4 城市空气质量预报模式的研制

    欧洲国家没有联合研制中尺度气象模式，也没有联合研制城市空气质量预报模式，因此,在这2个领域的进展赶不上美国EPA。EPA研制的第3代空气质量预报模式水平很高，我们已在“一种多选择的空气质量预报模式”中进行了详细的介绍（见《重庆环境科学》），为节省篇幅，这里不再进行讨论。

欧洲各国的空气质量预报模式是比较多样化的，这在一定程度上也跟各国对空气质量预报的要求不同有关，也许这也是欧洲没有在城市空气质量预报模式上进行联合研制的原因之一。如比利时空气质量很好，它只有一个污染预报模式，即臭氧浓度预报模式。而意大利的空气质量就不如比利时那么好，相应地污染预报模式就比较多，主要的有10多种，且种类齐全，扩散模式、化学模式和空气质量信息系统都有。

现时的欧洲空气质量预报模式大致分3类。第1类是无化学反应的预报模式，它主要由扩散模式和统计模式组成。扩散模式是根据污染物在大气中的扩散来作预报，最简单的是挪威用的高斯扩散模式，此外还有丹麦用的三维拉格朗日输送模式、意大利用的城市尺度大气扩散模式和丹麦用的高分辨有限区域示踪物模式等。统计模式是利用气象场参数，主要是大气边界层一些气象参数与污染物时空变化的统计关系来作预报。统计模式类型很多，如法国的神经网络模式，意大利预报NO2污染的SMA-ARPA业务统计模式，及匈牙利的化学质量平衡模式等，其中神经网络模式很有创意，发展很快。一般来说，在欧洲空气质量较好的国家（如芬兰、比利时和英国），基本上用的都是无化学反应的预报模式。第2类是既考虑气象场的影响又考虑污染物化学反应的化学预报模式。意大利和西班牙有许多化学预报模式。例如，用于意大利Bologna区的光化学欧拉模式和光化学箱式模式，考虑了云雾化学过程的大气化学模式STEM-Ⅱ；西班牙变格点的城市空气污染预报模式UAM-V和西班牙的三维光化学扩散模式MARS等。一般来说只有在大工业区才研制化学预报模式。如意大利的化学模式基本上只用于它的北部地区，其北部地区的工业占了意大利工业的80%以上。第3类是空气质量信息系统。简言之，所谓空气质量信息系统，是将与空气质量有关的资料系统、预报模式、预报系统、决策系统和评估系统等有机地结合在一起。如系统中可以包括各种尺度的气象资料和“预处理”模式，及将“预处理”结果输入各种空气质量预报模式的系统模块。系统可以按用户的需求将“预处理”的结果输入用户所需用的模式，得到用户所需的结果。不难看出，建立空气质量信息系统是一个方向，它是多选择多用途的，而且使用方便。EPA的空气质量预报模式Models-3，就是空气质量信息系统的典范。在欧洲已有很多国家建立了空气质量信息系统，如挪威建立的称作AirQUIS的系统。此外，丹麦建立的系统称作丹麦大气化学预报系统DACFOS；芬兰建立的系统称作空气污染信息系统API-FMI；而意大利则加了“控制”二字，称作空气质量控制信息系统ATMOSFERA,主要为罗马服务。

无论是气象模式还是空气质量预报模式，更新换代都十分快，这与计算机和信息系统的发展紧密相关，一般来说5年左右就要换代。所以上述所有欧洲各国现在正在使用的模式都是近几年研制或引进的。

5 欧洲城市大气污染研究的目标

　　2000年6月，COST715的参加国在捷克首都布拉格举行会议。会上各参加国代表对城市大气污染研究目标都发表了自己的看法，从这些看法中我们大致能看到欧洲大气污染研究的发展趋势。需指出的是由于会议议题所限，下面所列出的研究目标都与气象相关。

　　（1）要增加高分辨的气象资料和空气质量的监测，特别是在城区。要增加观测项目，例如辐射和近地层湍流通量的观测。为此要添置和研制新仪器，其中特别讲到了风和温度的垂直廓线仪。

　　（2）开展城市污染气象学的研究。广义地说城市是污染物的缓冲区（Buffer），城市内污染物浓度的演变，不单受城市大气边界层内气象条件的影响，还受城市内建筑物、植被和地形的影响及两者的共同影响。但迄今为止，即使对城市大气边界层的气象条件，也不是研究得很清楚，其原因之一是缺乏观测资料。城市污染气象学研究的重点是将城市的影响参数化。

　　（3）在现有的条件下大力发展“预处理”研究。现在所选的用于空气质量预报的大气边界层的气象参数，多数是参照Monin-Oberkhov相似理论选定的，所选参数是否合适和是否足够，都需进一步评估。

　　（4）在欧洲一般是在冬季高压控制的形势下容易出现污染超标的情况。对污染物超标的气象条件，及在什么情况下容易吸入悬浮的易吸入颗粒物（SIP），要作进一步的研究，以便能对污染超标事件预先作出警告。

　　（5）发展空气质量的预报模式特别是化学预报模式，提高高分辨有限区域数值预报模式（HIRLAM）及先进的中尺度气象模式的作用。　

    （6）研究何种模式对本国和本地区是最适合的。欧洲城市大气污染的研究除了着重于对本地区空气质量的监测、预报和控制之外，近年来还广泛进行了与除欧洲国家之外的其它国家的国际交流与合作，象在中国和埃及等国都有一些合作项目。

6 结语

以上对欧洲部分国家城市大气污染研究的进展进行了简单的介绍。不难看出，有很多先进经验是值得我们借鉴的。例如合作研究，这种方式可以把人才和资金集中使用。另外，在气象站增加边界层的观测项目，也是“投资小见效大”的一个有效措施。至于他们提出的一系列城市大气污染研究目标也有很重要的参考价值。

7 参考文献

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10 Schayes G. Meteorological aspects of air quality modeling journ Of  syst. Analysis and Modeling Simulation(SAMS), 1998,32:123～133.

    第一作者蒙伟光，男，1962年生，1983年毕业于中山大学，现为在读博士生，高级讲师。该文作者还有中山大学的林文实、范绍佳、王安宇及广东省环境科学研究所的钟流举和于群。

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