前言：中文期刊网精心挑选了北京空气质量预报范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
北京空气质量预报范文1
关键词 空气质量特征； 空气质量等级；气象条件；吉林白城
中图分类号 P456 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）10-0232-01
随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，大气环境质量成为了世人关注的问题。本文对白城市空气质量特点及其气象影响因子进行了统计分析，并以天气形势为依托、综合考虑气象要素变化和分类法与趋势外推法相结合的综合预报方法，目的是使高污染浓度预报得更准确。
1 资料来源及处理
所用资料是由2个单位提供的，一是白城市环境监测站所提供的2007―2011年的逐日大气环境监测资料，包括大气中可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）的浓度值，环境监测站每月进行一次均化处理和分类统计分析；二是由白城市气象局提供的2007―2011年的逐日地面常规气象观测资料及高空实况资料，包括降水量、地面风速、地面温度日较差（最高气温―最低气温）、总云量、平均相对湿度、平均气压、日照时数、850 hPa温度、500 hPa温度等；2007―2011年地面实况场、高空实况场；1970―2000年30年风向、风速频率表及风玫瑰图等资料[1]。
将这些资料进行分析、统计，找出污染物浓度与同期气象因子之间的对应关系，并以天气形势为依托、综合考虑气象要素变化和分类法与趋势外推法相结合，对空气质量进行预报，可使高污染浓度预报更准确，从而得到空气质量预报。
2 空气污染等级与气象条件关系分析
2.1 主要污染物时间分布及特点
影响白城市空气质量的首要污染物主要为PM10，其次为SO2。
PM10的浓度曲线大值区有2段，一是1月和12月，二是春季3―5月，最小值出现在7―9月。 S02分布特点是12月至次年3月持续偏高，5月浓度最低。NO2分布特点是1月浓度最大，6―7月浓度最小。另外，也可以看出各污染浓度急剧变化期为冷暖转换的3―4月与9―10月。
白城市空气质量具有明显的季节性变化，春季和冬季污染较严重，秋季空气质量最好。白城市春季、冬季空气质量以二级为主，夏季、秋季空气质量以一级为主，四级和五级比较罕见，都出现在春季和冬季。秋季空气质量较好，春季空气质量最差。
2.2 气象因子与空气质量的关系
2.2.1 降水与污染指数之间的关系。降水对空气有净化作用，但不同季节作用不同。对白城市而言，春季和冬季降水因子不是改变空气质量的主要因子。夏季当降水量小于10 mm（即小雨），当日PM10浓度一般较低，空气质量较好；降水量达暴雨量级时，降水当日PM10浓度较大，降水过后第2天空气质量明显转好。秋季降水当日PM10浓度下降。
2.2.2 地面风速、风向与污染指数之间的关系。白城市全年风力以2～3级为主，春季风力稍大，对应的空气质量以2级为主，春季当平均风力达3～4级、冬夏季4级时易出现高空气污染等级（4～5级），当日平均风力达5级，在上游没有沙尘天气的情况下，则不出现重污染（5级）现象，间接说明风速越大污染物的扩散和稀释就越快。
以2007年1―12月为例，NO2全年都为1级，SO2浓度无论风向如何，空气质量都在2级以内，由此可见，风向主要对PM10分布产生影响。空气质量出现3级最多的风向为偏N风（NNW-N-NE） ，偏北风风速3～4级时，环境大气污染最严重，随着风速的降低，污染有所减轻；其次是WNW；当刮SSW大风（2007年2月25日）时，空气污染严重（空气质量达4级），PM10严重超标；其他风向时空气质量多以1～2级为主。
2.2.3 稳定度与污染指数之间的关系[2-3]。分析2007―2010年地面8：00温度与850 hPa温度差，1 452 d中有291 d出现逆温（T08-T850
分析2007―2010年夏季（6―8月）850 hPa温度与500 hPa温度差即T850-T500，差值越大，说明低层暖湿、高层干冷越明显，空气层结越不稳定。通过与天气现象对比分析发现，当差值>25 ℃时易出现强对流天气，即大气层结不稳定，此时对应364样本中大气层结不稳定的有78 d，空气质量1级有45 d（57.7%），2级32 d（41%），3级1 d（当天天气现象有浮尘，时间2007年6月11日 ）。因此，当存在不稳定层结时，近地层上升运动加强，有利于空气污染物的扩散，一般在上游没有沙尘天气的情况下，空气质量不会超过2级。
3 结语
白城市城区空气质量优良率较高，秋季空气质量最好，春季，冬季空气质量较差，白城市冬季近地层经常出现逆温或等温现象，造成污染物不易扩散，空气质量较差；夏季白城市经常出现对流不稳定层结（T850-T500>25 ℃），易造成强对流天气，并在近地层产生强的上升运动，此时如果上游没有沙尘天气，本地空气质量等级较好。以天气形势为依托、综合考虑气象要素变化和分类法与趋势外推法相结合，对空气质量进行预报，可使高污染浓度预报更准确[4-5]。
4 参考文献
[1] 陈添.气象条件对北京市空气质量的影响[J].环境保护，2006（10） ：46.
[2] 刘兴中，严从路，牛玉琴，等.南京大气高浓度污染的特征及与气象条件的关系[J].气象科学，1992，12（1）：107- 112.
[3] 房小怡，蒋维楣，吴涧，等.城市空气质量数值预报模式系统及其应用[J].环境科学学报，2004（1）： 111-115.
北京空气质量预报范文2
墨迹天气打不开的原因是接入点设置不正确，或是网络信号不好，所以造成更新失败；也可能是系统不兼容造成的。
墨迹天气是北京墨迹风云科技股份有限公司推出的一款天气预报查询软件。它支持约199个国家20多万个城市及地区的天气查询，提供15天天气预报，5天空气质量预报，实时空气质量及空气质量等级预报。它还能在特殊天气提前发送预警信息，帮助用户更好做出生活决策，从容应对各类天气状况。北京墨迹风云科技股份有限公司于2010年成立，是一家以“极致、责任、创新”为公司理念，以“做最卓越的天气服务公司”为目标的新兴移动互联网公司。主要开发和运营的“墨迹天气”是一款免费的天气信息查询软件。墨迹天气2018年已覆盖Symbian、Android、iOS、Windows、Winphone等平台。经过7年多的发展，墨迹天气已拥有过5亿用户，天气日查询次数过亿，Android、IOS双平台排名前20，中国生活服务类应用排名第2位，是全球下载量第一的天气类应用。
（来源：文章屋网 ）
北京空气质量预报范文3
【关键词】空气质量监测系统；监测网络；现状；发展方向
空气质量监测系统是一套以自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统，用于采集和分析环境空气质量的状况和变化，对空气质量日报和预报的发挥着重要的作用，并提高了我国的空气质量监测水平。空气质量监测系统是由中心计算机室、质量保证实验室和系统支持实验室、监测子站等部分组成[1]。基本上做到了自动化采样、自动化分析、自动化数据处理及传输，并能自动显示区域环境质量状况。该方法的连续自动监测在常规监测中占主导地位。不仅欧、美、日等发达国家空气常规监测都采取此方法，一些发展中国家，如墨西哥等国家的城市空气监测也广泛采取此方法，基本采用了点式的空气质量监测系统，部分测点还采用了开放式的差分吸收光谱技术[2]。
1.空气质量监测技术发展现状
1.1点式的空气质量监测仪
点式仪器的空气质量监测系统应用的是比较成熟的监测方法，具有完善的布点理论、数据统计理论、污染成因和演变趋势模型理论、污染预报理论。目前在美国有4000个监测点，日本有2000多个监测点，在我国也大量使用。该方法已成为空气自动监测技术的主导方向[2]。
1.2开放式空气质量监测系统
差分吸收光谱法的大气质量监测系统的特点是采用线采样，其采样代表性较传统的点式有较大的改善，有利于对空气质量的表征。且能够分时测量SO2、NO2、O3三个主要参数，还能测量如：THC、CH4、NMHC、BTX等有机污染参数。具有高灵敏度、高分辨率、多组分、测量结果具有更好的代表性、维护量小、维护周期短、运行成本低的特点。
不足之处是：
（1）DOAS法测量的是直线上的线平均浓度，仅能测出污染物的相对浓度ppm-m，很难直接获得绝对浓度，必须精确测量距离，方可换算为某一直线上的平均浓度。
DOAS技术只适用于具有窄带吸收结构的气体，从而限制了可测气体种类。大气中以及污染控制中许多物质，由于吸收太弱，而不能被探测到。许多种物质，比如烷烃，CO气体，因在紫外一可见区间没有吸收，从而不能被这种方法测量。
虽然技术可同时测量多种气体，但是由于不同气体的最佳光程不同，不同的气体监测需要安装不同的光程和接收装置，要在相距几公里的两个地区安装仪器，并且要相互能看得见，也是相当麻烦的。
DOAS系统对测量环境要求较高，有雾、降雪以及空气悬浮物多的情况均影响监测，仪器会显示光信号较弱，不能进行监测。
DOAS系统不能在线校准，校准比较复杂，且校准系统与现场测量系统存在差异，有可能造成校准不准确。
2.空气监测网络发展现状
从20世纪70年代开始，发达国家陆续建立起空气质量监测系统。到目前为止，美国已经建立了一系列全方位的立体空气监测网络，包括State and Local Air Monitoring Stations （SLAMS）、National Air Monitoring Network （NAMS）、Special Purpose Monitoring Stations （SPMS）和Photo chemical Assessment Monitoring Network （PAMS）等，能够实时在线监测联邦政府规定的常规大气污染物：SO2，CO，NO2，O3，PM2.5，PM10，Pb等，以及其他挥发性有机化合物，灰霾和光化学烟雾污染物等等。并形成颁布了一整套关于监测网络设计、监测方法、标准操作步骤、站点选择和配置、数据处理和通信的技术、指南和规范，建立了一套完善的质量保证和质量控制（ QA/QC） 体系，确保了监测数据采集、传输、综合分析和使用的准确性和可靠性；同时，所有监测数据集中传输到美国环保局的空气质量系统（Air Quali ～Subsystem），并通过基于互联网的AIRS（ Air Information Retrieval System） 系统供政府官员、研究人员和有兴趣的公众索取和使用[3]。其监测仪器的技术水平居全球首位。
3.我国环境空气质量监测系统存在的问题
我国的空气质量监测系统，较发达国家起步虽晚，但是发展较快，已经具备了国内自主研发生产的能力。国内有河北先河、武汉天虹、北京中晟泰科、铜陵兰盾等已具备一定的该系统的生产能力，成为国内该系统的生产骨干企业。该系统的常规监测仪器无论其性能、可靠性已基本完全满足国内环境监测工作的需求，在技术指标等方面都赶超国际先进水平。
4.发展方向
4.1空气质量监测系统的发展方向
鉴于国内的空气质量监测系统在技术指标等方面与国外的先进仪器还存在差距，所以未来的空气质量监测系统主要从以下几方面发展：
技术水平：优化国产的空气质量监测系统的性能指标，使其检测限和漂移等指标赶超国外先进仪器的性能指标。
监测参数：在保证常规监测的主导地位的基础上，扩充监测参数，从SO2、NOX、CO、O3、PM10等常规参数向H2S、NH3、NOy、苯系物等特征污染物及HC、NMHC、VOC等综合性有机物污染物和PM2.5、PM1等细颗粒物的监测参数方向发展。
应用领域：从目前的常规大气监测向工业区、垃圾填埋、垃圾焚烧、机场、交通路口等特定区域发展。
精度等级：从目前的常规大气用普通精度向国际先进的高精度、高稳定性、高可靠性发展，以满足不断发展的大气农村站、背景站建设的要求。
产品形式：由单一的普通点式监测向宏观、大尺度和现场化、小型化多种监测方式发展。
质控体系：建立与国际质控体系一致的质控体系，逐步建立包括固定式校准系统、便携式校准系统、移动式全程校准系统在内的全面校准设备体系，以满足大气监测系统不断严格的质量控制和管理要求。
监测分析方法：要由国内标准化向国际统一化的方向发展。监测分析方法将是在国内建立标准化方法后，再向ISO的标准方法看齐。
4.2 质量保证系统的发展方向
质量保证和质量控制体系主要是通过建立国家网络的量值溯源标准传递和国家-省市区-环保重点城市质控实验室体系，利用基本标准和控制标准的溯源传递，严格校准网络空气子站的工作标气、臭氧校准仪、质量流量计等工作标准物质。通过定期进行标准膜检查，校准颗粒物监测仪。各省站作为其辖区内的质量管理中心。我们要建立与国际质控体系一致的质控体系，逐步建立包括固定式校准系统、便携式校准系统、移动式全程校准系统在内的全面校准设备体系，以满足大气监测系统不断严格的质量控制和管理要求。
参考文献：
[1] HJ/T 193-2005 环境空气质量自动监测技术规范.
北京空气质量预报范文4
监测显示臭氧浓度不降反升
曰前，国际环保组织亚洲清洁空气中心了名为《大气中国2015:中国大气污染防治进程》的报告，该报告对目前我国城市大气污染防治情况做了全面细致的盘点。
该报告指出，2013至2014年间，74个城市的细颗粒物(PM25)、可吸入颗粒物(PM1(])、二氧化硫(So2)、氮氧化物(Nox)、一氧化碳(Co)5项指标均实现了平均浓度下降，6项污染物浓度全部达标的城市数量也有所上升。其中三个重点区域的改善效果最为明显，以京津冀区域PM25为例，平均浓度同比下降至93微克/立方米，下降幅度为12.3%。但在按照新环境空气质量标准(GB3095-2012,新标准)开展监测的74个城市中，2014年仍然有近九成城市(66个)空气质量不同程度超标，主要污染问题是颗粒物污染。
报告显示，臭氧(o3)浓度整体有所上升，作为首要超标污染物的天数增加，与其它5项污染物相反，臭氧成为唯一不降反升的污染物。2014年74个城市臭氧平均为145微克/立方米，同比上升4.3%;达标城市比例为67.6%,同比下降9.4%。以珠三角地区为例，其整体空气质量较好，被认为最有望首先达到新标准，但是臭氧污染已经成为困扰该区域的主要问题。
从空气质量指数(AQI)来看，京津冀及周边地区是空气污染的“重灾区”，2014年优良天数最少的10个城市几乎全部集中在京津冀及其周边地区，其中有8个城市位于河北省。除了京津冀及周边城市，东北、中部与西南城市群中的部分城市情况也不容乐观，哈尔滨、沈阳、西安、武汉、合肥、成都等城市2014年9(\^25年均浓度均为国家二级标准2倍以上。城市距离达到新标准的要求任务艰巨，任重而道远。
清华大学环境学院院长、亚洲清洁空气中心董事贺克斌教授在报告会上说：“大气污染防治行动计划重点突出了以PM25下降为目标，减排的一次污染物包括了形成臭氧的主要前体物挥发性有机物和氮氧化物。下一阶段实施中应更加注重多污染物协同减排。”
“底数不清”一直是治理的最大难题伴随着新标准的及其在重点城市与区域的提前实施，中国的环境空气质量监测实现了蛙跳式的跃进。到2014年底，全国338个地级及以上城市的1436个监测点位已全部具备实施新空气质量标准的监测能力，京津冀、长三角、珠三角区域空气质量预报预警平台也已基本建成。
亚洲清洁空气中心中国区总监付璐指出，“底数不清”一直是困扰我国城市大气污染防治工作的最大难题之一。进入大气治理攻坚阶段的“国十条”时代，科学决策与精细化管理不断被提出与强调，大气颗粒物污染来源解析与源清单的编制目的就是摸清污染来源，依据可靠的研究成果与源排放信息有的放矢制定减排策略，向科学决策迈出第一步。
环境保护部在2013年了《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》。到2014年底，已有北京、上海、广州等少数大城市基于长期的科研工作积累，率先完成和了PM25源解析结果。北京与上海的源解析结果都揭示了城市机动车污染、区域传输、燃煤是空气质量问题的三大症结，为淘汰黄标车与老旧车辆、车辆排放标准与油品升级、控制燃煤消费总量、划定禁燃区、区域联防联控等关键措施的制定实施提供科学基础，也可用于评估控制效果。
但同时绝大部分省市受制于技术能力不足、人力与资金资源短缺、数据可得性较差等因素，尚未建立起服务于空气质量管理的本地源清单。本报告的城市案例显示，上海早在2003年就建立了首版排放清单，十年间基于科研项目的支撑持续做了4次系统性更新;而北京是首个将源清单编制纳入环保常规工作的城市，形成了适合自身特点和需求的规范化工作方案与技术规定。2014年环保部了4项清单技术指南，其后，还将通过城市试点的方式逐步推动源清单编制在城市层面的落实。
上海实施源排放清单试点工作
在空气质量监测与源排放清单工作方面，上海起步较早。上海市环境监测中心大气室主任段玉森介绍了上海市大气污染监测体系建设的一些经验，他说首先是要构建一个具有一定前瞻性的全覆盖、多因子、立体化多手段的监测平台，上海近十几年来在监测领域一直都是围绕这个目标去开展。
段玉森表示，要想在整个环保领域与环境监测工作进行体制改革，须具备几个方面的条件，首先是人才队伍的建设，要做好监测工作，不仅需要良好的硬件，还需要有着强大的人才队伍，但人才队伍建设是监测部一直面临的难题。人才队伍主要包括包括以下几个方面，一是传统的业务监测人才，以保证数据质量，保证网络正常运行高效运行;二是需要懂得大气化学等方面能够开展源解析的高层次人次，以保证能够从各方面开解源解析工作;三是预测和预报方面的人才，需要结合气象、数字模拟等方面来共同开展工作。由于环境监测涉及到政策、源解析、污染源排放清单等多方面，因此，环境监测需要各方面的综合的人才队伍，人才队伍的建设非常关键。另外，对于监测部门来讲，需要重点保证数据的质量。对数据质量的保证不仅仅是保证数据的真实性，而是同时需要对监测方法与技术不断进行更新与发展，为数据质量保证提供支撑。
其次是需要开展专项工作，专项工作主要包括源排放清单的编制。据段玉森介绍，目前我们的源解析只能够让我们知道如pm25此类污染物大概源自哪个行业，但是并不能知道它具体是从哪个污染源而来。因此要真正落到实处去防控，还需要依靠排放清单的编制。编制排放清单是大气污染防治最基础而又最关键的工作，只有编好了排放清单，管理决策的落实才有落脚之处。
北京空气质量预报范文5
关键词:空气质量;并行计算;CMAQ;基于Linux Cluster的并行CMAQ
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)05-1236-02
Preliminary Study on Parallel CMAQ Based Linux Cluster
FU Wei-ya
(College of Computer Science, Shanxi Normal University, Xi'an 710062, China)
Abstract: Facing to the problems of computation and I/O intensive, resulted from the massive volume of geo-spatial data, complexity of processing algorithms or models, and the time-critical demand in CMAQ applications, the challenge that arises is how to make CMAQ present high performance capability in those applications. We adopt CMAQ as object, and put forward the conception of cluster-based parallel CMAQ. The related theory not only includes its parallelism computing mode, architecture and software framework, but also comprises varies parallelization patterns. From the test in the primary system, it can be concluded that the parallel system has better efficiency than conventional system.
Key words: air quality; parallel computing; CMAQ Linux cluster-based parallel CMAQ
1 概述
随着社会经济的高速发展,汽车尾气、工厂的各种排放物已经成为空气污染的主要排放源。在经济发展的同时空气污染的加剧给人类社会带来了巨大的灾害。研究表明,高浓度的臭氧、二氧化氮、二氧化硫及可吸入颗粒物对人类身体健康和环境都具有严重的负面影响 [1-2]。并在很大程度上对全球大气化学和气候变化也产生重要影响[3]。
2 CMAQ模式简介
90年代开始,随着计算机性能的增强,特别是高性能计算与通信计划的实施,更复杂的考虑多种大气过程、多尺度的空气质量模式的开发工作在美国展开。模式中需要考虑多种排放源,如工业、电厂、交通、生物排放等过程,研究的污染物和污染问题包括首要污染物、臭氧、颗粒物、能见度、酸沉降等。90年代末开发的代表目前国际领先水平的综合多尺度空气质量模式Models-3/CMAQ(Community Multi-scale Air Quality),本着“一个大气”(One Atomosphere)的设计理念,融入了许多当前大气化学和大气环境领域的最新研究成果,将区域对流层大气作为整体,周密的考虑所有已知的物理和化学过程,综合考虑了不同物种之间的相互影响与转化,最大限度的模拟真实的大气环境,可用于局地到区域多种尺度光化学烟雾,区域酸沉降、大气颗粒物质等大气污染问题的理论研究与业务预报。Models-3为Third-Generation Air Quality Modeling System的通称,由中尺度气象模式、污染排放模式和多尺度空气质量模式三部分组成,其核心是Community Multiscale Air Quality(CMAQ)模式系统,所以也可以称其为Models-3/CMAQ模式。[4-5]CMAQ的最大特色在一个大气(One-Atmosphere)的观念,打破了传统模式对单一物种的模拟。将复杂的空气污染情况如对流层的臭氧、PM、有毒物质、酸沉降及能见度等问题综合处理,用于多尺度、多污染物的空气质量预报、评估和决策政策等多种途径。美国环保局研制的未来第四代空气质量模型系统,将尽可能考虑气圈、水圈、和生物圈之间的互相作用,以便提供一个更加全面的方法对整个生态系统中的污染物的输送和消亡过程进行预报和评估。
CMAQ是目前国际领先水平的空气质量模型系统。CMAQ模型被应用于美国大陆,在美国大陆的应用范围主要分为两个不同的时间段:1999年6月15日至1999年7月16日以及2002年1月4日至2月19日。这次模拟包含了一个冬季,因为在美国许多区域,尽管臭氧主要是温热季节的空气质量问题,但是冬天的PM2.5是一年中空气质量最大的问题。在休斯敦加尔维斯顿空气区域高浓度臭氧事件的应用,由于石油加工厂污染排放物导致严重的空气质量问题呼吸道刺激物会严重影响健康而且被怀疑提高了特殊人群患口腔癌的风险。在国内,杨素英等利用CMAQ模型分析了周边污染对北京大气PM10的影响。结果表明,外来污染物输送对北京大气PM10 浓度影响较大,在采暖季和非采暖季外来影响分别为23.4%和40.0%。在周边各省市中,河北、天津、山西等地污染源排放对北京市大气PM10 均具有不同程度的影响。李莉等利用CMAQ模型模拟了长江三角洲地区大气臭氧和可吸入颗粒物质的区域污染特征。这些研究对我国空气污染治理提供了有利的科学依据。
如图1所示,[6]CCTM(化学传输模型)是CMAQ模型的核心程式。输入数据由以下几个子程式生成:经过MCIP(气象化学接口模块)对MM5模拟结果从水平和垂直方向上提取SMOKE和CMAQ模块所需区域的气象资料,在垂直方向上可以插值,同时还可以诊断出CMAQ需要而MM5没有产生的要素,如污染物的干沉降速度等。编译处理后的气象模型(MM5)数据;经过排放模型(SMOKE等)处理过的排放源数据,其中大点源的排放数据还需要经过包含子网格PinG(烟羽网格模型)的PDM烟羽动力模型处理;ICON(初始条件处理器)和BCON(边界条件处理器)生成的初始与边界条件数据;JPROC(光解速度处理器)计算得出的光解速率常数。
上述生成CCTM输入数据的子程式基本没有涉及到复杂大气化学反应的计算,因此,其运算速度较快。但CMAQ的核心程式CCTM需要进行扩散效应、云程序机制、气/液相化学反应机制、气溶胶动力与粒径机制、烟流化学效应、气溶胶干/湿沉降速率仿真等海量、复杂的物理和化学反应运算,因此在顺序计算时CCTM速度非常慢,是CMAQ模型运算效率的瓶颈,并阻碍了CMAQ在实际空气质量模拟中的推广应用。上述瓶颈可以通过并行计算技术来解决。
3 实验理论基础
随着计算机技术的发展,计算机设备得到广泛普及,研究者使用特定连接方式可以用比超级计算机便宜许多的计算机设备结合起来形成cluster,提供与超级计算机性能相当的并行处理技术[4]。加之CMAQ模式都采用开放源码技术,可以在网站上免费下载,这大大方便了广大学者进一步研究和发展CMAQ模式。Custer一般分为高可用集群系统(High Available Cluster)和高性能计算集群系统(High Performance Computing Cluster)。高性能计算(High Perfermance Computing)集群,简称HPC集群,也称为科学计算集群。在这种集群上运行的是专门开发的并行应用程序,它可以把一个问题的数据分布到多台的计算机上,利用这些计算机的共同资源来完成计算任务,从而可以解决单机不能胜任的工作(如问题规模太大,单机计算速度太慢)。这类集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力。如天气预报、石油勘探与油藏模拟、分子模拟、生物计算等。CMAQ的并行计算主要通过MP ICH程序进行。MP ICH是MP I的可移植执行程序,目前它同时支持MP I-1和MPI-2。同时由于Linux系统的开发性、系统稳定性、网络安全性等特点,使得以Linux平台构建高性能计算集群系统成为主流。
CCTM/CMAQ系统是利用基于netCDF数据存储格式的IOAP I 3.0来进行输入/输出数据的管理。CCTM/CMAQ并行计算数据是通过主服务器在局域网内NFS共享目录方式存取。一次并行计算任务由主服务器分发给自身及各从服务器同一时间序列的计算任务和计算输入数据;各计算节点将计算任务完成后所得结果异步写入主服务器的内存中,然后由CMAQ中的PARIO进行拼接后再顺序写入主服务器惟一的netCDF文件中为本次并行计算任务的结束;这之后再开始新一轮的并行计算。
4 模式安装简介
本实验在参考CMAQ V4.6用户手册的基础上,结合实际硬件环境来完成,最后采用CMAQ软件自带的测试数据,对模型进行验证。输出数据用VERDI (Visualization Environment for Rich Data Interpretation)软件显示图形化结果。
除过PGI为计费软件外,其余均可以在网上免费下载。CMAQ软件安装过程非常复杂,由于目前CMAQ官方网站还没有给出CMAQ4.7的用户手册,因此除了参照CMAQ4.6用户手册之外,还需要有扎实的Linux知识。如表1所示。
硬件环境:本实验硬件环境采用4台服务器,其中一台主服务器,负责为自身和其他三个从服务器分配任务,一台千兆交换机,由于实验数据是采用测试数据,数据量不是很大,将CMAQ模型运算的数据通过NFS局域网内共享目录方式存放在主服务器的硬盘中。
整个CMAQ的运行都是在C shell下,每次模拟将产生六个输出文件,六个输出文件分别为:CONC(小时即时浓度)、ACONC(小时平均浓度)、DRYDEP(小时干沉降)、WETDEP(小时湿沉降)、AEROVIS小时能见度、CGRD(下一天模拟初始化文件)。此六个文件均放在CCTM文件夹中。执行VERDI软件,将输出数据加载进去,可以对数据进行可视化分析。如图2所示。
5 总结与展望
文章对CMAQ模型做了概述,同时对集群环境的搭建方法做了介绍,由于专业的空气质量模拟都是在高端的超级计算机上运行,其价格非常昂贵,不适合普通研究者使用,这样严重阻碍了模式的发展和完善。本文利提供了一个廉价的、高性能的模拟方法,可以为广大普通学者提供参考。
参考文献:
[1] Englert,N., Fine particles and human health―a review of epidemiological studies. Toxicology Letters 2004. 149: 235C242.
[2] Koop, G., Tole, L., An investigation of thresholds in air pollution mortality effects. Environmental Modelling and Software, 2006. 21: 1662C1673.
[3]Jenkin, M.E., Clemitshaw, K.C., Ozone and other secondary photochemical pollutants: chemical processes governing their formation in the planetary boundary layer. Atmospheric Environment , 2000.34:2499C2527.
[4] Byun DW,JKS Ching,et al,Development and Implementation of the ERA’s Models-3 Initial Operating Version :Community Multi-scale Air Quality Model, Air Pollution Modeling and its application, 1998, Plenum Publishing Coorp: 357-368.
北京空气质量预报范文6
（淤北京航空航天大学公共管理学院，北京100191；于甘肃省办公自动化技术服务中心，兰州730000）
摘要院气候要素和大气污染是雾霾产生的主要成因，通过分析美国、英国、日本、德国等发达国家雾霾治理成功经验及启示，针对我国环境污染现状提出依法治霾、数据共享、综合控制、联防联控和绿色出行等雾霾治理的主要措施。
关键词 院雾霾；生态环境；绿色出行；低碳发展；治理
中图分类号院X513 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0243-03
0 引言
近年来，我国京津冀地区、长三角地区、西南地区和两广地区等30 多个省（区、市）发生持续性雾霾天气。2014年10 月以来，我国京津冀、山东、河南、山西及陕西等地区再次出现大范围多地现浓雾或重度霾，且污染程度严重。雾霾治理的形势越来越严峻，公众的呼声也越来越高，借鉴国外雾霾治理的成功经验，及时采取有效措施减少我国雾霾的发生已刻不容缓。
1 雾霾的形成
“雾”和“霾”是两种天气现象。“雾”是大量微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统[1]；“霾”是大量极细微干尘粒等均匀地浮游在空中，能见度小于10 千米，且空气相对湿度小于80%，排除了降水、沙尘暴、扬沙、浮尘等天气现象造成的视程障碍[2]。雾霾的成因很复杂，主要由气候要素和环境要素共同作用形成，相对湿度高和静稳天气是雾霾形成的基本气候条件，而大气污染则是雾霾形成的主要诱因。一方面，雾霾形成有赖于特定气象条件，如温度湿度、辐射强度、风力风向、降水降雪等，雾霾形成与静风天气、低气压、高湿度等气候要素联系密切。另一方面，雾霾形成与二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、交通排放的废气、燃油产生污染物、道路粉尘等可吸入细颗粒物（PM2.5）环境要素密切相关。据北京PM2.5 来源的一项研究分析报告，北京市PM2.5排放源细气溶胶污染来源包括，机动车燃油排放约23%，工业燃煤和工业燃油排放约18%和5%，生活燃煤排放约14%，居民日常生活及其他活动排放约19%，农业活动和秸秆燃烧贡献约为7%和4%，城市道路开挖、未覆盖道路、建筑工地、工业烟尘和城市外矿物粉尘约7%等[3，4]。根据2013年1 月中国环境监测总站的主要城市空气质量监测数据，对京津冀、太原、西安、郑州、济南、武汉8 个雾霾期间污染严重的城市进行大气污染特征分析表明，PM2.5 和PM10的浓度与机动车尾气污染和煤烟型复合污染等具有较强的相关性[5]。我国化石能源中煤炭和石油在能源消费中占90%左右，全国有31 个城市的汽车数量超过100 万辆，燃煤和燃油产生大量污染物，建筑工地扬尘、道路粉尘以及露天燃烧等这些都与雾霾形成有直接原因。
2 雾霾治理的启示
雾霾早已成为全人类共同面对的问题，西方发达国家在工业化时期曾出现“雾霾”天气。但经过长期治理，已经逐步形成了比较有效的雾霾防治体系，在根治雾霾方面积累了丰富值得借鉴的经验。见表1 所示。国外雾霾治理的成功经验是我国解决雾霾问题的“他山之石”，对我国雾霾治理具有重要启示。[6，7]
2.1 伦敦烟雾治理的启示。1952 年12 月，伦敦发生英国史上最严重空气污染事件，短短几天时间死亡人数达上万人。英国政府成立专门的比佛委员会调查烟雾事件，1954 年的《比佛报告》，指出家庭供暖煤炭燃烧是烟尘最大制造者。自查明成因后，政府积极采取措施控制雾霾。主要启示是：一是制订法律法规控制污染。如《清洁空气法》、《环境法》等。二是确立空气质量监测标准，实时监测空气质量并及时通报。三是控制超大城市的规模及其人口密度。通过建成33 个新城，容纳23%的城市居民。四是实施产业转型。不再单纯依赖制造业，而是大力发展服务业和高科技产业。五是出台一系列抑制交通污染的措施。包括发展公共交通、抑制私车发展、减少汽车尾气排放、整治交通拥堵等。六是扩大城市绿化带。伦敦城市中心区有1/3 的面积被花园、森林和公共绿地覆盖，还在伦敦城市外围建成大型环形绿地。通过环境立法、部门协作、监测体系和控污治污等措施，如今的伦敦已摆脱了“雾都”之称，大雾天气已经减少为每年不到10 天，成为了人类宜居的国际都市。
2.2 美国洛杉矶光化学烟雾治理的启示。1943 年7月，洛杉矶遭受雾霾攻击，政府成立专门烟雾委员会调查证实，烟雾为光化学烟雾，主要来源于汽车不完全燃烧尾气排放、汽车漏油、汽油挥发以及油田、炼油厂油气排放物。科学家哈根斯米特进一步证实，空气污染的罪魁祸首就是汽车尾气。自此，洛杉矶采用综合治理、制定标准，立法保障、数据共享等多管齐下的治理模式展开雾霾治理。主要启示是：一是加强综合治理。1945 年洛杉矶当局成立了大气污染治理监督办公室，1947 年划定了洛杉矶郡大气污染控制区，采取区域环境管理框架模式。二是设定科学标准，加强立法保障。先后出台了《空气污染控制法》、《清洁空气法》、《机动车空气污染控制法》等。三是重点限制机动车及电厂排污。1975 年规定所有汽车安装空气净化装置，此举被认为是治理雾霾之关键。四是全民数据共享。1997 年7 月美国环保署在率先提出将PM2.5 作为全国环境空气质量标准，并在政府官网上实时公布全民共享，2006 年美国环保局针对PM2.5 标准进行了修订，制定了24 小时周期内PM2.5 最高浓度、年平均浓度标准等。经过几十年的努力，现今洛杉矶一级污染警报天数从1977 年的121 天下降到0 天，已摆脱“烟雾城”，找回昔日蓝天。
2.3 东京大气污染治理的启示。20 世纪80 年代中期以后，东京大气污染公害事件受害人数骤然激增，日本通过出台法律条例、建立环境标准、实时数据共享、整治汽车尾气、加大城市绿化等策略展开长期治理。[8]主要启示是：一是出台法律条例。20 世纪50 年代开始，日本政府颁布了《公害对策基本法》、《噪声规制法》、《大气污染防治法》、《排烟规制法》，构建了较为科学和完备的法律体系。二是建立环境标准。2009 年9 月9 日，日本环境省公布了PM2.5 环境标准。三是加强环保检测，实时数据共享。日本环境省设有大气污染物质广域监视系统，对包括PM2.5 在内的各种大气污染物质进行监测并通过网站实时。四是整治汽车尾气。1992 年日本环境厅制定《汽车氧化氮·碳氢颗粒法》，鼓励发展小型车及低排放车种，规定了机动车在行驶过程中产生和排入大气废气的最高量，并设置废气浓度测试点，严禁超标车辆投入运行。五是加大城市绿化。东京市政府规定新建大楼必须有绿地，楼顶必须绿化，在注重绿化面积同时重视绿化体积，绿化措施以种植树木为主。
2.4 德国鲁尔工业区空气污染治理的启示。20 世纪中期，德国鲁尔工业区曾出现过严重空气污染状况，后来通过100 多个“空气清洁与行动计划”使莱茵河流域焕然一新。主要启示是：一是立法制定排放标准。1974 年德国出台《联邦污染防治法》主要针对大型工业企业进行整治，通过立法制定空气污染物排放标准，这项法律后来成为欧盟范围内的典范。二是限制可吸入颗粒物排放。主要有两种手段，一方面是车辆限行、限速，对污染严重地区车辆禁行、工业设备限制运转等，同时在超过40 个城市设立了“环保区域”，不符合排放标准的汽车不允许驶入环保区；另一方面是用技术手段减少排放，例如开发清洁能源、安装颗粒过滤装置。三是提倡绿色出行，提升市民环保意识。德国十分注重加强民众环保宣传教育和提高全民环保意识，作为世界主要汽车生产大国，德国大力提倡市民选择绿色出行，许多公司80%的员工每天都乘公共交通或骑自行车上班，绿色出行已成为一种潮流和共识。
3 我国雾霾治理的主要措施
3.1 依法驱霾，建立健全法律法规。各国在雾霾污染后采取的最重要举措就是立法先行，立法已经成为依法治理雾霾和保护环境的根本。我国雾霾治理的关键就是从源头上控制污染物排放，相关法律法规的制定和实施将为治理雾霾污染提供可靠制度保障。第一，完善相关法律法规。虽然有了新的《环境保护法》，但还需一系列关于空气污染防控法案。如出台《清洁空气法》，从国家法律层面设定空气质量具体排放标准，出台《机动车空气污染控制法》、《工业企业排污控制法》、《排烟规制法》等，构建环保领域全覆盖、种类齐全、功能完备、执行有力的环境法规标准体系，使大气污染防控做到有法可依。第二，加强地方性大气污染防治条例等制定。各地应切合实际、因地制宜、防保结合、细化标准、综合控制大气污染排放。如《北京市大气污染防治条例》规定禁止在政府规定范围场地设置露天烧烤，机动车停车三分钟以上应熄火等等，《上海市大气污染防治条例》提高无证排污罚金到50 万元，实行对单位和责任人双罚制等新举措。第三，制定明确的环保评估和奖励惩罚体系、责任落实制度、举报监督机制等。成立以环保部门为主的多部门联合执法队伍，推行联合执法、交叉执法、综合执法、区域执法。加强执法力度，落实执法责任，严厉打击环境违法行，严格执法做到有法必依、执法必严。加大处罚力度，提高排污超标企业处罚标准使企业违法必究。此外，党十八届四中全会“依法治国”的方略，为我国环境公益诉讼制度指明了方向，检察机关可以提起环境公益诉讼，效弥补了行政部门、社会组织和公众在环境保护能力方面的不足，有效增强了依法治理雾霾和保护环境的力量。
3.2 数据共享，提高监测预警能力。建立标准统一、多区域全覆盖、全网络多共享、现代化信息化的雾霾监测预警系统，构建大气污染成分监测体系，细化雾霾预报预警核心需求，提高雾霾数值天气预报模式，实现雾霾监测预报精准化，建立多部门信息共享、预警预报、协同联动的应急响应机制，全面提升大气污染防控和预报预警能力。第一，环保部门可以联合气象、海洋、国土、林业等多部门构建覆盖城乡立体式、全方位、高密度、全天候的环境监测网络，扩大监测范围实现对雾霾天气的系统检测，可包括气温、湿度、能见度、风向、风速、大气稳定度、大气颗粒物、大气组分等全面监测。第二，通过政府网站或移动通讯网络及时公布当日、次日的天气预报和空气质量等级，建立24小时对各地区监测数据的预警机制，实现监测数据实时共享，及时向公众通报有效信息，并就如何做好防护提出建议，同时不断提升公众环保意识和环保参与度。第三，充分利用现代化、信息化手段为建设空气质量预报和空气污染监测预警体系提供科技支撑保障，通过激光遥感技术、透雾监测技术、机动车云检测等高新技术，提高雾霾预报预警的监测水平和准确性。加强雾霾天气预警预报技术和形成机理的研究，加快工业防污、脱硫、脱硝、防尘、除尘等技术研发，科学有效地提高大气污染的监测、预警和防控能力。
3.3 多管齐下，加强空气污染综合控制。第一，从源头上控制污染排放总量。采用限制生产、限期整顿、关闭停产等多种方式，重点加强钢铁、煤电、石化、有色、焦化、水泥等行业二氧化硫、燃煤硫份和氮氧化等污染物排放治理，严格控制工业企业污染物排放总量，减少污染新增量。第二，调整优化产业结构。通过优化能源消费结构，调整产业结构，化解产能过剩，加快传统产业升级，发展战略性新兴产业，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，从根本上转变经济发展模式，走集约化发展的环保道路。如大力发展新能源、新材料、新医药、服务业、信息产业等。第三，推行科技环保。加强科技攻关，推动新能源研发和应用，加大环保科研资金投入，提高清洁能源在能源消费中的比重，如低硫煤、天然气、太阳能、地热能、生物质能、沼气、海潮和风力发电等等。第四，节能减排。发展循环经济，推进资源综合利用，提高再生资源利用率，依靠科技节能减排，提倡环保型节能技术，推动发展节能工程。在机关、企业、学校、科研机构等单位提倡节能减排措施，公众在日常生活中提倡节能环保，做到节约用电、用水、用气、用煤、用纸、用油、一次性资源等。第五，发展公共交通。通过公共交通配套设施的新建和改善，辅以机动车税费调整，市区增设自行车车道，让市民自愿选择公共交通出行。同时，采取有效措施抑制私家车发展、重新规划机动车车牌号、采用限号出行等方式控制机动车出行数量，大力推行纯电动汽车使用，发展高能效低排放新兴节能汽车，淘汰高污染柴油车辆和超标旧汽车。第六，发展绿化。大力发展城郊森林和社区森林，提高植被覆盖率，在扩大绿化覆盖面积的同时增大绿化体积空间。
