基于IBAM指数的重庆地区空气污染气象条件预报方法
发布时间：2021-07-19 10:38
通过重庆城区2013—2016年空气质量指数AQI与气象要素的相关分析,引入表征大气温湿状态的物理量总温度、比湿、近地层风速、24h变压及大气低层总温度差,构建新的空气污染气象条件指数IBAM（Index Between Air pollution and Meteorology）。应用2013年4月1日至2016年12月31日欧洲中心预报产品计算重庆地区历史IBAM指数,通过K均值聚类分析,引入极端天气事件概念确定空气污染气象条件阈值,建立预报模型。利用IBAM指数与滞后1天AQI建立拟合曲线方程,计算出AQI预报值,计算预报准确率,经过2017年1月1日至2018年9月1日样本检验,72h内预报准确率在70%左右。通过误差分析发现:当气象条件为大气污染物浓度主要影响因素且在大气污染源变化不明显时,预报误差较小;而当大气污染源变化明显时,预报误差较大。该预报方法已在重庆市气象台业务应用,对预防和处理重污染事件,改善重庆地区空气质量有较好参考价值。
【文章来源】：气象科技. 2020,48(05)
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
重庆2013年4月1日至2016年12月31日历史IBAM与AQI指数逐月变化
如图2所示，6种污染物在晴天时的日变化幅度比其它天空状况下大。在没有降水时，PM2.5和PM10的日变化特点相似，全天存在2个高浓度时段，1个时段在白天10:00—12:00，另1个在夜间22:00—24:00;PM2.5和PM10在阴天时浓度最高。SO2和O3为单峰型变化，O3的峰值一般出现在下午的16:00或17:00,SO2峰值出现在上午11:00前后，阴天时峰值偏晚出现在下午14:00。NO2为双峰型变化，最大峰值出现在夜间22:00前后，次峰值出现在上午11:00前后。CO也呈双峰型变化，最大峰值出现在夜间22:00前后，次峰值出现在上午10:00前后。3 预报效果检验分析
预报检验时段选取为2017年1月1日至2018年9月30日。预报准确率为：24 h70%、48 h70%、72h71%。比较3个预报时次逐月准确率（图4），春季3—5月、夏季6—7月和秋季9—10月，预报准确率较高，在80%以上；冬季1、2月和夏季8月预报准确率较低，低于50%。具体分析误差原因：冬季1、2月，超过80%的误差预报等级偏高，这与IBAM指数的构造有关，IBAM指数主要考虑大气的水平及垂直扩散能力，在1月和2月大气多处于静稳状态，计算出的IBAM指数较高，由IBAM指数拟合得到的AQI指数高，预报空气质量等级也偏高；空气质量预报等级偏低的情况多发生在出现中度或重度污染等级的时候，所以1、2月预报准确率低。然而，夏季8月，拟合方程计算出的AQI指数偏低，空气质量等级预报偏低；8月为重庆伏旱期，太阳辐射强，首要污染物主要为O3,O3为二次污染物，IBAM指数并没有考虑污染物转化相关因素，所以8月预报效果不理想。3.2 污染过程预报误差分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]陕西关中两次霾重污染过程气象条件分析[J]. 黄少妮,孟金平,杜莉丽,刘慧. 气象科技. 2019(05)
[2]2017年冬季北京霾日极少的大尺度气候和环流背景:兼论“霾气候”预测研究[J]. 严中伟,裴琳,周天军,朱江. 气象学报. 2018(05)
[3]湖北2015年冬季PM2.5重污染过程的气象输送条件及日变化特征分析[J]. 白永清,祁海霞,赵天良,杨浩,刘琳,崔春光. 气象学报. 2018(05)
[4]基于多种边界层方案的天津PM2.5集合预报试验[J]. 蔡子颖,姚青,韩素芹,郝天依,刘敬乐. 应用气象学报. 2017(05)
[5]近50年中国霾年代际特征及气象成因[J]. 潘玮,左志燕,肖栋,张人禾. 应用气象学报. 2017(03)
[6]Atmospheric Circulation and Dynamic Mechanism for Persistent Haze Events in the Beijing–Tianjin–Hebei Region[J]. Ping WU,Yihui DING,Yanju LIU. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(04)
[7]华南区域大气成分业务数值预报GRACEs模式系统[J]. 邓雪娇,邓涛,麦博儒,殷长秦,王楠,李菲,邹宇,谭浩波,吴兑. 热带气象学报. 2016(06)
[8]基于WRF-Chem模式的华东区域PM2.5预报及偏差原因[J]. 周广强,谢英,吴剑斌,余钟奇,常炉予,高伟. 中国环境科学. 2016(08)
[9]珠三角灰霾数值预报模式与业务运行评估[J]. 邓涛,邓雪娇,吴兑,谭浩波,李菲,冯业荣,郑君瑜,廖碧婷. 气象科技进展. 2012(06)
[10]珠江三角洲空气质量与能见度数值预报模式系统[J]. 邓雪娇,邓涛,吴兑,蒋德海,谭浩波,李菲. 广东气象. 2010(04)
本文编号：3290546
【文章来源】：气象科技. 2020,48(05)
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
重庆2013年4月1日至2016年12月31日历史IBAM与AQI指数逐月变化
如图2所示，6种污染物在晴天时的日变化幅度比其它天空状况下大。在没有降水时，PM2.5和PM10的日变化特点相似，全天存在2个高浓度时段，1个时段在白天10:00—12:00，另1个在夜间22:00—24:00;PM2.5和PM10在阴天时浓度最高。SO2和O3为单峰型变化，O3的峰值一般出现在下午的16:00或17:00,SO2峰值出现在上午11:00前后，阴天时峰值偏晚出现在下午14:00。NO2为双峰型变化，最大峰值出现在夜间22:00前后，次峰值出现在上午11:00前后。CO也呈双峰型变化，最大峰值出现在夜间22:00前后，次峰值出现在上午10:00前后。3 预报效果检验分析
预报检验时段选取为2017年1月1日至2018年9月30日。预报准确率为：24 h70%、48 h70%、72h71%。比较3个预报时次逐月准确率（图4），春季3—5月、夏季6—7月和秋季9—10月，预报准确率较高，在80%以上；冬季1、2月和夏季8月预报准确率较低，低于50%。具体分析误差原因：冬季1、2月，超过80%的误差预报等级偏高，这与IBAM指数的构造有关，IBAM指数主要考虑大气的水平及垂直扩散能力，在1月和2月大气多处于静稳状态，计算出的IBAM指数较高，由IBAM指数拟合得到的AQI指数高，预报空气质量等级也偏高；空气质量预报等级偏低的情况多发生在出现中度或重度污染等级的时候，所以1、2月预报准确率低。然而，夏季8月，拟合方程计算出的AQI指数偏低，空气质量等级预报偏低；8月为重庆伏旱期，太阳辐射强，首要污染物主要为O3,O3为二次污染物，IBAM指数并没有考虑污染物转化相关因素，所以8月预报效果不理想。3.2 污染过程预报误差分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]陕西关中两次霾重污染过程气象条件分析[J]. 黄少妮,孟金平,杜莉丽,刘慧. 气象科技. 2019(05)
[2]2017年冬季北京霾日极少的大尺度气候和环流背景:兼论“霾气候”预测研究[J]. 严中伟,裴琳,周天军,朱江. 气象学报. 2018(05)
[3]湖北2015年冬季PM2.5重污染过程的气象输送条件及日变化特征分析[J]. 白永清,祁海霞,赵天良,杨浩,刘琳,崔春光. 气象学报. 2018(05)
[4]基于多种边界层方案的天津PM2.5集合预报试验[J]. 蔡子颖,姚青,韩素芹,郝天依,刘敬乐. 应用气象学报. 2017(05)
[5]近50年中国霾年代际特征及气象成因[J]. 潘玮,左志燕,肖栋,张人禾. 应用气象学报. 2017(03)
[6]Atmospheric Circulation and Dynamic Mechanism for Persistent Haze Events in the Beijing–Tianjin–Hebei Region[J]. Ping WU,Yihui DING,Yanju LIU. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(04)
[7]华南区域大气成分业务数值预报GRACEs模式系统[J]. 邓雪娇,邓涛,麦博儒,殷长秦,王楠,李菲,邹宇,谭浩波,吴兑. 热带气象学报. 2016(06)
[8]基于WRF-Chem模式的华东区域PM2.5预报及偏差原因[J]. 周广强,谢英,吴剑斌,余钟奇,常炉予,高伟. 中国环境科学. 2016(08)
[9]珠三角灰霾数值预报模式与业务运行评估[J]. 邓涛,邓雪娇,吴兑,谭浩波,李菲,冯业荣,郑君瑜,廖碧婷. 气象科技进展. 2012(06)
[10]珠江三角洲空气质量与能见度数值预报模式系统[J]. 邓雪娇,邓涛,吴兑,蒋德海,谭浩波,李菲. 广东气象. 2010(04)
本文编号：3290546
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