北京重污染延缓72小时的背后

　　北京重污染延缓72小时的背后

　　中科院王自发团队研发多模式空气质量预报系统 为应急减排提供精准预警

王自发(中)和团队同事在大气物理所的325米铁塔前

　　今年秋冬季以来，雾霾重污染在经历了去年的“蛰伏”后，又开始气势汹汹。中国科学院大气物理研究所研究员王自发关注着每一次重污染过程，他的微信朋友圈每天都在“直播”空气质量的变化。令人欣慰的是，如今每次重污染过程，得益于区域应急联动，都会大幅削减排放强度，使得污染等级下降，污染症状减轻。比如11月24日前后的空气污染过程，气象条件与2016年类似，得益于预报系统的准确预判，生态环境部提前部署京津区域联动应急，峰值浓度比2016年同一过程降低了近40%，北京市延缓了近72小时左右后才达到重度污染水平。　　　准确发布重污染预警等级，科学启动减排措施，前提是对每一次雾霾重污染过程的踪迹有清晰地预判和掌握。这也是王自发带领团队多年来的攻坚方向，如今他带领团队研发的空气质量多模式预警预报系统已经在各级环保部门得到广泛应用，预报准确率大幅提高。环保部门对京津冀区域重污染过程的预报识别率已近100%。

　　打破统计惯例 引入网格概念

　　王自发本科读的是大气探测，也正因为这个专业背景，让他对污染物在大气环境下的传输有更多的认识。2002年王自发回到国内，任职中科院大气物理所。当时已经申奥成功的北京正在下大力气解决空气污染问题，王自发开始带领团队做空气质量预测预报的研究，“预测预报是大气治理的基石和耳目，非常重要。”他说，过去环保部门用“统计”概念进行空气质量预报，比如多少风速时曾经出现过怎样的空气质量，从而得出一个未来的空气质量概率，“现在用这套方法肯定不行，不仅预报时效太短，而且大气污染越发呈现远距离传输，只统计本地的情况，预报准确度会大大下降。”王自发说，必须要打破这种惯例。

　　当时国外已有空气质量预报系统平台，但王自发发现并不适用于中国，因为国情不同，发展阶段不同，污染排放特点也不一样，“人家已经开始关注光化学污染，我们还停留在煤烟、机动车尾气、工业复合污染的阶段。”因此必须构建中国自己的空气质量预测预报系统。

　　空气是流动的，地面是不平的，煤烟、尾气等更是无处不在、无时不有。如何“锁定”空气污染趋势呢？王自发想到了网格概念，地域上以水平距离、空间高度为尺度划分网格，时间上以分钟进行分割，搜集每一个空间网格在每一个时间点的天气情况、污染排放情况，抽丝剥茧形成数据，然后纳入统一的超级计算机大平台进行计算预报分析。借助中科院自有的监测网络，以及环保部门的监测数据，王自发和团队同事反复模拟这套技术的可行性，最终建立起中国自己的嵌套网格空气质量预报模式系统。

　　锁定雾霾踪迹 实现精准预报

　　空气污染从来都不会无缘无故地产生。王自发说，每一次空气污染过程都遵循一条发展轨迹。

　　首先需要一定强度的污染排放，包括二氧化硫、氮氧化物、碳氢、可吸入颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5等等。这些污染物排放进入大气，就会受到气象条件的影响，如果不巧，气象条件不利于这些污染物扩散，污染物就会不断积累。在积累的过程中，不同的污染物还会产生化学反应，生成新的污染物质。比如一些挥发性有机物在光氧条件下，就会转化生成PM2.5或者臭氧。于是，在污染排放大、气象条件不利的地方，空气污染就开始“冒泡”。

　　这还没完，大气是流动的。在气流的扰动下，污染物开始跨地域传输。尤其是PM2.5，因为粒径小、重量轻，经常可以跨省市传输数百公里。污染在传输过程中，又会不断受到当地污染排放、大气扩散条件的影响。一旦遭遇低压、逆温等不利条件，当地的污染程度还会进一步加重。

　　一次污染过程的强弱，还受到清除作用的制约。清除作用包括自然清除和人为控制。自然清除包括风沉降和湿沉降，前者主要发生在北方地区，比如强冷空气带来的北风；后者则主要发生在南方地区，比如一次足够酣畅的降雨。人为控制就是各地针对污染过程采取的减排措施，减少当地工业企业、车辆等污染排放量，等于“掐住”了最开始的源头，“这也是我们现在各地大气治理的重点，毕竟不能都靠老天爷帮忙。”王自发说。

　　区域应急联动 削减雾霾峰值