2020環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術(shù)規(guī)范

環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術(shù)規(guī)范目 次.........................................................................................................................................................................................................................................................................i環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術(shù)規(guī)范適用范圍本標準規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式基本要求、運算處理和效果評估方法等內(nèi)容?；瘧玫沫h(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式，對其基本性能、組成和模擬效果等方面作出規(guī)定。規(guī)范性引用文件GB3095 環(huán)境空氣質(zhì)量標準HJ633 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本標準。環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式numericalforecastingmodelforambientairquality基于大氣污染物形成過程中的基本物理和化學原理，采用數(shù)值計算方法模擬大氣污染物的排放、擴散、輸送、化學反應、清除等物理和化學過程，從而預測空氣質(zhì)量狀況的系統(tǒng)。環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報numericalforecastingofambientairquality模式污染源清單model-readypollutantemissioninventory基于大氣污染物源排放清單和源清單處理模式，結(jié)合人口和交通路網(wǎng)等地理信息數(shù)據(jù)，大氣化學資料同化atmosphericchemicaldataassimilation1環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式基本要求空間尺度范圍環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式應客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律，模式所應用的空間尺度范圍可分為全球尺度、大陸尺度、區(qū)域尺度和城市尺度。900萬平方公里以上。100～900萬平方公里。100萬平方公里以下?？臻g分辨率1o1o，大陸尺度不低于50公里×50公里，區(qū)域尺度不低于15公里×15公里，城市尺度不低于公里×5公里。1015層。模式污染源清單空間分辨率應與數(shù)值預報模式計算區(qū)域的空間分辨率一致。預報時長7天。7天。5天。預報輸出時間間隔環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式相鄰兩次模擬結(jié)果輸出的時間間隔應在1小時（含）以內(nèi)。環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式運算處理模式污染源清單前處理主要目的是將大氣污染物源排放清單轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格化、逐小時的模式污染源清單。輸入?yún)?shù)包括區(qū)域大氣污染物源排放清單、時間和空間分配系數(shù)、化學成分譜等。大氣污染物源排放清單基本屬性包括基準年、覆蓋范圍、排放污染物種類、排放來源分類、時間和空間分辨率等。M2M1O2氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、有機碳（OC）、黑炭（BC）、氨（NH3）、揮發(fā)性2有機物（VOCs）等。依據(jù)時間和空間分配系數(shù)對大氣污染物源排放清單進行時間和空間分配，包含人口依據(jù)化學成分譜對排放污染物進行化學組成分配。如有條件，可采用動態(tài)更新的污染源清單數(shù)據(jù)。模式氣象預報場前處理主要目的是將氣象預報模式的原始輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式的輸入氣象預報場，應包括診斷分析、單位轉(zhuǎn)換、空間插值和格式轉(zhuǎn)換。氣象預報場基本屬性應包括起始時刻、時間和空間范圍、時間和空間分辨率、區(qū)域網(wǎng)格坐標參數(shù)、邊界層方案、輻射方案、陸面過程方案和成云參數(shù)化方案等。氣象要素應包括氣溫、氣壓、濕度、風、降水、云、輻射等。初始與邊界條件設置主要目的是為環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式提供運行初始值和最外層模式計算區(qū)域的邊界值。（1）2（31）2大氣化學傳輸運算主要目的是用數(shù)學方程組表征污染物在大氣中生消演變的物理化學過程，計算污染物濃度的時空分布。輸入?yún)?shù)包括模式污染源清單、模式氣象預報場、模式初始和邊界條件以及地理經(jīng)緯度資料等。主要物理化學過程應包括排放、平流、擴散、對流、干沉降、濕沉降、氣相化學、液相化學、無機氣溶膠化學、有機氣溶膠化學及多相化學反應等。結(jié)合計算區(qū)域地形特點、氣象條件、污染物排放特征等因素，設置物理化學過程關(guān)鍵參數(shù)最優(yōu)化方案組合。有條件時可進行大氣化學資料同化，用最優(yōu)插值、三維變分、四維變分、集合卡爾曼濾波等方法，分析融合觀測數(shù)據(jù)和模式預報數(shù)據(jù)。預報產(chǎn)品輸出主要目的是對模式原始輸出結(jié)果進行數(shù)據(jù)提取、診斷分析、單位換算、網(wǎng)格坐標和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等，制作空氣質(zhì)量預報產(chǎn)品。空氣質(zhì)量預報基本產(chǎn)品應包括PM2.5PM10COO3NO2、SO2和空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的時空分布。3空氣質(zhì)量預報的可選產(chǎn)品包括顆粒物組分、污染來源貢獻率、污染潛勢、沙塵、氣溶膠光學厚度等。環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式效果評估方法評估內(nèi)容應用環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式時，應對其預報效果進行評估。PM2.5PM10COO3NO2SO2濃度，AQIAQI染物。評估類別：包括單項污染物濃度預報統(tǒng)計評估、空氣質(zhì)量指數(shù)預報評估、重污染天預報評估。24小時、48小時、72小時等預報結(jié)果分別進行評估。評估周期：對環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報效果進行季度和年度評估；如進行月度評估，可參照執(zhí)行本標準。AQI和各項污染物濃度。GB3095HJ單項污染物濃度預報統(tǒng)計評估單項污染物濃度預報統(tǒng)計評估是指通過各項污染物濃度數(shù)值預報結(jié)果與實況的偏差、標準化平均偏差（NormalizedMeanBias,NMB）1ΣN(Fi—0i)Σ 1NΣ 1NNi=1

（1）式中：NMB——標準化平均偏差；N——參與計算的樣本對個數(shù)；Fi——第i個樣本對中，污染物數(shù)值預報濃度值；Oi——第i個樣本對中，污染物實況濃度值。均方根誤差（RootMeanSquareErrorRMSE）N1N1ΣNi=1(Fi—0i)2式中：RMSE——均方根誤差；N——參與計算的樣本對個數(shù)；Fi——第i個樣本對中，污染物數(shù)值預報濃度值；Oi——第i個樣本對中，污染物實況濃度值。

（2）4相關(guān)系數(shù)（Correlationcoefficientr）ΣN(Fi—)2N(0iˉ)2i=1i=1i=1 i=1 rΣN(Fi—)2N(0iˉ)2i=1i=1i=1 i=1

（3）式中，r——相關(guān)系數(shù)；N——參與計算的樣本對個數(shù)；Fi——i個樣本對中，污染物數(shù)值預報濃度值；ˉ——i個樣本對中，污染物實況濃度值；ˉ——空氣質(zhì)量指數(shù)預報評估AQIAQIAQI范圍預報準確率評估AQI25%AQIAQI實況在預AQI范圍預報準確。AQIAQI范圍預報準確率，計算公式如下：NRA?=n×1樈樈% （4）N式中：RA樈?——AQI范圍預報準確率；n——AQI范圍預報準確的天數(shù)；N——評估總天數(shù)。AQI級別預報準確率評估6.3.2AQIAQIAQIAQI預報級別AQI級別預報準確。評估時段內(nèi)AQI級別預報準確天數(shù)與評估總天數(shù)的百分比即為AQI級別預報準確率。包括分級別預報準確率和級別預報準確率，AQI級別預報準確率年評估結(jié)果應不低于60%，計算公式如下：分級別預報準確率Gci??,i：NGci??,i=ni×1樈樈% （5）Ni式中：Gci??,i——分級別預報準確率；i——AQI優(yōu)至六級嚴重污染；ni——級別預報準確天數(shù)；Ni——實況AQI級別為i的總天數(shù)。級別預報準確率Gci??：5ΣkNiGci??=i=1×1樈樈% ΣkNii=1式中：Gci??——級別預報準確率；i——AQI優(yōu)至六級嚴重污染6；ni——級別預報準確天數(shù)；Ni——實況AQI級別為i的總天數(shù)。首要污染物預報準確率評估首要污染物預報準確判定標準如下：AQI級別為一級時，無首要污染物，不參與首要污染物預報評估；實況AQI評估時段內(nèi)首要污染物預報準確的天數(shù)與評估總天數(shù)的百分比即為首要污染物預報準確率，計算公式如下：NPci??=n×1樈樈% （7）N式中：Pci??——首要污染物預報準確率；n——首要污染物預報準確的天數(shù)；N——實況AQI級別為二級及以上的總天數(shù)。重污染天預報性能評估重污染天預報準確率以自然日（0-23時）為判據(jù)，將日AQI大于200定義為重污染天。一年內(nèi)實況重污染天數(shù)大于等于5天時，可進行重污染預報性能評估。重污染天預報準確率是指實況為重污染的總天數(shù)中AQI級別預報準確的天數(shù)所占的百分比，計算公式如下：HAPR=nN實況

×1樈樈% （8）式中：HA