中文科技期刊数据库Ｉ文摘版）自然科学 技术应用 ２０１５年４月 ・１４３・ 天津空气质量客观预报系统的设计和实现 朱雅楠 蔡子颖 姚青 １．天津市天房科技发展股份有限公司，天津３０００００ ２．天津市气象科学研究所，天津３０００７４ 摘要：大气环境是人们日常关心的重要问题，利用计算机技术提供客观空气质量预报产品，有助于帮助预报员分析未来 空气质量的变化趋势，提高预报的客观性和准确性。本文介绍了天津空气质量客观预报系统的设计和主要功能，该系统包含大 气化学数值模式预报模块、天气模式污染气象诊断预报模块、统计预报模块、后台数据库模块、显示平台模块，提供未来９６小 时客观空气质量预报产品，系统构建运用了多种计算机语言和技术，最终通过Ｂ／Ｓ结构显示平台为预报员提供网页浏览的空气 质量客观预报产品。 关键词：数值模式；空气质量；Ｂ／Ｓ结构 中图分类号：Ｑ９３８．１＋４ 文献标识码：Ａ 前言 文章编号：１６７１．５５７８（２０１５）０４．０１４３．０１ ２．２天气模式污染气象诊断预报模块核心结构和功能 天气模式污染气象诊断预报产品主要实现天气数值模式在 空气质量预报功能的延伸，通过天气模式提供的风、温、湿度、 气压、垂直廓线等信息，在一定诊断公式的基础上，开发污染 气象预报产品。模块输入数据为二进制的格点数值预报天气产 品，输出产品中间转化程序采用ｆｏｒｔｒａｎ和ｊａｖａ混合编写，产 品提供两种形式，一类数据为天气分析软件ＭＩＣＡＰＳ可以识 别的格点文本数据，一类数据进入数据库，由网页最终调取。 ２．３统计预报模块核心结构和功能 统计预报模块实现天气数值模式到空气质量预报产品的转 化，通过调取天气模式气象资料，采用逐步回归和滑动预报技 术，建立统计公式，最终形成天津地区空气质量预报产品。主 要输入数据包括：２米温度、露点温度、海平面气压、１０米风 速、相对湿度、边界层高度，主要输出数据包括，空气质量指 数、ＳＯ２、ＮＯ２、ＣＯ、ＰＭ２．５、ＰＭ１０、Ｏ３质量浓度 ３显示平台和数据的建设 ３．１后台数据库核心结构和功能 后台数据库采用ＳＱＬ，主要实现大气化学数值模式预报 模块、天气模式污染气象诊断预报模块、统计预报模块数据存 储，以及前台网页数据调取。 ３．２显示平台模块核心结构和功能 显示平台采用Ｂ／Ｓ结构，用户可以通过网页调取数据和图 片，包括大气化学数值模式预报产品、天气模式污染气象诊断 预报产品、统计预报预报产品。 ３．３分级管理 系统设计也采用分级管理的方式，环境气象综合业务平台 采用分级管理设计，对于客观数值预报系统，作为一般内网用 户可任意浏览，核心用户可以浏览到部分交互界面，如空气污 染气象条件潜势预报，预报员用户可以通过网页完成客观预报 调取，检验、主观预报制作，资料下载模块，在本文中，暂且 先介绍空气质量客观预报系统部分，环境气象其它模块在以后 论文中予以介绍。 ４结语 本系统的研究，实现了空气质量客观预报的系统，流程化， 利用计算机技术实现数值模式的自动运行，诊断产品的自动计 算，统计产品自动生成，并实现上述产品的自动入库存储，通 过Ｂ／Ｓ界面设计，实现了产品和预报员的无缝连接，显示方式 多样，产品丰富，为开展空气质量预报技术提供支撑。 参考文献 近年来，空气污染日益严重及霾、沙尘天气频繁出现，己 严重影响到人民群众的健康，受到各级和气象部门的高度 关注，党、及地方把改善空气质量、控制空气 污染作为重要任务。做好空气质量的预报预测工作，成为当前 气象部门和环保部门落实大气污染十项防治措施，提高和改善 群众生活水平的重要举措。 １总体设计 天津空气质量客观预报系统是环境气象综合业务系统的一 部分，主要提供空气质量客观数值预报，在天津市气象局内网 中，一般用户可以浏览。核心模块包括：大气化学数值模式预 报模块、天气模式污染气象诊断预报模块、统计预报模块、后 台数据库模块、显示平台模块。其中显示平台采用Ｂ／Ｓ结构， 开发语言采用Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ，用户可以通过浏览器获取最终需要 产品。 ２数值预报系统和诊断产品开发 ２．１大气化学数值模式预报模块核心结构和功能 大气化学数值模式主要提供天津及周边地区空气质量指 数、ＳＯ２、ＮＯ２、ＰＭ２．５、ＰＭ１０、ＣＯ、Ｏ３质量浓度、能见度 和霾等级等预报产品，每日运行两次，预报时效９６小时，模 式水平分辨率１５ｋｉｎ，水平网格１２１ １２１，垂直网格３１层，以 ＷＲＦ／ｃｈｅｍ３．４版本为核心构建。 模式运行环境ｌｉｕｎｘ，运行需求环境软件包括ｉｆｏｒｔ， ｎｅｔｃｄｆ￣排放源采用清华大学２０１０年排放源清单编制，在 ｗｉｎｄｏｗｓ环境下生成，采用Ｆｏｒｔｒａｎ和ＭＡＴＬＡＢ语言混编。模 式定时运行提交ｃｒｏｎｔａｂｌ，运行脚本采用ｓｈ脚本，包括如下 部分：ｇｆｓ的下载（ｊａｖａ，ｗｉｎｄｏｗｓ环境），气象资料处理（核 心程序ＷＰＳ，ｓｈ脚本），主模式（核心ＷＲＦ／ｃｈｅｍ３．４，ｓｈ脚 本），数据处理（核心程序ｒｅａｄ ｗｒｆ ｎｃ、ＡＲＷｐｏｓｔ，ｓｈ脚本， ｆｏｒｔｒａｎ程序），绘图（ｇｒａｄｓ，ｓｈ脚本）。 ‘ 表１主要输入产品和主要输出产品 标识 Ｈｅｉｇｈｔ ＰＢＬＨ ＰＳＦＣ Ｑ２ 主 ＲＨ 要 Ｓｌｐ 输 Ｓｗｄｏｗｎ 入 产 Ｔ２ 品 Ｔｃ 物理含义 高度 边界层高度 标识 ｌｏｓ Ｔｆ 物理含义 理查森数 通风系数 地面气压 Ｚｗ 紫外辐射 比湿 １１（ 温度层结 相对湿度 主 Ｗｐｓｄ ｓｍ 边界层风速 海平面气压 要 Ｊｗ 静稳指数 地面辐射 输 出 Ｓｉｐ２４ ２４ｄｘ时变压 ２米温度 产 Ａｐｍｅ 空气污染气象条件 位温 品 Ａｓ 大气稳定度 ［１］《大气污染防治法（修订草案）》公开征求意见［Ｊ】．印刷技术， ２０１４，Ｎｏ．６５６（２０）：５． Ｔｄ Ｕ Ｖ 露点温度 Ｕ分量分速 Ｖ分量分速 Ｓｕｎ Ｔｃ８５０ Ｔｃ１０００ 太阳高度角 ８５０．１０００温差 ９２５．１０００温差 ［２］关于印发《大气污染防治行动计划实施情况考核办法（试行） 实施细则》的通知［Ｊ］．广西节能，２０１４（０３）：７－１４． ［３】王占山；李晓倩；王宗爽；武雪芳；车飞；聂鹏；空气质 量模型ＣＭＡＱ的国内外研究现状［Ｊ】．环境科学与技术，２０１３ （０１）：３８６．３９１． Ｗ Ｗｓｐｄ Ｗ分量分速 风向 ＵｖｌＯ Ｌｏｓ２ ｌ０米风速 整体理查森数
