雾-霾预报是如何做出来的?
来源:中国气象报   发布时间:2015-12-09
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  编者按

  那些被自动监测站捕捉到的温度、湿度、气溶胶等看似枯燥的数据,在最终呈现到公众面前变成简单通俗的预报话语。在雾和霾预报的诞生过程中,隐藏着哪些不为人知的环节与奥秘?请跟随记者的脚步,去揭开雾-霾预报的神秘面纱!

中国气象报记者 段昊书 通讯员 吕梦瑶

  从2013年的“雾锁京畿”,到今天的雾-霾橙色预警,气象部门针对雾、霾及空气污染气象条件预报,已被越来越多的公众知晓。“气象部门不仅可以预报风晴雨雪,也可以预报蓝天啊。”而在这样的感慨背后,人们也希望更清楚地了解到,究竟雾、霾及空气污染气象条件预报是如何制作出来的呢?

step1:采集气象要素及大气成分数据

▲图为设置在北京南郊观象台的智能大容量空气总悬浮微粒采集器

▲图为中国气象科学研究院的科研人员正在维护仪器设备,其监测得到的数据主要用于科学研究。

  2013年9月1日,中国气象局正式开展空气污染气象条件预报工作。2014年3月28日,中国气象局环境气象中心(以下简称环境气象中心)正式组建,国家级的环境气象预报预警业务就由该中心承担。

  与其他常规天气预报的制作相似,雾、霾及空气污染气象条件预报制作的第一步,也要从采集观测数据入手。而制作雾、霾及空气污染气象条件预报,需要采集的数据主要包括常规气象要素和大气成分数据。

  气象要素包括温度、湿度、降水、边界层特征量、天气现象实况演变及其他气象参数,用以确定是否会出现雾、霾及沙尘天气。对于环境气象中心来说,这部分数据主要依靠各地气象部门设置的气象观测站及卫星遥感采集。气象探测中心和国家卫星气象中心给予支持。

  至于大气成分数据,则包括空气质量指数(AQI)及PM10、PM2.5、PM1和其他气态污染物等。目前,气象部门在全国范围内设置有百余个监测站,可以采集这类数据;此外,环境气象中心还会从中国环境监测总站上获取相关数据。

  尽管观测数据采集基本已经实现自动化,但在为重大活动进行精细化环境气象服务时,气象部门也会辅助以实地人工观测等手段。

step2:通过数值预报系统运算观测数据

▲环境气象中心预报员正通过雾、霾数值预报系统运算观测数据。

 ▲图为国家气象信息中心的高性能计算机,其为雾、霾数值预报模式运算提供硬件支撑。

  数据采集到位后,下一步就是对数据进行分析。除了基本的气象要素及大气成分数据外,气象专家还需要考虑高空环流型变化、低层环流及温度场、冷空气活动及地面气压场变化等。根据相关影响因素,气象专家会搭建运算模式,通过电脑上的数值预报系统演出结果。

  目前,京津冀、长三角、珠三角分别成立的区域环境预报预警中心都研发有雾、霾及空气污染气象条件的数值预报系统,而由中国气象科学研究院自主研发的“中国雾霾数值预报系统”(CUACE)则在环境气象中心的工作中承担了重要作用。目前,该系统由中国气象局数值预报中心负责运行和维护,并由环境气象中心进行具体应用。

  通过CUACE系统,气溶胶、AQI、气压、风速、空气湿度等实验观测数据将进行合理运算,而包括辐射、季风、气候模式等因素亦将被考虑进去。从效果来看,CUACE给出数值预报的准确性是有保障的。

  事实上,无论是雾、霾预报还是空气污染气象条件预报,模式预报都是将观测数据输入上述数值预报系统中,预报员再根据侧重点不同,将电脑运算的客观结果制作成不同的预报产品。

step3:在研判与会商后进一步修订预报结论

围绕雾、霾过程,环境气象中心组织会商研判预报结论。

环境气象中心预报员请中央气象台首席值班预报员把关预报结论。

环境气象中心值班预报员对外签发雾、霾预报产品。

  简单来说,雾、霾预报侧重于该天气现象何时出现、程度如何、持续时间多久;空气污染气象条件,则是对污染物的稀释、扩散、聚积和清除能力如何的判定。比如,比较强的一股气流可以将污染物快速吹散,降水也可能缓解雾、霾的发生;而在冷空气较弱、气压比较稳定的情况下,雾、霾则不易消散。此外,气溶胶浓度与相对湿度对雾、霾的生成与持续,关系密切。将数值预报结论制作为不同的预报产品,这部分工作主要由预报员承担。

  同时,尽管电脑的运算速度比人脑快,但预报员长期积累的经验,在准确制作雾、霾及空气污染气象条件预报的过程中,也会起到重要作用。一般来说,预报员首先要在客观预报的基础上,根据发生雾、霾及空气污染地区的具体情况进一步进行研判、订正,并拿出预报产品。当过程比较复杂时,他们还要拿着预报产品与首席预报员进行讨论,将出现差错的可能性降到最低。

  此外,加强会商也是提高雾、霾及空气污染气象条件预报准确率的有效手段。众所周知,雾、霾一旦出现,往往影响的不止是一个省份,要想准确判断其发展趋势,需要受影响区域的气象部门将其预报结论进行相互印证与比对。

  当出现重污染天气时,气象与环保部门的会商也很关键。环保部门关于污染物排放情况以及大气成分的化学分析,对气象部门做好预报很关键。从2013年11月签署合作协议以来,每当京津冀地区可能出现重污染天气时,气象与环保部门就会举行会商,并根据会商情况,提前3天发出重污染天气预警。

step4:多种发布渠道让预报“飞”入百姓家

▲通过手机发送的霾预警送到公众手中。

  当预报结论“尘埃落定”后,值班预报员会对外签发相关预报产品。这些信息会通过多种渠道对外发布。

  以环境气象中心为例,在每天6时及18时,该中心会发布两期《环境气象公报》,其中内容主要包括雾、霾及空气污染气象条件预报。

  与此同时,这些预报产品会通过各档广播、电视天气预报节目,以及气象部门的官方网站、微信、微博、新闻客户端,使用最通俗的语言,让公众可以在第一时间知晓。

  (来源:《中国气象报》责任编辑:张林)