唐晓-大气污染资料同化技术的研发与应用.pdf

大气污染资料同化技术的研发与应用 唐晓 中国科学院大气物理研究所 大气边界层物理与大气化学国家重点实验室 2019年8月2日 1 2013年以来，我国已逐步建立以数值预报为核心的 空气质量预报预警技术体系 预报预警平台建设：国家－区域－省－市四级 京津冀、长三角、珠三角、重点省市，实现业务预报 2 资料同化 • 资料同化是⼀种将观测系统和模式系统联系起来的 数据分析技术 ，它利⽤状态变量的时间演变规律和 物理属性的持续约束将观测信息不断融⼊到模式系 统中(Bouttier and Courtier ，1999) ，其⺫的是为了 更加精确的估计或预测未知变量，减⼩不确定性。 ⼀个同化系统包括三个要素：模式系统、观测数据 集、同化框架 ，同化的核⼼概念是误差 ，所有同化 ⽅法都围绕误差估计、误差模拟展开。 3 资料同化 • 把数学模型应用于具体实际问题时需要将观测数据 导入模型 • 资料同化研究如何最优地导入数据的理论和方法 4 天气预报中的资料同化问题 dx $ = −βx + yz $ dt $ dy # = −σ (y − z ) $ dt $ dz $ dt = −xy + ρy − z % Lorenze模型 混沌系统 5 与天气预报相比， 大气污染预报面临更加复杂的挑战 Ø 气象要素不确定性 Ø 大气化学过程不确定性 Ø 模式参数不确定性 Ø 边界条件不确定性 Ø 污染源清单不确定性 Ø 初值不确定性 数值天气预报 6 2.5 species and PM10 THUc Particulate PM2.5 在气象模拟很好情况下，重污染预报仍可存在很大偏差 2