“不到10小時，PM2.5的實時濃度就從50微克/立方米上升到了
七八百微克/立方米，並最終攀升到1500微克/立方米，成霾速度
之快，數值之高，我們的空氣污染預報模式真是沒‘見過’啊。
”對於北京那場快速成霾的空氣污染，中科院大氣物理所研究員
王自發仍然記憶猶新。

　　無獨有偶，在短期高濃度霧霾面前，預報模型“少見多
怪”的事情並非這一件。“上海霧霾最嚴重的那次，預報人員大
著膽子報了個每立方米300多微克，結果第二天實際監測數據是每
立方米400多微克。”清華大學環境學院教授賀克斌介紹說。

　　如今，很多人每天出門前除了關心天氣狀況外，又多了一項
關心的新指標，那就是空氣污染狀況。我們每天看到的空氣污染
監測值正是基於預報系統模擬測算出來的，除了那些極端情況，
霧霾預報的准確率到底有多高，怎樣才能提高准確性，讓預報預
警更好地為應對工作爭取更多時間？科技日報記者走訪了相關專
家。

　　空氣污染預報是如何做出的？

　　中國氣象科學研究院副院長張小曳告訴記者：“霾的核心物
質是空氣中懸浮的干塵粒，也就是干氣溶膠粒子，而由於在實際
的大氣中沒有氣溶膠粒子作為雲霧的凝結核就無法形成雲霧，所
以霧和霾的背后都與氣溶膠粒子有關。”也就是說和天氣預報一
樣，空氣污染預報也是基於一定的模型，在模擬系統裡進行。它
也同樣存在著穩定性差異、預報准確率差異等。

　　“國際上現有氣溶膠模擬與空氣質量預報模型有一類是離線
的，缺少氣溶膠與氣象場之間的相互作用，這樣的模型就沒有在
線的准確﹔預報模型中還有一個重要的部分就是將氣溶膠分不同
的粒度檔模擬，這樣才有利於模擬出氣溶膠與雲霧的相互作用。
”基於對國外現有模型的研究和分析，張小曳團隊建立了我國自
主研發的預報模型，它規避了離線模型的弊端，整合了分檔模型
的優勢，在全國范圍內正式投入使用。

　　自上世紀八十年代末開始張小曳就一直致力於氣溶膠的研
究，是我國較早從事氣溶膠研究的科學工作者之一。在科技部973
計劃項目的支持下，他所領導的團隊先后承擔了“氣溶膠及其氣
候效應”和“氣溶膠、雲、輻射反饋、亞洲季風研究”兩個項
目。

　　所研發出的數值預報模型在2012年秋天正式在中央氣象台做
全國范圍內的霧霾業務預報，結合中央氣象台常規天氣學方面的
預報，二者有效結合向全國發布霧霾預報。今天，我們打開中央
氣象台網頁，看到的就是這個預報結果。

　　“這個系統在去年年初北京及其以南區域的持續性霧霾，國
慶前和期間的霧霾、10月底東北、以及12月初長三角地區的重大
霧霾中，都做出了較好的預報。”

　　“我國的霧—霾預報系統在2010年、2011年連續兩次參加國
際空氣質量預報大會，作大會特邀報告，WMO還以此預報系統為基
礎設立了先導性項目。”張小曳介紹說。

　　空氣污染預報遭遇哪些難題？

　　“空氣污染預報的確是一個比較困難和復雜的問題，但同時
也至關重要。控制重污染天氣涉及到污染源消減、交管局採取相
關措施等，但如果預警時間太短，就沒有足夠的時間進行有效地
控制。”王自發說，“這就要求我們預報預警時間提前，提前得
越多，越有充分的時間進行更好地控制。”

　　從去年1月份開始，中國大范圍出現霧霾天氣，為了有效提前
預報預警的時間，王自發研究團隊對成霾過程進行了模擬，探究
霧霾成因。

　　“現在他們模擬的數據已經基本上比較接近實際了，能夠提
前3天到7天就預報出來會不會有下一次霾。但是污染最重的霾的
峰值往往模擬不出來，問題可能就在於污染最重的時候，有一些
化學過程和機制我們沒有認識清楚。”中科院生態環境研究中心
研究員賀泓告訴記者。

　　除了在時間上的爭分奪秒，預報的准確率也至關重要。搞了
20多年大氣污染預報的王自發說：“大家總會問我一個問題，天
氣預報准確率是70%，你們的污染預報呢？排放源不准確，50%准
確率不錯了，70%乘50%是0.35，事實上這是個很大的誤區。”

　　排放源不准確，每天之間有很大的誤差。如果風比較大，超
過5米每秒或者更大，污染就干淨了，所以關注小風、靜風天氣的
預報，靜穩天氣強度、持續時間，預報准確度至少可以接近天氣
預報准確率的。”

　　對於有時公眾所感受到的能見度與污染指數不符的情況，張
小曳告訴記者：“這是隻考慮了霾，沒有考慮霧對能見度帶來的
影響的結果。”

　　“我們現在監測到的PM2.5能夠影響能見度，但沒有監測到的
相當一部分PM2.5在一定的氣象條件下已經成為雲霧的凝結核，形
成了雲霧滴，這部分細氣溶膠粒子就沒有被監測到，而影響能見
度的既有空氣中的PM2.5粒子還有那些已經形成的雲霧滴，這時公
眾看到的PM2.5預測值不高，但能見度卻很差。”

　　提高預報水平需多部門協同創新

　　賀泓坦言，由於歐美發達國家大氣污染問題具有明顯的階段
性，而我國大氣污染物問題屬於特有復合污染類型，因此發達國
家在大氣污染治理過程中並未經歷過我國所面臨的新老問題集中
爆發的狀況，我們尚無直接的國際經驗可借鑒。

　　老問題遇到新情況，每當發生快速成霾且污染很重的時候，
我們的預報就不夠准確，這也是科學家一直想解決的問題。賀泓
分析一種可能的原因是二次顆粒物在PM2.5中佔比增加，導致
PM2.5的成分變化，造成消光的效果加強。這個假設目前已經得到
了一些實驗室模擬和外場觀測數據的支持。

　　中科院大氣物理研究所王躍思研究團隊在河北省興隆縣有一
處位於燕山深處的觀測點，2013年1月6日到16日，這個觀測點的
霧霾比北京市輕得多，PM2.5的濃度大概只是北京的三分之一。此
地空氣中二氧化硫濃度和北京市差不多，可是硫酸鹽濃度卻比北
京市低得多。進一步研究發現，成霾的時候，北京市的氮氧化物
濃度要比興隆縣高得多。研究表明在某種合適的條件下，大氣中
的礦質顆粒物和氮氧化物可以起到催化劑的作用，催化空氣中的
二氧化硫向硫酸鹽轉化。

　　“在大氣復合污染的條件下，污染物之間相互反應，造成大
氣氧化性增強，氣體向顆粒物的轉化在加快。”賀泓說。據他介
紹，近10年來，中國大氣中二氧化硫排放總量呈下降趨勢，但是
硫酸鹽氣溶膠卻沒有明顯下降。二氧化硫是二次顆粒物裡面一個
重要的前體物，前體物下降，二次顆粒物卻沒有下降，這說明更
多的二氧化硫轉化成了硫酸鹽，說明轉化速度快了。“在大氣復
合污染的條件下，污染物之間相互反應，造成大氣氧化性增強，
氣體向顆粒物的轉化在加快。”

　　除了二次污染物在“作怪”，張小曳在記者截稿前還在特別
強調氣溶膠與氣象場之間、氣溶膠與雲霧之間相互作用的重要
性：“霧和霾是兩個不同的天氣現象，但它們有時會同時存在、
相互影響。”

　　“空氣污染預報的相關技術是一個系統工程，需要將觀測和
數值模擬有效地結合起來，多部門協同創新﹔它也絕不僅僅是一
個單一的、孤立的研究對象，需要考慮氣象環境等因素所帶來的
影響，我們的工作還任重道遠。杰康净化 www.jnjk.com