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守護(hù)藍(lán)天白云，再添“硬核”科技力量！近期，江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測中心（以下簡稱南京中心）攜手南京創(chuàng)藍(lán)科技有限公司構(gòu)建的“南京市空氣質(zhì)量數(shù)值模式WRF-CMAQ系統(tǒng)”成功通過專家組驗(yàn)收。這一創(chuàng)新成果大幅提升環(huán)境空氣預(yù)報(bào)的精度與準(zhǔn)度，進(jìn)一步增強(qiáng)了南京空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)能力。

筑牢技術(shù)根基，構(gòu)建全鏈條精準(zhǔn)預(yù)報(bào)體系

南京中心秉持“精準(zhǔn)溯源、科學(xué)施策”的理念，依托WRF-CMAQ模式，構(gòu)建起覆蓋“氣象-污染”全鏈條的先進(jìn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用獨(dú)具匠心的四層網(wǎng)格嵌套設(shè)計(jì)，網(wǎng)格分辨率從27km逐步精細(xì)至1km，實(shí)現(xiàn)對(duì)南京市域的全方位、精細(xì)化覆蓋。最內(nèi)層1km×1km的網(wǎng)格猶如“環(huán)境顯微鏡”，能夠敏銳捕捉街道級(jí)別的污染變化特征。系統(tǒng)深度融合WRF氣象模型與CMAQ空氣質(zhì)量模型的優(yōu)勢。WRF模型通過本地化參數(shù)配置，精準(zhǔn)模擬風(fēng)、溫、濕、壓等關(guān)鍵氣象要素；CMAQ模型全面考量污染物的傳輸、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜過程，并在南京首次實(shí)現(xiàn)臭氧前體物敏感性系數(shù)的動(dòng)態(tài)預(yù)測。這種“氣象-污染”緊密耦合的預(yù)報(bào)機(jī)制，較傳統(tǒng)單模型預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提升超30%，讓空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)更加科學(xué)可靠。

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)突破，四大核心技術(shù)重塑預(yù)報(bào)精度

針對(duì)南京的地形氣候特征，項(xiàng)目組歷經(jīng)300余次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建專屬WRF模型參數(shù)體系，實(shí)現(xiàn)四大核心技術(shù)突破，即通過優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，有效降低地表風(fēng)速模擬誤差；引入3km分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)，運(yùn)用3DVAR技術(shù)融合觀測數(shù)據(jù)，顯著提升降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，縮小溫度偏差；構(gòu)建“清華大學(xué)MEIC+南京精細(xì)清單”雙層體系，借助機(jī)器學(xué)習(xí)每周校準(zhǔn)排放系數(shù)，大幅降低PM_2.5模擬誤差，顯著提升機(jī)動(dòng)車NOx排放量準(zhǔn)確率；優(yōu)化顆粒物光學(xué)特性計(jì)算，將短波輻射削減納入臭氧模擬，在進(jìn)一步提升臭氧8小時(shí)濃度預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的同時(shí)精準(zhǔn)捕捉VOCs組分變化，讓空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)更加精準(zhǔn)。

實(shí)戰(zhàn)成效顯著，預(yù)報(bào)能力再提升

自系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，已累計(jì)輸出200余次高質(zhì)量空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)產(chǎn)品。其中，24小時(shí)AQI預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高達(dá)94.4%，PM_2.5和臭氧預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率分別達(dá)到86.3%和79.2%，在同級(jí)監(jiān)測中優(yōu)勢顯著。此外，系統(tǒng)每月開展的中長期預(yù)測和污染成因分析服務(wù)，已形成20余份深度報(bào)告，為區(qū)域大氣聯(lián)防聯(lián)控提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，成為大氣污染防治決策的“智慧大腦”。

隨著WRF-CMAQ系統(tǒng)的應(yīng)用，南京中心大氣環(huán)境監(jiān)測正從“人力主導(dǎo)預(yù)報(bào)”向“智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)變，從“被動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)”向“主動(dòng)預(yù)警防控”邁進(jìn)。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅為南京大氣污染防治提供更加精準(zhǔn)的技術(shù)支撐，其“高分辨率網(wǎng)格建模+多模型耦合運(yùn)算+動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)”的技術(shù)路徑也將為其他城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)能力建設(shè)提供可參考的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。