的基础上经过积分求得的大气平流扩散的多尺度箱格预报模型。它不需要污染源的源强资料就可预报出城市空气污染潜势指数 (PPI)和污染指数 (API) ,克服了由污染源调查本身具有的不确定性给城市空气污染的数值预报所带来的困难。该文对CAPPS系统在北京市和上海市进行数值预报的结果进行了分析检验 ,并与国际上几种光化学污染预报模式的预报结果进行比较。结果表明 ,就预报值与监测值的线性相关系数来说 ,CAPPS系统的预报水平与其他发达国家的模式预报水平相当。此外 ,CAPPS系统的污染指数等级预报准确率 (北京市和上海市 )平均达到61 .5%。

城市空气污染数值预报模式系统及其应用

介绍了城市空气污染数值预报模式系统,并利用该系统对济南市空气污染进行了预报.结果表明,该系统具有较好的预报性能;预报与实测值之间有较好的相关性;空气质量级别的预报效果更好,对SO2、PM10和NO2 3项污染物的级别预报准确率分别为84.6%,83.2%和94.6%,其总体级别预报准确率达到87.5%.研究结果还显示,济南市的SO2污染已得到明显改善,机动车尾气污染相对较轻,而PM10的污染比较严重,已上升为首要污染物,其来源、扩散、转化机制及其控制措施的研究是目前济南市面临的首要问题.

城市空气污染预报预警系统的研究

基于地理信息系统 (GIS)平台 ,建立开发城市空气污染预报的多功能系统 ,实现定位空气污染监测、预报预警以及环境决策的数字化管理 .

广西城市空气污染预报业务系统的建立

应用数值预报与动态统计预报相结合的集成预报技术方法 ,将城市大气污染数值预报 (CAPPS)模式、动态统计模式、Sybase数据库、网页技术等有机地结合起来 ,建立广西城市空气污染预报系统 ,形成了流畅的集资料传输交换、预报模式运算、预报制作与发布于一体的气象系统和环保系统预报会商的综合业务工作平台 ,在广西气象台同时对南宁、桂林和北海的城市空气污染做出预报。将近两年的业务实践应用表明 ,所建立的空气污染预报系统性能稳定、技术成熟、自动化程度和预报准确率高。

大气污染源监控与空气污染预报预警系统研究(一)

对太原市大气污染源监控与空气污染预报和预警系统方案进行了研究 。

大气污染源监控与空气污染预报预警系统研究(二)

对太原市大气污染源监控与空气污染预报和预警系统方案进行了研究 。

中尺度天气系统适应性观测研究进展及其在大城市短临预报中的应用构想

如何提高中尺度天气系统预报技巧是天气预报领域的重大科学问题之一。中尺度天气系统的发生和发展受到大气热动力条件、地形及污染条件等多重影响,且由于模式本身及初值的不确定性,中尺度天气系统所产生的对流天气预报仍有较大误差。通过在重点地区开展适应性观测试验降低模式初始场的不确定性是行之有效的方法之一,基于此有望更准确地揭示中尺度天气系统触发和形成机制、提高对流天气模式预报水平。首先,提出一种适应性观测试验的技术路线,即在已有的京津冀地区现代气象探测网基础上,采用集合变换卡尔曼滤波方法识别典型中尺度对流性天气的观测敏感区,结合无球探空移动观测平台,通过观测与预报互动方式,开展目标区的中尺度天气适应性观测试验,研究京津冀地区夏季对流天气触发机制,探索提高灾害性对流天气预报技巧的新方法。然后,针对大城市区域对流天气短临预报预警面临的低层大气垂直观测系统存在的“大网捞小鱼”问题,可通过构建由5个具有垂直观测能力的站点所组成的金字塔形对流层低层大气垂直观测系统,提出随云团大小和位置变化而变化的动态三角形组网观测技术,以获得不同空间尺度的大气动力廓线,进而增进对对流天气触发、发展和演变机理的认识。最后,探讨了适应性观测与大城市气象保障服务之间的内在联系,针对大城市大气垂直观测中尺度站网科学布局和以改进城市短临预报精度为目的的适应性观测等问题,给出具体建议,并展望以观测-预报互动为主要特征的中尺度适应性观测试验技术对大城市气象保障服务的科学价值和应用前景。

考虑产流模式空间分布的流域-城市复合系统洪水预报模型

为解决流域-城市复合系统洪水协同预报问题,本文将流域和城市纳入统一空间范畴,在提出易发生产流模式辨析框架的基础上,耦合网格产流计算模型(GRGM)和长短时记忆神经网络(LSTM)构建了GRGM-LSTM洪水预报混合模型。以贾鲁河中牟站控制流域为例,基于18场实测洪水进行模型检验,同时将预报结果与暴雨洪水管理模型(SWMM)、GRGM-SWMM模型进行对比分析。研究表明:①GRGM模型模拟产流量相对误差、决定性系数平均值分别为8.41%、0.976,考虑产流模式空间分布的产流计算更为准确;②预见期小于6 h时,GRGM-LSTM混合预报模型纳什效率系数大于0.8,比GRGM-SWMM、SWMM等物理机制模型具有更好的模拟性能;③预见期大于6 h时,GRGM-LSTM混合模型出现一定的精度损失,预见期增至12 h时,GRGM-SWMM模拟精度高于GRGMLSTM模型。研究成果可为流域-城市防洪减灾协同管理提供科学依据。

城市空气质量数值预报系统对PM_(2.5)的数值模拟研究

发展了南京大学城市空气质量数值预报模式系统(NJU-CAQPS),在模式系统中引入了气溶胶模块.运用该系统对南京地区冬夏两季PM2.5浓度的时间变化规律和空间分布特征进行了数值模拟研究,通过与实际观测资料对比,检验发展后的模式系统对于细颗粒物的模拟性能.结果表明,南京市城近郊内冬夏两季PM2.5浓度具有明显的时空变化特征,一般在半夜和清晨会出现较高浓度,午后至傍晚浓度较低.冬季浓度高于夏季,冬夏两季算例的浓度日均值之比为1.51.空间分布受到排放源位置、地面流场等因素影响.二次气溶胶在PM2.5中占相当的份额,冬夏两季算例中二次气溶胶在PM2.5中所占比例分别为12%和15%,夏季二次气溶胶对PM2.5浓度贡献较冬季大.与实际观测资料的对比验证表明,经过发展的该模式系统对于城市PM2.5等颗粒物的模拟性能良好.

内蒙古城市环境指数预报系统的研制

根据环境气象指数与气象要素和非气象要素敏感度和依赖关系,利用天气学、气候学、统计学、经济学的基本原理,研制了30多种实用于专项服务的环境指数,并建立了内蒙古城市环境指数预报系统。

广西气象台城市空气质量预报业务系统

介绍广西气象台城市空气质量预报业务系统的流程规范、设计思想。

城市空气质量数值预报模式系统及其应用

随着我国经济的不断发展,能源的不断消耗,城市化发展的速度加快,以及城市的人口不断的增加,都让环境以及大气受到了严重的污染,空气质量直线下降,所以城市空气质量数值的预测就变得尤为重要,只有正确预测,才能提前想出解决办法,为城市发展做贡献。

广西重点城市空气质量预报系统

介绍了应用数值预报和统计预报相结合的集成预报技术建立的广西重点城市空气质量预报系统。指出该系统可根据影响大气污染物的天气系统类型修正预报结果,提高预报的准确率;建立的气象和环保部门的预报会商平台,使气象与环保部门实现了每天异地技术会商、信息资源共享等功能;系统的运行环境要求较低,只需终端用户具有拨号或专线上网或局域网联网功能;系统能用于多城市空气质量预报,对城市环境天气服务中的中小尺度短期(24h～48h)的天气预报也有参考价值。

河北省廊坊市城市积涝动态预报预警系统研制

结合廊坊城区地形地貌、市政工程、排水设施现状等,应用二维非恒定流基本方程和一维明渠非恒定流方程算法,构建城市积涝模型,结合区域自动站雨量实时监测数据、数值预报和预报员主观精细化降水预报,建立廊坊城市积涝动态预报预警系统,可实时估算、预报城市积水深度、积水时间等,预报并进行了业务试运行。系统以2012年7月21日廊坊市特大暴雨引起的城市积涝过程为例对系统进行了验证,结果表明:预报积水深度与实际积水情况比较接近,预报结果对城市防洪减灾有指导意义。

城市空气质量数值预报方法研究

城市空气质量数值预报,在时空分辨率和预报客观性方面具有明显优势,是未来城市空气质量预报的主要发展方向。以济南市为例,探索建立了一套较为成熟的城市空气质量数值预报方法。该方法采用高分辨率对流层化学模式系统为预报模式基础,同时根据济南市特点对模式系统进行修正,取得了较好的预报效果。此外,该模式系统由于能够较为准确地模拟城市范围内污染物的时空分布,在城市空气污染防治规划方面具有较为广泛的应用前景。

城市大气污染预报模式的研究进展

介绍了城市大气污染预报模式的国内外研究现状,并对它们采用的预报系统及结果作了简要阐述。美国目前已发展到第三代Momdel-3CMAQ模式系统,中国已开发了3套较成熟的模式系统。文中指出中国城市大气污染预报模式存在的问题,并对发展方向进行了探讨。

江西省主要城市空气质量预报研究

对建立江西省各主要城市的空气洁净指数及空气污染指数预报模式进行探讨 ,并将试验期间预报结果和所属区域空气污染程度进行比较 ,结果表明 。