采集氣象要素及大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)
中國(guó)氣象局環(huán)境氣象中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)境氣象中心），主要承擔(dān)著國(guó)家級(jí)的環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)。
環(huán)境氣象中心副主任張恒德告訴記者，霧、霾及空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)的制作，首先要從采集觀測(cè)數(shù)據(jù)入手。需要采集的數(shù)據(jù)主要包括常規(guī)氣象要素和大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)。
氣象要素包括溫度、濕度、降水、邊界層特征量、天氣現(xiàn)象實(shí)況演變及其他氣象參數(shù)，用以確定是否會(huì)出現(xiàn)霧、霾及沙塵天氣。對(duì)于環(huán)境氣象中心來(lái)說(shuō)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要依靠各地氣象部門(mén)設(shè)置的氣象觀測(cè)站及衛(wèi)星遙感采集，由氣象探測(cè)中心和國(guó)家衛(wèi)星氣象中心給予支持。
至于大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)，則包括空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）及PM10、PM2.5、PM1和其他氣態(tài)污染物等。目前，氣象部門(mén)在全國(guó)范圍內(nèi)設(shè)置有百余個(gè)監(jiān)測(cè)站，可以采集這類(lèi)數(shù)據(jù)；此外，環(huán)境氣象中心還會(huì)從中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站上獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。
盡管觀測(cè)數(shù)據(jù)采集基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但在為重大活動(dòng)進(jìn)行精細(xì)化環(huán)境氣象服務(wù)時(shí)，氣象部門(mén)也會(huì)輔助以實(shí)地人工觀測(cè)等手段。
通過(guò)數(shù)值系統(tǒng)運(yùn)算觀測(cè)數(shù)據(jù)
觀測(cè)數(shù)據(jù)采集到位后，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。除了基本的氣象要素及大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)外，氣象專(zhuān)家還需要考慮高空大氣環(huán)流形勢(shì)變化、低層環(huán)流及溫度場(chǎng)、冷空氣活動(dòng)及地面氣壓場(chǎng)變化等。根據(jù)相關(guān)影響因素，氣象專(zhuān)家會(huì)搭建運(yùn)算模式，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)得出結(jié)果。
目前，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角分別成立的區(qū)域環(huán)境氣象預(yù)報(bào)預(yù)警中心都研發(fā)有霧、霾及空氣污染氣象條件的數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)，而由中國(guó)氣象科學(xué)研究院自主研發(fā)的“中國(guó)霧霾數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)”（CUACE）在環(huán)境氣象中心預(yù)報(bào)預(yù)警中承擔(dān)了重要職責(zé)。目前，該系統(tǒng)由中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心負(fù)責(zé)運(yùn)行和維護(hù)，由環(huán)境氣象中心進(jìn)行具體應(yīng)用。
CUACE系統(tǒng)有能力對(duì)氣溶膠、AQI、氣壓、風(fēng)速、空氣濕度等實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理運(yùn)算，而包括輻射、季風(fēng)、氣候模式等因素亦會(huì)被考慮進(jìn)去。
研發(fā)模式的難度很大，它是對(duì)氣象模式和大氣化學(xué)模式在線耦合。但凡一個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)很大偏差。從效果來(lái)看，CUACE輸出的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品能較好把握霧-霾變化趨勢(shì)。
觀測(cè)數(shù)據(jù)“進(jìn)入”數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)之后，不會(huì)自己變成預(yù)報(bào)產(chǎn)品。預(yù)報(bào)員要根據(jù)側(cè)重點(diǎn)不同，將計(jì)算機(jī)運(yùn)算的客觀結(jié)果，分別制作成霧、霾、空氣污染氣象條件等不同預(yù)報(bào)產(chǎn)品。
那么，這些預(yù)報(bào)產(chǎn)品有什么區(qū)別？通俗來(lái)講，霧、霾預(yù)報(bào)側(cè)重于該天氣現(xiàn)象何時(shí)出現(xiàn)、程度如何、持續(xù)時(shí)間多久；空氣污染氣象條件則是對(duì)污染物的稀釋、擴(kuò)散、聚積和清除能力如何的判定。
會(huì)商后修訂預(yù)報(bào)結(jié)論
盡管計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度比人腦快，但預(yù)報(bào)員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)在準(zhǔn)確制作霧、霾及空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)的過(guò)程中，也會(huì)起到重要作用。
張恒德介紹，預(yù)報(bào)員首先要在客觀預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)生霧、霾及空氣污染地區(qū)的具體情況進(jìn)一步進(jìn)行研判、訂正，制作出預(yù)報(bào)產(chǎn)品。當(dāng)過(guò)程比較復(fù)雜時(shí)，他們還要拿著預(yù)報(bào)產(chǎn)品與首席預(yù)報(bào)員進(jìn)行討論，將出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性降到最低。此外，加強(qiáng)會(huì)商也是提高霧、霾及空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的有效手段。霧、霾一旦出現(xiàn)，往往影響不止一個(gè)省份，要想準(zhǔn)確判斷其發(fā)展趨勢(shì)，需要受影響區(qū)域的氣象部門(mén)相互印證和比對(duì)各自的預(yù)報(bào)結(jié)論。
11月28日，當(dāng)模式運(yùn)算結(jié)果傾向北京地區(qū)霧-霾過(guò)程會(huì)隨29日的冷空氣過(guò)程減弱時(shí)，基于會(huì)商討論，預(yù)報(bào)員判斷出大氣污染物濃度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降低后再次飆升。
當(dāng)出現(xiàn)重污染天氣時(shí)，氣象與環(huán)保部門(mén)的會(huì)商也很關(guān)鍵。環(huán)保部門(mén)關(guān)于污染物排放情況以及大氣成分的化學(xué)分析，對(duì)氣象部門(mén)做好預(yù)報(bào)很關(guān)鍵。在2013年11月中國(guó)氣象局和環(huán)境保護(hù)部簽署合作協(xié)議后，每當(dāng)京津冀地區(qū)可能出現(xiàn)重污染天氣時(shí)，氣象與環(huán)保部門(mén)就會(huì)進(jìn)行會(huì)商，并根據(jù)會(huì)商情況，提前3天發(fā)出重污染天氣預(yù)警。
當(dāng)預(yù)報(bào)結(jié)論“塵埃落定”后，相關(guān)預(yù)報(bào)產(chǎn)品才會(huì)對(duì)外發(fā)布。
對(duì)于一些公眾曾抱怨霧、霾區(qū)域及消散時(shí)間預(yù)報(bào)不夠準(zhǔn)確，張恒德說(shuō)，霧-霾發(fā)生機(jī)理非常復(fù)雜，有些問(wèn)題至今仍未研究清楚。在預(yù)報(bào)過(guò)程中，細(xì)微參數(shù)變化都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏差，從而使預(yù)報(bào)結(jié)論的精細(xì)程度與公眾預(yù)判有所偏差。同時(shí)，霧、霾，尤其是霾，已不單純是天氣現(xiàn)象，人為活動(dòng)對(duì)其影響較大，要想做好預(yù)報(bào)，需要掌握更為準(zhǔn)確的污染源清單。
同時(shí)，他坦言，受觀測(cè)資料、模式偏差、對(duì)霧-霾機(jī)理認(rèn)識(shí)不足以及特殊地理環(huán)境等因素的影響，霧、霾強(qiáng)度的預(yù)報(bào)難度的確較大，而且預(yù)報(bào)產(chǎn)品的精細(xì)化程度與公眾的預(yù)期存在差距。未來(lái)，氣象部門(mén)除了著力提高霧、霾和空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率、精細(xì)程度，延長(zhǎng)預(yù)報(bào)時(shí)效以外，還會(huì)加強(qiáng)影響預(yù)報(bào)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)等工作。