周颖1,2
(1.南京信息工程大学大气科学学院，江苏 南京 210044；2.江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000)
摘要：利用常规观测资料，综合分析多种空气质量预报模式，对2019年10月江苏省徐州市沙尘天气过程的预报准确率进行分析。结果表明：几种模式在沙尘预报应用中检验的效果并不理想，人工预报对沙尘过程的预报准确率和敏感度也不高。今后的工作中，应完善模式的本地化设置，及时根据实际情况作出预报。
关键词：徐州；沙尘；预报模式
Model analysis of a dust weather process in Xuzhou in October 2019
ZhouYing1,2，
（1.Xuzhou Environmental Monitoring Centre，Xuzhou 221000，China；2.College of Atmospheric Sciences，NUIST，Nanjing 210044，China）
Abstract：Based on a variety of conventional observation data a ,the forecast accuracy of a dust weather process in Xuzhou, Jiangsu Province in October 2019 was analyzed by using various air quality forecasting models.The results showed that: Compared with a variety of air quality forecast models ,the effects were not ideal.The accuracy and sensitivity of the artificial forecast to the sand-dust process are not high.In the future work, we should perfect the localization setting of the model, and make the forecast in time according to the actual situation.
Key words: Xuzhou；sand-dust weather；forecast model
引言
空气质量预报工作已经逐渐完善，成为省级及地市级环境监测中心的日常工作。当下，随着重污染过程频发，公众及媒体对环境空气质量的关注度逐渐提高，空气质量预报的准确率成为我们预报预警工作中的关注重点。
沙尘污染过程是环境空气重污染过程中的一种，其预报难度也相对较大。本文评估NAQPMS模式、CMAQ模式、CAMx模式、WRFChem模式四种空气质量预报模式及预报员对沙尘过程未来三日的预报效果，并对此进行比较。定期对重污染天气过程或具有较明显天气特征的污染过程进行预报模式及预报数据的回顾，有利于预报员积累经验，提高预报准确率，使得公众更好地防范污染天。
1模式在沙尘预报中的效果检验
1.1 NAQPMS模式在沙尘预报中的效果检验
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表1 2019年10月28日-11月2日徐州市NAQPMS模式预报结果与实况对比
在10月28日-11月2日的沙尘预报中，NAQPMS模式未能将此次沙尘重污染过程模拟出来。从表1中可以看出，起报时间27日、28日、29日和30日在预报未来三天的空气质量情况时，未能将污染等级、污染物浓度的变化趋势、AQI范围、首要污染物及大致持续时间模拟出来。且与实况的差距较大（仅29日预报1日，30日预报1日的首要污染物准确）。由此可以看出，NAQPMS模式对沙尘过程的预报准确率和敏感度较低。
1.2 CMAQ模式在沙尘预报中的效果检验
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表2 2019年10月28日-11月2日徐州市CMAQ模式预报结果与实况对比
在此次预报中，CMAQ模式准确率和敏感度较低，部分预报时间能把污染等级和首要污染物预报准确。从污染等级上看，28日预报31日的污染等级正确，29日预报31日1日的污染等级正确，30日预报31日1日2日的污染等级正确。从首要污染物上看，29日预报1日，30日预报1日的首要污染物准确。在沙尘过程发生的第二天，模式也未能及时调整相应的环境变量和气象变量，未能把沙尘过程模拟出来。
1.3 CAMx模式在沙尘预报应用中的效果检验
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CAMx模式（表3）对此次冷空气南下引发的沙尘过程的模拟度较低，仅部分预报时间能把污染等级和首要污染物预报准确。从污染等级上看，28日预报31日的污染等级正确，29日预报31日1日的污染等级正确，30日预报31日1日2日的污染等级正确。从首要污染物上看，29日预报1日，30日预报1日的首要污染物准确。
由此可以看出，CAMx模式对沙尘过程的预报准确率和敏感度与CMAQ模式近似，参考性相对较低。
1.4 WRFChem模式在沙尘预报应用中的效果检验
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WRFChem模式（表4）的预报效果相对较差。起报时间27日、28日、29日和30日在预报未来三天的空气质量状况时，与实况有偏差，未能大致模拟出污染物浓度的变化趋势、AQI范围、首要污染物及持续时间。从污染等级上看，28日预报31日的污染等级正确，29日预报31日的污染等级正确，30日预报31日的污染等级正确。从首要污染物上看，29日预报1日，30日预报1日的首要污染物准确。由此可以看出，WRFChem模式预测沙尘传输和本地累积对污染物浓度的贡献不足，与实况的差距很大。从污染等级及首要污染物的预报上看，比CMAQ模式差，略优于NAQPMS模式。
由上述数据可知，几种模式在沙尘预报应用中的效果检验并不理想。具体为，对受沙尘影响的城市范围预测不足，沙尘发展过程对城市本地污染物浓度的骤升及演变趋势的模拟度较低，预报结果的可参考性不强。可以看出，气象模式中对重大天气过程影响的区域性预报有待进一步提高，空气质量预报模式中城市预报的精细化、准确性和敏感性均有待提高。
2 人工预报在沙尘预报中的效果检验
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预报员结合气象资料和模式做的预报（见表5）准确性也较低。可以看出，起报时间27日、28日、29日和30日在预报未来三天的空气质量情况时，没有预报出此次冷空气南下引发的跨区域沙尘输入性污染过程。
27日做的预报没有关注到上游起沙地区，沙尘过程未能做到提早预报，我们仅预报出冷空气大举南下引起的部分时刻污染传输及冷空气过境后我市空气质量转良的情况。28日上午，我们关注到我市上游地区的沙尘污染，因未能很好地与天气形势的演变相联系，过度乐观估计了沙尘过程的传输速度，没有预测出此次沙尘过程的滞留及回流过程，判断30号空气质量转好。29-30日，及时调整预报，但因缺少沙尘预报经验且模式参考性较低，对沙尘污染过程的预报预测能力相对较弱，整体的预报准确性较低。
由此次重污染过程可以看出，环境空气质量的预报工作相对复杂，包括气象、物理、化学等多种宏观或微观过程。即使有实时的环境监测数据和天气趋势图提供参考，人工预报对沙尘过程的预报准确率和敏感度也不高。总结此次沙尘污染过程，预报准确度较低的原因主要有以下几个方面：缺乏历史经验、模式可提供的参考性过低、天气趋势图的参考性较低、对天气形势的演变预判较差，气象资料与空气质量预报的结合性较差。
3 结论
几种空气质量预报模式在徐州市沙尘预报应用中的效果检验并不理想，与实况存在较大偏差。未能预报出此次重污染过程，也未能根据气象要素的实时变化或前日过程进行模式预报的及时调整。空气质量预报模式的城市预报精细化、准确性和敏感性均有待提高。在今后的预报工作中，定期对重污染天气过程或具有较明显天气特征的污染过程进行预报模式及预报数据的回顾，有利于预报员积累经验，提高预报准确率。在预报经验累积和预报准确率提高的同时，探寻不利气象条件与大气污染的关系，能做到提早预报，提早服务，把不利天气对空气质量造成的影响降到相对较低的程度社会效益明显。
参考文献:
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［2］朱媛媛 , 高愈霄 ，柴文轩 ,等．京津冀及周边区域 PM2.5叠加沙尘重污染过程特征及预报效果分析[J].环境科学,2019, 0250-3301,CN 11-1895/X