完成单位： 天津市生态环境监测中心

南开大学

天津市气象科学研究所

项目负责人：陈魁

完成时间：2014年10月-2016年9月

项目编号：14ZCDGSF00027

一、立项背景：

2012年以来，京津冀区域空气重污染过程频发，引发公众对空气质量的空前关注。为科学准确反映和评估环境空气质量状况，2012年2月29日，国家正式发布新修订的《环境空气质量标准》（GB3095-2012），增加O₃和PM_2.5污染物控制标准，加严PM₁₀、NO₂等污染物的限值要求。面对新的环境形势，传统的以API预测为基础的空气质量预测模型无法预测PM_2.5及O₃，无法适应新的环境空气质量标准及环境管理需求，开发适应于新环境空气质量标准和管理需求的空气质量预测预报模式已势在必行；2013年9月10日，国家发布《大气污染防治行动计划》，明确要求各地建立监测预警应急体系，开展空气质量预报预警工作，妥善应对并逐步消除重污染天气；2013年9月28日，天津市政府印发《天津市清新空气行动方案》，要求建立重污染天气监测预警体系，加强重污染天气预警研究，制定监测预警方案，完善空气质量监测预警系统，不断提高空气质量预测预报的准确性。

基于以上背景，为适应新的环境形势，响应《大气污染防治行动计划》和《天津市清新空气行动方案》要求，由天津市科委立项，天津市生态环境监测中心联合南开大学、天津市气象科学研究所开展美丽天津重大工程项目《基于数值模式的重污染天气预警系统技术研究》，为天津市重污染天气预测预警提供技术支撑。

二、研究内容：

基于天津市污染和气象长期观测资料，系统研究天津市重污染天气特征，建立重污染案例库和重污染天气概念模型；开展不同季节大气污染物浓度、二次粒子反应强度及气象条件研究，确定影响二次颗粒物生成潜势的主要因素，估算不同季节、不同天气状况下二次颗粒物气态前体物的转化程度；开展天津市数值模式进行优化及本地化研究，构建基于NAQPMS模式、CMAQ模式、CAMx模式和WRF-Chem模式的多模式数值预报系统，形成完善的天津市重污染天气预报预警体系，实现天津市未来5-7天的空气质量预报预测，重污染天气过程预报准确率达90%以上，并通过GIS平台、手机APP等多种以上发布渠道发布预报信息。

三、主要创新点：

1、基于气象、环境要素的综合外场观测，建立天津市重污染的天气概念模型和污染案例库，确定不同季节及不同天气下二次颗粒物生成潜势经验系数。

2、首次利用系留气球观测手段开展大气污染物垂直观测研究，研究天津市不同季节大气污染物垂直分布特征。

3、开展数值模式本地化研究，构建多模式集合预测预报系统，建立基于多模式数值预报的重污染天气预警系统，形成完善的天津市重污染天气预报预警体系。

四、取得的成果及水平：

项目研究获得授权专利3项，软件著作权4项，发表论文22篇（其中SCI收录6篇，核心期刊10篇），专著1部，培养研究生5人，在我市大气污染防治方面产生了明显的社会、经济、环境效益。研究成果达到国际先进水平。

五、成果推广：

研究成果已广泛应用于天津市重污染天气预警和应急响应、京津冀区域应急联动以及多项重大活动空气质量保障工作。我市空气质量预报准确率明显提高，24小时预报准确率由44.6%提升至72.3%，重污染天气预报准确率达90%以上，实现未来5-7天空气质量预报预警，并通过GIS平台、手机APP等6种渠道发布预报预警信息，保障公众知情权，为公众出行提供科学指导。2015年以来成功指导天津市重污染天气预警20余次，多次为京津冀区域重污染预警应急响应联动提供参考；圆满完成了APEC会议、九三阅兵、一带一路峰会、达沃斯论坛、第十三届全运会等重大活动空气质量保障任务；持续为天津市大气污染防治，污染源减排评估提供针对性指导服务。

六、成果意义：

项目的实施为多项国际、国内高级别重大活动空气质量提供重要保障，用积极的行动和优良的成果展现了我国大国风采，提升了国家国际形象，大大增强了政府和老百姓对未来空气质量改善的决心和信心；改进目前“一刀切”的管控方式，将环境效益和经济效益结合起来，最大程度化解环境改善与经济发展之间的矛盾，体现了既要绿水青山，也要金山银山的思想；从环境空气质量上看，2013年至2017年，天津市空气质量达标天数显著增加，从2013年的145天增至2017年的209天，增加64天；重污染天数明显降低，从2013年的49天降至2017年的23天，减少26天，主要污染物年均浓度均显著下降，PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂分别下降35.4%、37.3%、72.9%、7.4%；其中SO₂下降幅度最大，2017年年均浓度首次降至20微克/立方米以下。