《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范 (征求意見稿)編制說明》

《長三角生態(tài)綠色一體化示范區(qū)環(huán)

境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范》

（征求意見稿）

編制說明

《環(huán)境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范》編制組

二零二零年十一月

項目名稱：長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量

《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范》

編制說明

1任務來源與工作過程

1.1任務來源

為貫徹落實《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》（中發(fā)〔2019〕21號）

和《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)總體方案》（發(fā)改地區(qū)〔2019〕1686號），

根據(jù)《關于印發(fā)長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)建設2020年重點工作安排及

責任分工的通知》（示范區(qū)執(zhí)委會發(fā)〔2020〕5號）和《長三角生態(tài)綠色一體化

發(fā)展示范區(qū)建設生態(tài)環(huán)境領域2020年行動計劃》（滬環(huán)綜〔2020〕110號）的要

求，優(yōu)化完善長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)（以下簡稱“示范區(qū)”）生態(tài)環(huán)

境監(jiān)測體系，推進示范區(qū)空氣質(zhì)量聯(lián)合預報，由長三角區(qū)域空氣質(zhì)量預測預報中

心聯(lián)合江蘇和浙江預報技術部門共同承擔《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)

境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范》的編寫工作。

1.2工作過程

1.2.1成立標準編制組

上海市環(huán)境監(jiān)測中心接到標準編制任務后，于2020年4月成立了標準編制

組，專門承擔此項標準的研究修訂工作。

1.2.2收集數(shù)據(jù)與資料

根據(jù)標準修訂項目的相關要求，編制組于2020年5月底完成國內(nèi)外空氣質(zhì)

量預報技術方法及研究進展的調(diào)研工作，以及兩區(qū)一縣環(huán)境空氣質(zhì)量歷史監(jiān)測數(shù)

據(jù)的收集整理工作，為撰寫該技術規(guī)范提供詳實的資料和基礎數(shù)據(jù)。

1.2.3確定標準大綱

標準編制組于2020年5月召開了3次專題會議，討論了標準大綱的內(nèi)容編

1

寫細則，主要對修訂內(nèi)容中涉及的空氣質(zhì)量預報技術方法、工作流程及預報評估

等方面進行了初步研究和探討。

1.2.4完成征求意見稿及編制說明

2020年6月編制組完成了《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)

量預報技術規(guī)范》初稿及編制說明。

1.2.5公開征求意見

2制定本規(guī)范的必要性和目的意義

2.1長三角一體化示范區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)狀

長三角一體化示范區(qū)內(nèi)共有常規(guī)環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點21個和大氣超

級站2個。其中，國控點位有3個，省/市控點位7個，其他點位11個，超級站

點位2個。各站點的分布見表1和圖1，監(jiān)測因子詳見表2。

表1示范區(qū)空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位數(shù)量

點位類型青浦區(qū)吳江區(qū)嘉善縣合計

國控點位2103

省/市控點位3227

其他類型38011

超級站1012

合計811322

（備注：青浦淀山湖既是國控點位，也是超級站）

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圖1示范區(qū)空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位示意圖

表2示范區(qū)空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點監(jiān)測因子

行政區(qū)點位名稱站點類型監(jiān)測因子

青浦區(qū)青浦淀山湖國控/超級PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

站數(shù)，PM2.5化學組分，VOCs，甲烷/非甲烷總

烴、單顆粒質(zhì)譜分析、顆粒物粒徑譜、太陽輻

射、風廓線、氨氣、NOy、溫廓線等

青浦夏陽市控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦朱家角市控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦盈浦市控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦徐涇國控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦工業(yè)園其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦白鶴趙屯其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

青浦練塘其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

吳江思賢小學省控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象、能

見度、黑碳

越秀幼兒園國控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

吳江開發(fā)區(qū)省控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

濱湖新城其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象

盛澤其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象、能

吳江區(qū)

見度、VOCs

黎里其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)

七都其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)、VOCs

震澤其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

3

數(shù)、VOCs

桃源其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)、VOCs

平望其他PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)、VOCs

同里其他PM2.5、O3、氣象五參數(shù)

監(jiān)測大樓省控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)

氣象觀測臺省控PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

嘉善縣數(shù)

善西超級站超級站PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3、氣象五參

數(shù)，PM2.5化學組分，VOCs，甲烷/非甲烷總烴、

顆粒物粒徑譜、風廓線、溫廓線等

2.2長三角一體化示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2.2.1兩區(qū)一縣

2.2.1.1氣態(tài)污染物

基于省/市控點位數(shù)據(jù)計算，2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的SO2年均

濃度分別為5μg/m3、8μg/m3和10μg/m3，均低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量一級標準

20μg/m3，較2015年分別下降了52.5%、54.7%和63.0%。

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的NO2年均濃度分別為38μg/m3、40μg/m3

和30μg/m3，均達到了國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準40μg/m3。其中，吳江區(qū)較2015

年上升了4.2%，青浦區(qū)和嘉善縣較2015年下降了2.4%和3.2%。

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的CO的24小時平均第95位百分位數(shù)

濃度分別為1.3mg/m3、1.1mg/m3和1.1mg/m3，均遠低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級

標準4mg/m3，較2015年分別下降了19.4%、26.1%和37.1%。

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圖22015-2019年兩區(qū)一縣SO2年均濃度

圖32015-2019年兩區(qū)一縣NO2年均濃度

圖42015-2019年兩區(qū)一縣CO第95百分位數(shù)濃度

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的O3日最大8小時平均滑動平均值的第

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90位百分位數(shù)濃度分別為175μg/m3、187μg/m3和165μg/m3，均超過國家環(huán)境空

氣質(zhì)量二級標準160μg/m3。其中，吳江區(qū)和青浦區(qū)較2015年上升了3.7%和2.2%，

嘉善區(qū)較2015年下降了3.7%。

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的O3-8h達標率分別為82.5%、83.6%和

89.3%。其中，吳江區(qū)和青浦區(qū)較2015年下降了4.4%和0.3%，嘉善區(qū)較2015

年上升了3.5%。

圖52015-2019年兩區(qū)一縣O3第90位百分位數(shù)濃度

圖62015-2019年兩區(qū)一縣O3達標率

2.2.1.2顆粒物

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的PM2.5年均濃度分別為36μg/m3、43μg/m3

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和36μg/m3，均超過國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準35μg/m3，較2015年分別下降了

34.9%、33.0%和24.5%。

2019年，吳江區(qū)、青浦區(qū)和嘉善縣的PM10年均濃度分別為73μg/m3、54μg/m3

和57μg/m3，較2015年分別下降了13.2%、19.9%和18.7%。其中，青浦區(qū)和嘉

善縣達到了國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準70μg/m3。

圖72015-2019年兩區(qū)一縣PM2.5濃度

圖82015-2019年兩區(qū)一縣PM10濃度

2.2.2長三角一體化示范區(qū)

2.2.2.1氣態(tài)污染物

2019年，長三角一體化示范區(qū)SO2年均濃度為8μg/m3，較2015年下降55.8%，

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從2015年起已經(jīng)連續(xù)五年達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量一級標準20μg/m3；NO2年均濃

度為36μg/m3，較2015年下降0.8%，從2015年起已經(jīng)連續(xù)五年達到國家環(huán)境空

氣質(zhì)量二級標準40μg/m3；CO的24小時平均第95位百分位數(shù)濃度為0.7mg/m3，

較2015年下降19.0%。

2019年，長三角一體化示范區(qū)O3日最大8小時滑動平均值的第90位百分

位數(shù)濃度為177μg/m3，超出國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準160μg/m3，較2015年上

升1.0%；O3日最大8小時滑動平均值達標率為85.8%，較2015年上升0.6%。

圖92015-2019年化示范區(qū)環(huán)境空氣中主要氣態(tài)污染物年均指標變化

圖102015-2019年示范區(qū)環(huán)境空氣中O?-8h第90百分位數(shù)濃度及O?達標率變化趨勢

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2.2.2.2顆粒物

2019年，長三角一體化示范區(qū)PM2.5年均濃度為39μg/m3，超出國家環(huán)境空

氣質(zhì)量二級標準35μg/m3，較2015年下降31.5%；PM10年均濃度為60μg/m3，較

2015年下降17.4%，從2016年起已經(jīng)連續(xù)四年達到國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準

70μg/m3。

圖112015-2019年示范區(qū)環(huán)境空氣中顆粒物年均濃度變化趨勢

2.3國內(nèi)外環(huán)境空氣質(zhì)量預報現(xiàn)狀

2.3.1國內(nèi)外預報業(yè)務現(xiàn)狀

發(fā)達國家得益于多年環(huán)境治理及空氣質(zhì)量監(jiān)測工作經(jīng)驗，空氣質(zhì)量預測預報

業(yè)務工作起步較早，在大氣環(huán)境領域的研究有相對深厚的沉淀，業(yè)務高度細化，

各有側(cè)重，預報關注重點也有所不同。建立空氣質(zhì)量信息系統(tǒng)是目前國際上開展

業(yè)務預報的主流方式之一。所謂空氣質(zhì)量信息系統(tǒng)，是將與空氣質(zhì)量有關的資料

系統(tǒng)、預報模式、預報系統(tǒng)、決策系統(tǒng)和評估系統(tǒng)等有機地結(jié)合在一起。系統(tǒng)中

可以包括各種尺度的氣象資料和“預處理”模式，及將“預處理”結(jié)果輸入各種空氣

質(zhì)量預報模式的系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)可以按用戶的需求將“預處理”的結(jié)果輸入用戶所

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需用的模式，得到用戶所需的結(jié)果。不難看出，建立空氣質(zhì)量信息系統(tǒng)是一個方

向，它是多選擇多用途的，而且使用方便。美國EPA的空氣質(zhì)量預報模式Models-3，

就是空氣質(zhì)量信息系統(tǒng)的典范。在歐洲已有很多國家建立了空氣質(zhì)量信息系統(tǒng)，

如挪威建立的稱作AirQUIS的系統(tǒng)，丹麥建立的系統(tǒng)稱作丹麥大氣化學預報系

統(tǒng)DACFOS；芬蘭建立的系統(tǒng)稱作空氣污染信息系統(tǒng)API-FMI；而意大利則加

了“控制”二字，稱作空氣質(zhì)量控制信息系統(tǒng)ATMOSFERA,主要為羅馬服務。

國外眾多國際大氣環(huán)境科研機構(gòu)在空氣質(zhì)量業(yè)務預報領域也有不同程度涉

及，并圍繞核心城市重點開展。以巴黎為例，巴黎的空氣質(zhì)量預報是由Airparif

（巴黎大區(qū)空氣質(zhì)量管理中心）進行，Airparif是一家法國環(huán)境部許可的獨立機

構(gòu)，成立于1979年，其主要職責如下：①監(jiān)測，對包括巴黎市在內(nèi)的巴黎大區(qū)

開展空氣質(zhì)量監(jiān)測：②分析，負責解釋和分析一切空氣污染現(xiàn)象；③預報，每天

進行空氣質(zhì)量的預報，給出污染物的空間分布狀況；④信息，每天對市民、媒體、

管理部門發(fā)布空氣質(zhì)量信息：⑤評估，對于已經(jīng)實施的或計劃實施的污染控制措

施進行評估。Airparif主要使用數(shù)值模擬的手段進行預報，但是它會充分整合當

地的污染源信息包括交通源、工業(yè)源、生活面源和生物源等。在預報產(chǎn)品發(fā)布方

面，Airparif發(fā)布當天和次日的預報空氣質(zhì)量級別和空間分布圖，同時使用法國

和歐洲城市通用（CAQI）兩種評價方法進行指數(shù)評價，對公眾采用網(wǎng)頁、手機

AP等方式發(fā)布，對媒體采用傳真、接受采訪、新聞發(fā)布會等方式發(fā)布，對管理

部門使用傳真方式發(fā)布。

近年來，國內(nèi)空氣質(zhì)量業(yè)務預報發(fā)展需求不斷增強，我國相關領域發(fā)展速度

遠超國外其他國家。通過借鑒國外預測業(yè)務發(fā)展經(jīng)驗，國內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量預報預

業(yè)務大多通過建立空氣質(zhì)量預報預警系統(tǒng)，整合氣象數(shù)據(jù)、實時污染觀測、污染

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源清單、衛(wèi)星遙感等數(shù)據(jù)資料，基于單模式數(shù)值預報模型或者集成多模式數(shù)值預

報模型對未來污染情況進行數(shù)值預報，并根據(jù)業(yè)務需求將預報結(jié)果加工制作成預

報產(chǎn)品，將空氣質(zhì)量實時監(jiān)測和預測預報信息通過網(wǎng)絡平臺對外發(fā)布。從而實現(xiàn)

為空氣質(zhì)量管理和污染防控提供決策支持，為公眾提供空氣質(zhì)量預報服務。

2.3.2國內(nèi)外預報技術現(xiàn)狀

2.3.2.1數(shù)值模式

國際上應用的空氣質(zhì)量預報模式可分為3類。第1類是無化學反應的預報模

式，它主要由擴散模式和統(tǒng)計模式組成。擴散模式根據(jù)污染物在大氣中的擴散來

作預報，最簡單的是挪威用的高斯擴散模式，此外還有丹麥用的三維拉格朗日輸

送模式、意大利用的城市尺度大氣擴散模式和丹麥用的高分辨有限區(qū)域示蹤物模

式等。統(tǒng)計模式利用氣象場作為參數(shù)，通過大氣邊界層的主要氣象參數(shù)與污染物

時空變化建立統(tǒng)計關系，以此開展預報。統(tǒng)計模式類型很多，如法國的神經(jīng)網(wǎng)絡

模式，意大利預報NO2污染的SMA-ARPA業(yè)務統(tǒng)計模式，及匈牙利的化學質(zhì)量

平衡模式等，其中神經(jīng)網(wǎng)絡模式很有創(chuàng)意，發(fā)展很快。一般來說，在歐洲空氣質(zhì)

量較好的國家（如芬蘭、比利時和英國），基本上以應用無化學反應的預報模式

為主。

第2類是既考慮氣象場的影響又考慮污染物化學反應的化學預報模式。例如，

用于意大利Bologna區(qū)的光化學歐拉模式和光化學箱式模式，考慮了云霧化學過

程的大氣化學模式STEM-Ⅱ；西班牙變格點的城市空氣污染預報模式UAM-V

和三維光化學擴散模式MARS等。一般來說只有在大工業(yè)區(qū)才研制化學預報模

式。如意大利的化學模式基本上只用于它的北部地區(qū)，其北部地區(qū)的工業(yè)占了意

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大利工業(yè)的80%以上。

第3類是數(shù)值模式。數(shù)值預報是一種以空氣動力學理論為基礎，基于物理化

學過程的確定性預報方法，利用數(shù)學方法建立大氣污染濃度在空氣中的稀釋擴散

的數(shù)值模型，通過計算機高速計算來預報大氣污染物濃度在空氣中的動態(tài)變化。

國外空氣污染預報工作起步較早，目前國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多種數(shù)值預報的空氣質(zhì)

量模型，如美國環(huán)保署（EPA）的CMAQ模式叫、美國Environ公司的CAMx

模式、城市大氣質(zhì)量模型（urbanairshedmodel,UAM)、中國科學院大氣物理所

自主開發(fā)的NAQPMS模式等。世界各地研究機構(gòu)也逐步開展了多模式集成系統(tǒng)

方面的研究，如法國大氣環(huán)境教育和研究中心開發(fā)Polyphemus模式系統(tǒng)，側(cè)重

于模式內(nèi)不同模塊、物理化學參數(shù)選取的集合集成。

2.3.2.2統(tǒng)計預報

統(tǒng)計預報是目前國內(nèi)外普遍采用的方法，該方法在不掌握污染源實時變化的

情況下，以污染物濃度觀測資料和氣象觀測資料為基礎，通過因子初選和相關性

分析，應用逐步回歸法、多元線性回歸分析、自然正交分解、逐步回歸方法等統(tǒng)

計方法，建立大氣污染預方程，并利用該關系對未來的污染物濃度進行預報。隨

著人工智能機器學習技術的不斷發(fā)展，新的統(tǒng)計預報方法也包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡、

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡和決策樹法等。此外，各地應利用本地的實測資料對引進的統(tǒng)計模

型進行訂正，并且隨著城市的發(fā)展、氣候的變化等，要重視對本地化模型的相關

參數(shù)進行訂正，以取得最佳的預報結(jié)果。

統(tǒng)計預報是早前各地空氣質(zhì)量預報最常使用的方法。國外從20世紀60年代

就開始了城市空氣污染預報理論和方法的研究，美國、英國、日本、荷蘭、前蘇

聯(lián)等國家相繼開展空氣污染預報，當時大都采用污染潛勢預報進行定性分析，而

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不給出定量的分析結(jié)果。80年代后，國際上開始致力于定量的空氣污染預報，

包括統(tǒng)計預報和數(shù)值預報。其中，韓國、墨西哥等國家及我國的香港、臺灣地區(qū)

主要采用統(tǒng)計預報模式，美國、荷蘭和日本等則發(fā)展了數(shù)值預報方法（任萬輝等，

2010)。

我國空氣污染預報工作始于80年代，背景、沈陽、蘭州、天津、南京、昆

明、太原等城市環(huán)保局在當?shù)卣闹С窒麻_展了以統(tǒng)計模式為主的空氣污染預

測預報系統(tǒng)的研究工作。根據(jù)2015年各地環(huán)境空氣質(zhì)量業(yè)務工作開展情況的調(diào)

查統(tǒng)計，31個?。▍^(qū)、市）環(huán)境空氣質(zhì)量預報業(yè)務系統(tǒng)中有28個?。▍^(qū)、市）

含有統(tǒng)計預報產(chǎn)品，32個重點城市（省會城市和計劃單列市）業(yè)務預報系統(tǒng)中

有26個城市含有統(tǒng)計預報產(chǎn)品，可見統(tǒng)計預報方法在我國目前的環(huán)境空氣質(zhì)量

預報領域中應用廣泛。

2.4空氣質(zhì)量預報在大氣環(huán)境管理中的作用和意義

開展空氣污染預報工作是加強空氣污染防治，實現(xiàn)環(huán)境綜合管理和決策科學

化的重要手段，是將監(jiān)測信息盡快轉(zhuǎn)化為決策依據(jù)的好形式?？諝馕廴绢A報是一

項復雜的系統(tǒng)工程，是當今環(huán)境科學研究的熱點與難題，通過各類預報方法與手

段相結(jié)合，可對痕量氣體、氣溶膠等多種大氣污染物在城市-區(qū)域-全球尺度下的

不同類型污染過程進行模擬預測研究，研究內(nèi)容涉及氣象、物理、化學等多個學

科，包括宏觀、微觀多種過程，成為當今城市及區(qū)域污染調(diào)控與治理的有效途徑。

通過重污染影響地區(qū)的區(qū)域協(xié)作聯(lián)合管控、優(yōu)良城市的空氣質(zhì)量品質(zhì)管理和

空氣質(zhì)量持續(xù)改善省市的空氣質(zhì)量達標規(guī)劃和成效評估，我國已逐步形成更加精

細化的環(huán)境質(zhì)量管理技術，通過污染規(guī)律的分析、空氣質(zhì)量預報服務、空氣質(zhì)量

趨勢分析服務，作為環(huán)境管理及污染控制的重要技術支撐，在環(huán)境空氣質(zhì)量改善

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中發(fā)揮重要作用。

2016年，杭州G20峰會作為新中國歷史上規(guī)格最高的外交大會，會議期間

杭州市在全國首次開展了PM2.5和O3的耦合預報預警，設計了有序的空氣質(zhì)量

保障機制，并構(gòu)建了預報預警多專業(yè)、多團隊的聯(lián)合工作技術規(guī)程和運行框架。

重大活動環(huán)境空氣質(zhì)量保障的技術體系就此基本形成，并在后續(xù)的烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)大

會、北京APEC峰會、青島上合峰會、武漢軍運會、上海進博會以及成都中日韓

領導人會議等多次重大活動中得到持續(xù)應用和不斷完善。同時，這一技術體系也

伴隨著我國大氣污染防治工作的深入推進而逐步落地業(yè)務化，有效支撐了我國打

好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)和藍天行動保衛(wèi)戰(zhàn)。

隨著城市環(huán)境精細化管理水平的提高，通過科學污染成因研判和精細化環(huán)境

空氣質(zhì)量預報及調(diào)控建議，可為管理部門制定靶向性大氣污染管控措施提供更為

高效的技術支撐。

2.5面臨的主要問題及對策

生態(tài)環(huán)境部在全國范圍內(nèi)設立了6個區(qū)域預報中心，開展區(qū)域尺度的跨省市

空氣質(zhì)量預報工作，但全國尚未有地區(qū)開展局地尺度的跨省市和跨地區(qū)聯(lián)合預報，

長三角一體化示范區(qū)的空氣質(zhì)量預報工作將屬全國首例。此外我國空氣質(zhì)量預報

領域的標準化工作起步較晚，中國環(huán)境監(jiān)測總站于2017年和2018年分別出版了

《環(huán)境空氣質(zhì)量預報預警方法技術指南》和《環(huán)境空氣質(zhì)量預報成效評估方法技

術指南》，對空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作方法和技術進行了規(guī)范和指導；2019年總站

發(fā)布了《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術規(guī)范》，重點針對數(shù)值預報這一技術手段進

行了規(guī)范和要求，但針對空氣質(zhì)量預報的業(yè)務工作，未出臺過相應的技術規(guī)范和

標準。長三角區(qū)域范圍內(nèi)也尚未編制統(tǒng)一的空氣質(zhì)量預測預報技術規(guī)范，僅部分

省和市有內(nèi)部的空氣質(zhì)量預測預報工作方案用于指導預報預警業(yè)務工作的內(nèi)容、

范圍及流程等。因此，有必要對示范區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量預報技術體系進行統(tǒng)一和

14

規(guī)范。

盡管上海市、蘇州市和嘉興市均已開展了多年的空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作，積

累了一定的預報經(jīng)驗，并擁有專業(yè)的預報技術團隊，但由于國家對區(qū)縣層面尚無

開展空氣質(zhì)量預測預報業(yè)務工作的要求，示范區(qū)所涵蓋的青浦區(qū)、吳江區(qū)和嘉善

縣均未開展空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作。因此示范區(qū)的空氣質(zhì)量預報工作基礎較為薄

弱，無法滿足示范區(qū)的生態(tài)環(huán)境管理需求，主要表現(xiàn)為：

一、缺乏統(tǒng)一的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測評價體系。兩區(qū)一縣目前所具備的環(huán)境空

氣質(zhì)量自動監(jiān)測站數(shù)量差異較大，監(jiān)測體系相對較為松散，空間分布較不均衡，

用多少數(shù)量的點位來表征示范區(qū)的空氣質(zhì)量，以及點位選擇的合理性，均未開展

研究分析。同時也需出臺相應的規(guī)范或指南，明確評價示范區(qū)空氣質(zhì)量特征及變

化趨勢的方法，為空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作的開展奠定技術基礎。

二、空氣質(zhì)量預報能力參差不齊。上海市環(huán)境監(jiān)測中心在承擔上海市空氣質(zhì)

量預報業(yè)務工作的同時，也承擔了長三角區(qū)域空氣質(zhì)量的預報工作，具備了較強

的軟硬件實力，并培養(yǎng)了一支高技術水平的預報隊伍。相對而言，蘇州市和嘉興

市的預報資源有限，如何協(xié)調(diào)整合三地的物力和人力，集中力量發(fā)揮最大優(yōu)勢是

開展示范區(qū)預報業(yè)務工作面臨的一大挑戰(zhàn)。

三、示范區(qū)預報定位與機制尚不明晰。示范區(qū)預報的定位將直接影響預報工

作內(nèi)容及未來發(fā)展方向，是介于城市預報和區(qū)域預報之間，或是傾向于兩者其一，

對預報業(yè)務工作的開展有著重大影響。同時，急需明確示范區(qū)空氣質(zhì)量預報的工

作機制，為后續(xù)預報團隊的建立以及業(yè)務工作的啟動奠定工作基礎。

3指導思想和編制原則

3.1指導思想

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為了推進以環(huán)境優(yōu)化促進經(jīng)濟發(fā)展的轉(zhuǎn)變，加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好

型社會，促進人與自然和諧發(fā)展，根據(jù)我國的實際國情，以科學發(fā)展觀為指導，

以提高生態(tài)文明水平為目標，配合新標準的實施，提高環(huán)境空氣質(zhì)量評價的客觀

性、科學性、準確性，以便為環(huán)境管理提供服務和技術支撐，適應環(huán)境管理和污

染控制的需要，最大限度地保護人民群眾健康。

3.2編制原則

我國環(huán)境保護標準制修訂管理辦法規(guī)定了標準制修訂工作遵循的基本原則：

以科學發(fā)展觀為指導，以實現(xiàn)經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展為目標，以國家環(huán)境保護

相關法律、法規(guī)、規(guī)章、政策和規(guī)劃為根據(jù)，通過制定和實施標準，促進環(huán)境效

益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一；有利于保護生活環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和人體健康；

有利于形成完整、協(xié)調(diào)的環(huán)境保護標準體系；有利于相關法律、法規(guī)和規(guī)范性文

件的實施；與經(jīng)濟、技術發(fā)展水平和相關方的承受能力相適應，具有科學性和可

實施性，促進環(huán)境質(zhì)量改善；以科學研究成果和實踐經(jīng)驗為依據(jù)，內(nèi)容科學、合

理、可行；根據(jù)本國實際情況，可參照采用國外相關標準、技術法規(guī)；制定過程

和技術內(nèi)容應公開、公平、公正。

本標準在制訂過程中，主要依據(jù)以下三個基本原則：

（1）明確本標準的適用范圍，既能滿足國家對于預測預報工作的基本要求，

又能突出長三角一體化的特色和亮點；

（2）本標準規(guī)定的內(nèi)容針對示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作提出，應具

備可實施、可操作性；

（3）本標準規(guī)定的基本要求和評估方法等具有可比性和普遍適用性，可進

一步推廣至長三角區(qū)域范圍內(nèi)使用。

3.3編制依據(jù)

本規(guī)范引用下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版

本適用于本規(guī)范。

GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標準及修改單

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HJ633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）

HJ663-2013環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術規(guī)范（試行）

HJ1130-2020環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報技術規(guī)范

4規(guī)范的主要技術內(nèi)容

4.1適用范圍

《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量預報技術規(guī)范》是為了在

示范區(qū)啟動空氣質(zhì)量預報業(yè)務工作而制定，其在內(nèi)容上需涵蓋環(huán)境空氣質(zhì)量預報

的各個方面，為示范區(qū)預報工作提供依據(jù)和方法規(guī)范。

本標準規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量預報的內(nèi)容、方法、步驟、發(fā)布及評估等內(nèi)容，

不僅適用于示范區(qū)的預報工作，也同樣適用于兩區(qū)一縣的預報工作。同時結(jié)合長

三角一體化工作的推進，建議長三角區(qū)域內(nèi)地級及以上城市可參考執(zhí)行。

4.2預報范圍、時效與內(nèi)容

考慮到示范區(qū)在行政區(qū)域上涉及江浙滬的兩區(qū)一縣，擬于空間上體現(xiàn)示范區(qū)

預報工作的精細化，即不僅開展示范區(qū)一體化的空氣質(zhì)量預報，同時開展青浦區(qū)、

吳江區(qū)和嘉善縣的預報工作。目前全國尚未有地區(qū)開展局地尺度的跨省市和跨地

區(qū)聯(lián)合預報，示范區(qū)的空氣質(zhì)量預報工作將屬全國首例。

本標準參照目前國家對城市空氣質(zhì)量預報的時效要求，規(guī)定了示范區(qū)開展

168小時（7天）的逐日定量預報，并進行文字描述，對未來7天空氣質(zhì)量的變

化趨勢及潛在的污染風險進行簡要描述。

據(jù)統(tǒng)計，示范區(qū)兩區(qū)一縣超標日的首要污染物主要為PM2.5和O3，因此本標

準規(guī)定了重點針對上述兩項污染物開展示范區(qū)空氣質(zhì)量預報。預報內(nèi)容包括示范

區(qū)和兩區(qū)一縣PM2.5和O3的日IAQI范圍，AQI范圍，空氣質(zhì)量級別范圍和首要

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污染物，以及空氣質(zhì)量變化趨勢的文字描述及潛在污染過程提示，與國家對城市

空氣質(zhì)量預報要求保持一致。

預報范圍的設定可根據(jù)各地污染變化特點來定，以《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報

技術規(guī)范》（HJ1130-2020）為參考，可設定AQI預報值正負浮動25%為預報范

圍。

4.3預報技術方法

4.3.1數(shù)值預報

4.3.1.1模式基本要求

建立數(shù)值預報模式應考慮空間尺度范圍、空間分辨率、預報時長和預報輸出

時間間隔等基本要求。

（1）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。大陸尺度覆蓋東亞地區(qū)，空間范圍通常為900萬平方公里以上；

區(qū)域尺度覆蓋城市群，空間范圍通常為100～900萬平方公里；城市尺度覆蓋城

市及其周邊區(qū)域，空間范圍通常為100萬平方公里以下。

（2）空間分辨率

環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預報模式計算區(qū)域的水平分辨率，全球尺度不低于經(jīng)度

1°×緯度1°，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5公里×5公里。模式計算區(qū)域的垂直層數(shù)不少于10層，其

中近地面1公里內(nèi)垂直層數(shù)不少于5層。模式污染源清單空間分辨率應與數(shù)值預

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報模式計算區(qū)域的空間分辨率一致。

（3）預報時長

全球和大陸尺度模式計算的預報時長不少于7天；區(qū)域尺度模式計算的預報

時長不少于7天；城市尺度模式計算的預報時長不少于5天。

（4）預報輸出時間間隔

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）規(guī)定，為與環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測

和發(fā)布相匹配，規(guī)定空氣質(zhì)量數(shù)值預報相鄰兩次模擬結(jié)果輸出的時間間隔在1

小時（含）以內(nèi)，保證能夠獲得逐小時環(huán)境空氣質(zhì)量預報數(shù)據(jù)。

4.3.1.2模式運算處理

（1）常用模式

NAQPMS（嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量預報模式系統(tǒng)）是由中國科學院大氣物理研

究所自主研發(fā)的第三代空氣質(zhì)量模式。該模式基于三維歐拉硫化物模式，適用于

多尺度及多物種研究。該模式考慮了沙塵、含碳氣溶膠等大氣氣溶膠成分因素，

同時氣溶膠光學厚度、消光系數(shù)等物理參量也可以通過診斷量的形式給出。目前，

NAQPMS模式己實現(xiàn)在線耦合多尺度多過程數(shù)值模擬，被廣泛應用于多尺度污

染問題的研究。

CMAQ是美國1997年發(fā)布的第三代空氣質(zhì)量模型，它是美國環(huán)保局開發(fā)的

用來模擬空氣質(zhì)量運算的開源項目。CMAQ打破了傳統(tǒng)模式對單一物種的模擬，

提出了“一個大氣”(one-atmosphere)的概念，將復雜的空氣污染情況進行綜合處理，

用于多尺度、多污染物的空氣質(zhì)量預報、評估和決策，是目前國際領先水平的空

氣質(zhì)量模型系統(tǒng)。

CAMx是一個先進的開源光化學歐拉模型，它秉承了“一個大氣”

19

(one-atmosphere)的理念。與其他光化學模式相比，CAMx具有內(nèi)聯(lián)云和氣溶膠調(diào)

整的高級外部光解模型、多地圖投影two-way網(wǎng)格嵌套、多個氣相化學機制選項

等特點，計算效率高、使用靈活。

WRF-Chem模式是由美國NOAA預報系統(tǒng)實驗室（FSL）開發(fā)的，氣象模

式（WRF）和化學模式（Chem）在線完全耦合的新一代的區(qū)域空氣質(zhì)量模式。

WRF-Chem包含了一種全新的大氣化學模式理念。它的化學和氣象過程使用相

同的水平和垂直坐標系，相同的物理參數(shù)化方案；同時，它能夠考慮化學對氣象

過程的反饋作用，如氣溶膠能影響地氣系統(tǒng)輻射平衡，氣溶膠作為云凝結(jié)核，能

影響降水，而氣溫、云和降水對化學過程也有非常強烈的影響。因此，WRF-Chem

能夠模擬再現(xiàn)一種更加真實的大氣環(huán)境。

（2）模式污染源清單前處理

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。排放來源類別包

含電廠、工業(yè)、交通、居民、農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)燃燒、揚塵、天然源等。排放污染物

種類包含細顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化

物（NOx）、一氧化碳（CO）、有機碳（OC）、黑炭（BC）、氨（NH3）、揮發(fā)性

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，包含人口密度、土地利用等空間分配因子和不同類型排放來源的

月變化、周變化和日變化等時間分配因子。依據(jù)化學成分譜對排放污染物進行化

學組成分配。

20

（3）模式氣象預報場前處理

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。

（4）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。初始值指起始時刻模式計算區(qū)域污染物的濃度值，獲取方法有：

①從已獲得的模式輸出或分析資料中提取處理；②大氣化學資料同化；③設置為

缺省值。邊界值指預報時段內(nèi)最外層模式計算區(qū)域邊界上污染物的濃度值，獲取

方法有：①從全球模式的預報結(jié)果中提?。虎谠O置為缺省值。

（5）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

PM2.5、PM10、CO、O3、NO2、SO2等主要污染物濃度的時空分布?？諝赓|(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。氣象條件預報基本產(chǎn)品應包括風向、風速、降水、氣溫、氣壓、相對濕

度、輻射量、云量的空間分布等。

數(shù)值預報模式的實現(xiàn)難度比較大，不僅取決于空氣質(zhì)量模式本身物理化學過

程參數(shù)化方案的誤差，污染源的準確性和氣象模式的預報精度都會對數(shù)值結(jié)果產(chǎn)

生誤差影響，但是該方法具有科學性強，信息豐富，可在一定程度上反映真實的

21

大氣物理化學過程，避免了人工方法的主觀判斷誤差，在大尺度環(huán)境空氣質(zhì)量的

預判中準確度相對較高，是空氣污染預報的發(fā)展方向。

4.3.1.3基于多模式的最優(yōu)化集成方法

將不同模式、不同區(qū)域、不同時效的預報均看做不同的模式。假定概率預

報中的模式成員有M個，組成一個M維的向量，共有M中可能的選擇，用M

個參數(shù)來表示每個模式與觀測最為接近的概率：

1M

?…?

?

??1

?=?

?2

…?

通過廣義的現(xiàn)行模式，可以得到最終??的概率輸出結(jié)果：

1

e?xp(?)

?