中国环境监测总站：京津冀及周边区域空气质量预报业务系统平台

　　（一）基本情况

　　1. 成果概述

　　中国环境监测总站完成“京津冀及周边区域空气质量预报业务系统平台”建设，搭建成依托于175万亿次/秒运算速度的高性能计算机集群的空气质量多数值模式集合预报系统，形成京津冀及周边区域包含常规六种大气污染物浓度的未来七天空气质量形势业务预报能力，并具备污染物来源追因、监测数据准实时同化、污染源应急减排情景模拟等功能，是目前国内空气质量预报领域最全面、最综合的预报业务系统。经过多年探索与发展，京津冀及周边区域空气质量重污染过程预报准确率接近100%，代表城市级别预报准确率高于75%，在国内外均处于领先水平。该系统提供的众多丰富全面的预报产品和高水平、精确化的区域空气质量预报结果，为京津冀及周边区域大气污染精准化管控、区域空气质量持续改善和《大气污染防治行动计划》考核目标的实现提供了强有力的技术支持。

　　2. 成果实施主体、服务对象及适用场景

　　该成果的实施主体为中国环境监测总站，服务对象包括环境保护管理部门、各区域、省市环境空气质量预报业务部门和社会公众。每日向环境保护管理部门提供京津冀及周边区域形势预报信息、重污染预警提示信息等预报技术服务产品；依托全国预报产品交换系统平台，每日向全国各区域、省、市提供空气质量业务预报指导产品；依托全国空气质量预报信息发布系统，每日为公众提供区域预报信息和重污染预警信息产品。

　　3. 成果方案

　　该平台以现有的包括城市空气自动站、国家区域空气站、国家大气背景站的国家环境空气质量监测网络的实时监测数据为基础，以动态更新的污染源清单为驱动，建立具备大气化学实时观测资料同化系统、多模式全耦合空气质量数值预报系统、大尺度范围污染过程预报预警与污染源贡献追因产品应用系统、可视化业务会商系统和预报信息发布系统的预报预警平台。

　　综合以上优质数据资源和国内外先进预报技术，平台实现了以新标准规定下常规六种污染物（PM2.5、O3、PM10、SO2、NO2、CO）为关键指标的京津冀及周边区域未来7天空气质量业务预报，引领了我国“国家-区域-省级-城市”四级空气质量业务预报体系的迅猛发展，填补了国内空气质量预报业务体系和技术体系空白，为环境管理部门综合决策和重污染天气预警应对提供及时、有力的技术支持。

　　4.实施情况和主要特点

　　该系统平台依靠大规模并行计算和大数据存储的高性能计算集群为支撑，具备数值模式集合预报、实时监测数据同化、污染过程分析、源识别和源追踪等技术手段，实现大气污染来源和污染贡献的快速诊断。

　　采用数值预报结合统计预报的集合预报的方法。为提高预报准确率，利用大气化学监测资料同化系统滚动改进模式预报初始场；利用集合预报方法，发挥多模式和多方法集成优势，应用集合统计方法生成最优预报。

　　（二）成果创新性

　　创新在京津冀及周边区域开展空气质量新标准实施后的区域环境空气质量预报业务平台，实现了以新标准常规六种污染物（PM2.5、O3、PM10、SO2、NO2、CO）为关键指标的京津冀及周边区域未来7天空气质量业务预报，形成环境监测系统新的核心业务。形成多项业务指导性的技术指南和专著，有效保障全国预报体系规范化建设，避免各地不规范建设导致的信息联网和产品交换共享等问题，减少重复建设，有效整合全国各地建设成果，高效发挥全国联网倍增社会经济效益。

　　创新在京津冀及周边区域开展基于“五步法”的空气质量预报工作流程，通过培训交流的方式在全国范围内推广应用，并同时带动全国环境监测系统空气质量预报员人才队伍建设，有效指导系统内成员单位开展辖区空气质量预报业务，为大气污染防治和环境质量达标管理提供技术支持。

　　创新应用数值预报和集合预报技术开展新标准下的PM2.5和O3业务预报，在预报方法、预报模型、大气污染监测资料同化、模式污染源清单编制、污染机理、污染源追因、公共服务、业务体系方面实现集约化技术创新，达到全国环保领域一流的应用技术水平，有效提高中国环境监测总站和全国环境监测系统整体专业竞争力，集成各方优势资源，形成综合倍增的科研应用和高效社会经济效益。

　　（三）成果实效性

　　目前该平台已经在中国环境监测总站应用近3年，平台生成的预报指导产品已经向全国各级环境保护预报业务部门每日推送，支持京津冀及周边区域重污染预警应急响应、大气污染防治及其环境管理需求。

　　自2013年10月以来，中国环境监测总站开展的空气质量预报业务工作发挥了必要和重要的管理支撑作用，为社会公众和管理部门提供了重要的环境空气质量变化信息，为政府采取预警应急措施提供了必需的信息服务和管理依据，为重要活动（“两会”、北京APEC、南京青奥会、南宁东盟博览会、北京9.3抗战胜利日阅兵活动、郑州上合组织峰会、乌镇世界互联网大会、杭州G20峰会、北京一带一路峰会、十九大、厦门金砖国家峰会）、重要节假日（春节、国庆节）和大范围、长时间、区域性污染过程提供了关键的国家预报指导产品和预测服务，有力地支持和完成空气质量保障服务。

　　（四）成果可推广性

　　平台可提供包括环境空气质量预报预测、区域连续重度污染预警、应急预案技术支持、空气达标管理技术支撑等预报技术产品，为环境管理部门重污染预警和应急管理提供重要技术支撑，为重要节假日和重大活动空气质量保障提供技术保障。多年积累的系统平台能力建设和业务预报实践经验、凝练的环境空气质量预报技术指南和技术规范可为全国环保系统开展空气质量预报提供技术培训和技术参考。