2021-06-30 13:00:51 | 人围观 | 编辑：noble
谢谢邀请，今天上午刚开完组会，就看到这个题目，难得有点儿时间来答。
这个题目还算是挺大的，估计需要较多时间才能答得比较全面。
毕竟对这块儿的了解还不太够，大家凑合看哈。
对于TL;NR用户，我建议大家可以看看未来天气预报（中国天气网-专业天气预报、气象服务门户），然后再看看今天环保部公布的数据如何(113.108.142.147:20035/emcpublish/)，就很可以进行一次非常主观的空气污染预报啦。
最近12月初江浙沪的大规模PM2.5污染，也就是雾霾事件又一次给大家敲响了警钟。街上带上3M牌儿N95的口罩似乎逐渐成为一种潮流空气污染，连南京的模特走秀也不忘带上——实际上，在空气污染的范畴中，除了PM2.5，还有臭氧，氮氧化物，二氧化硫，挥发性有机物等各种污染成分。这些成分会对人体健康产生或直接或间接，或显著或潜在的威胁，严重情况下甚至会造成人员的死亡。在这样的背景下，及时对空气污染进行预报预警，就显得尤为重要了。同时这里要注意，空气污染是对多个成分进行的预报，而这些成分之间是相互联系相互作用的。
我们是如此迫切地需要知道我们到底何时能够摆脱雾霾困扰，而何时下一次这漫天寂静岭般的场景又将出现……这预报，又该怎么做？我想大家对于气象局环保局每次面对霾都说“冷空气即将到来，污染状况将得到好转”已经开始厌烦了吧？可惜的是，若是想迅速解决这大气中的颗粒物，还真只能靠上天恩赐的大风或者降水。因此，大家可以想象到，对于污染的预报，很大程度上会与气象预报有关。实际上在现有的污染预报中，大多采取现有污染观测加上对未来气象条件的预测相结合的方法。这个方法大多是通过数值模式去实现的。直白一点说，就是我知道我们这个地儿未来几天的风往哪儿吹，温度几何，湿度多少，太阳辐射怎么样，然后我看看今天的污染物浓度是怎么样的，那么输送情况我估计能预计了；其中的化学过程，也会放到模式中去进行模拟，有多少氮氧化物转化成硝酸盐，有多少二氧化硫转化成硫酸盐……这一切的一切，都会利用数值模拟的方式求解，然后可以得到未来几天污染物的趋势乃至空间分布等。我们知道现在的情况，利用已有的知识便可以知道未来变化的规律了！
嚯嚯，听上去实在厉害，颇有几分胸中包含宇宙，未出房一步便已知天下几何的气概呀。不过可惜的是，由于大气科学中各种方程难以求解，我们只能不断用近似的方法去进行运算……当然，天气预报的数值预报结果已经较为准确了，但是到了污染预报里面，需要考虑的东西实在太多。比如这化学物质反应，稍微好一点的化学箱体模式模型里面会有数万个方程！而我们现在常用用的结合了污染物的模型，比如CMAQ以及WRF-CHEM等，实际上包含的化学都非常简单，远远未能完全考虑大气中的实际情况。
那么是不是说这模型就不能用了呢？当然不会的，因为不管实际情况怎么样，生成污染物的最主要的途径毕竟就那几个，不管怎么样，模式模拟的结果都代表现有的我们对污染的理解所得到的结果。如果结果不对，那么就是这个模式（代表general的概念）可能哪儿出错了。影响这些的因素很多，比如大模式里面不可能加入特别精细的地形，比如排放的预测是未知的空气污染，指不定哪天就有工厂偷排或者某处偷偷烧秸秆，又比如有可能污染物的观测本身就是错的！
因此在数值模拟的基础上，非常有必要加入我们对过去污染的统计以及经验性的调整。各类因素，比如本地的污染排放是什么类型，在过去的污染事件中，是如何变化的，什么样的天气型下容易出现哪一类型的污染，这些都对预报有着极大的辅助作用。(插一个个人感受：这些东西说实在的，真不算什么science，但是在研究的过程中，容易有很多科学发现。比如我们烧秸秆，会造成影响城市的严重污染，大量的颗粒物会影响太阳辐射，进而影响边界层结构，导致大气更稳定，导致实际气温比预报有较大的降幅，乃至将本来在当地下的降水给“推”到外面了。我说的这个就是去年6月10日在南京发生的一个个例，啊，扯远了……)
污染预报是一个需要一定时间的研究作为基础才能初步建立，然后再进行努力不断改进的事情。这方面，我们还刚刚起步，预报结果可以说是很糟糕的。举个例子，对于大气污染的预测，我们需要的观测资料，除了各个气象站的常规气象参数，大气化学成分的观测等，还需要卫星的监测资料，各个地区的污染排放资料等等……其难度之大可想而知。我前两天看新闻，说南京或迎7级大风，空气质量或达优——结果当天上午风没那么大，污染后来继续加重了——接下来一天新闻又说未来扩散条件较差，污染情况不容乐观——结果那天晚上刚好又来了风，吹散了雾霾……你也许会说：“这也太不靠谱了吧！我酷炫的完全防护口罩完全就错过了闪亮登场的时间啊！”不过说实在的，这预报大体上也不算错，就是发报道的给公众的传达的概念并不与公众的预期相符，或者说时机不太对。那这不就正好比妹子生病你不去陪一样么，她需要的时候你不在，那补救起来就很难了。这方面，发达国家走在我们前面太多了——例如【AIRNow】这个美国政府网站，它是由美国EPA联合NOAA，NASA等众多重量级机构，以及各个地方的环保气象部门共同联合协作来进行的，经过了非常长时间的发展才逐步达到今天的规模以及质量。与之相比，我们还有很长的道路要走啊！不过我相信，这些都只是时间问题。
最后发一下感慨，大家要建立起相互信任的氛围啊！之前南京有人发布消息说12月初的PM2.5浓度值是网上公布的两倍之多，引起了大范围的转载。而其唯一的证据就是一个所谓的便携仪器的照片。虽然预报可能还不太准，但是网上公布的观测数据基本上是观测仪器直接联网上传的，谁费那功夫去调？调来干啥子？咋不直接调个空气质量优咧？
好啦，环保之路漫长，与君共勉！晚安！
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