霾預(yù)報(bào)是咋來的

郭起豪

“太可怕了，中央氣象臺(tái)又發(fā)霧和霾預(yù)警了，這都整個(gè)有一周時(shí)間了。”“看了預(yù)報(bào)，京津冀又有霾了！”“現(xiàn)在怎么好多地方都在發(fā)霾預(yù)報(bào)？”今年以來，我國(guó)多地遭遇“霾”伏，霾預(yù)報(bào)預(yù)警信息與公眾的距離越來越近。但是，許多人都很好奇或并不知道霧、霾預(yù)報(bào)和空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)是如何做出來的。

精準(zhǔn)預(yù)報(bào)明天刮不刮風(fēng)、有沒有暴雨、冰雹會(huì)不會(huì)來，都得依靠最基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。事實(shí)上，霧、霾的預(yù)報(bào)也不例外。通常，天氣預(yù)報(bào)員在做霧、霾天氣預(yù)報(bào)時(shí)首先必須掌握一般的氣象要素?cái)?shù)據(jù)，包括溫度、濕度、降水、邊界層特征量實(shí)況演變及其他參數(shù)，用以確定是否會(huì)出現(xiàn)霧、霾及沙塵，這部分?jǐn)?shù)據(jù)主要靠布設(shè)在各地的氣象觀測(cè)基本站來采集，同時(shí)參考?xì)庀笮l(wèi)星遙感數(shù)據(jù)。

對(duì)于氣象觀測(cè)基本站，我們很多人都很熟悉，那里有百葉箱，有風(fēng)向風(fēng)速儀，有雨量筒，等等。布設(shè)在天上的氣象衛(wèi)星，就像是“千里眼”，實(shí)時(shí)緊盯著風(fēng)云變化，其“蛛絲馬跡”隨時(shí)都會(huì)被掌握。截至目前，在軌運(yùn)行的“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星共7顆。到2020年，我國(guó)還將發(fā)射10顆氣象衛(wèi)星，其中包括“風(fēng)云二號(hào)”和“風(fēng)云三號(hào)”的后續(xù)衛(wèi)星及我國(guó)第二代靜止氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”。

不過，預(yù)報(bào)霾所需的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不只需要來自氣象站和氣象衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)，還必須要有大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)，包括PM2.5、PM1、氣溶膠等。氣象部門在全國(guó)范圍內(nèi)設(shè)有約80個(gè)監(jiān)測(cè)站，可以采集這方面的數(shù)據(jù)。此外，預(yù)報(bào)員還會(huì)參考中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站空氣質(zhì)量發(fā)布平臺(tái)上的相關(guān)數(shù)據(jù)。

相關(guān)數(shù)據(jù)采集到位后，重頭任務(wù)是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析。中國(guó)霧霾數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)在其中承擔(dān)了重要角色。該系統(tǒng)由中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心負(fù)責(zé)運(yùn)行和維護(hù)，產(chǎn)品由中央氣象臺(tái)具體應(yīng)用；可以很好地耦合氣溶膠模式和大氣模式，對(duì)于氣壓、風(fēng)速、空氣濕度等實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，而輻射、季風(fēng)、氣候模式等因素也會(huì)被考慮進(jìn)去。從目前效果來看，中國(guó)霧、霾數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)給出的數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)果在較大范圍霧、霾過程預(yù)報(bào)中，準(zhǔn)確性是有所保障的。此外，各省、市、縣的氣象部門還配合使用一些區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)模式。

事實(shí)上，空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)主要是預(yù)測(cè)污染物的稀釋、擴(kuò)散條件。通常，較強(qiáng)的一股氣流可以將污染物迅速吹散，明顯的降水也可能清除霧、霾；而在冷空氣較弱、氣壓較穩(wěn)定的情況下，霧、霾則不易消散。此外，氣溶膠濃度與相對(duì)濕度對(duì)霧、霾生成與持續(xù)，也至關(guān)重要。

在獲得一般氣象要素、大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)值預(yù)報(bào)模式運(yùn)行結(jié)果后，從事霧、霾領(lǐng)域研究的科學(xué)家或天氣預(yù)報(bào)員會(huì)充分考慮高、低空大氣環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)、冷空氣活動(dòng)、地面大氣壓場(chǎng)的變化等。他們還會(huì)根據(jù)發(fā)生霧、霾及空氣污染區(qū)域的具體情況進(jìn)行進(jìn)一步研判，才能最終做出預(yù)報(bào)。不過，空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)，歸根結(jié)底是要服務(wù)重污染天氣預(yù)報(bào)預(yù)警。當(dāng)某個(gè)地區(qū)可能出現(xiàn)重污染天氣時(shí)，當(dāng)?shù)貧庀笈c環(huán)保部門將聯(lián)合進(jìn)行會(huì)商分析，并根據(jù)會(huì)商情況發(fā)出重污染天氣預(yù)警。

不過，必須承認(rèn)的是，與常規(guī)天氣預(yù)報(bào)比，霧、霾及空氣污染氣象條件預(yù)報(bào)難度無疑更大。霾預(yù)報(bào)難主要是因?yàn)椋忽埠挽F一樣，主要發(fā)生在大氣的淺層，下墊面條件非常復(fù)雜，影響因素眾多，預(yù)報(bào)難度非常大；天氣預(yù)報(bào)是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，數(shù)據(jù)主要來源于高空，這必然會(huì)影響霾的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率；在霾的預(yù)報(bào)中，對(duì)于水汽凝結(jié)的臨界點(diǎn)很難把握，因?yàn)榕R界點(diǎn)的變化常常是在誤差范圍以內(nèi)的。當(dāng)然，目前我國(guó)有經(jīng)驗(yàn)的霾預(yù)報(bào)專業(yè)人才匱乏，是霾預(yù)報(bào)研究發(fā)展受阻的一個(gè)重要原因。