福建省环境气象学科发展研究报告

■　幽　ＨＡＩ　ＸＩＡ　ＫＥ　ＸＵＥ　学科发展报告　

福建省环境气象学科发展研究报告　福建省气象学会，福建省气象科学研究所　［摘要］　环境气象学（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ）是气象学与环境学相互交叉的一个学科，由于学科涵盖面非常广，气象学　界和环境学界对这一新兴的、热门的学科在研究对象和内容等方面还有不同认识，本报告主要从气象角度来阐述环境气象学　科的研究进展、发展前景和展望。环境气象学作为大气科学学科的一个重要分支，主要研究大气运动与大气中污染物相互作　用，重点研究大气边界层动力学、空气污染气象学以及大气污染对环境和天气气候的影响；从业务服务层面上侧重于开展环　境气象的预报预警、监测分析与影响评估，立足城市环境气象服务，有效应对重污染天气和严重霾天气；目的是确定最优污　染物削减方案，为政府区域联动建立有效防治大气污染长效机制提供决策依据，持续改善大气环境。福建省环境气象业务产　品主要分为监测、预报预警及评估三大类。未来福建省环境气象学科发展以提高环境气象科研和业务能力为目标，重点工作　包括环境气象监测与分析能力建设、大气化学模式和雾、霾及重污染中长期预报技术研发、边界层结构和大气污染研究、环　境气象评估和预评估、城市环境气象服务、环境气象业务拓展，注重气象环保合作，联手打造清新福建。　［关键词］　环境气象学　大气边界层　天气气候重污染天气霾天气　

１　环境气象学科介绍　１．１学科产生的背景与社会需求　近年来，现代化大中城市人口密度增大，汽车保有量突　增，能源消费总量明显攀升，城市建设加快，下垫面结构发　生了巨大变化，某些污染物排放量的增加，导致大气环境污　染问题日益突出。大范围、严重的霾天气和重污染天气频繁　发生，直接危害了交通安全、人体健康、生态环境、城市景　观等。在生活水平不断提高的今天，人们越来越重视生活质　量，对周围的环境、空气质量、天气气候变化非常关注，迫　切需要了解和掌握同自己日常生活有密切关系的环境、影响　环境条件的各种因素的变化状况，以便采取各种对策和措施　来改善环境、提高生活质量，为此，环境气象学应运而生，　大力发展环境气象学科已成为国家经济社会发展、生态文明　建设和公众健康的迫切需求。　同时，国际环境外交谈判对环境气象的科技支撑提出了　迫切需求。人类活动排放的各类大气成分导致的气候变化，　是国际环境外交的重要议题，也是目前全球最重大的环境问　题之一。作为气溶胶、温室气体等大气成分的排放大国，我　国正面临着巨大的环境外交压力，面临着为维护国家权益而　提供科学成果和权威数据的严峻挑战。　１．２学科研究对象和内容　从气象角度来看，环境气象学科是研究与人类生活息息　相关的大气现象及其变化规律的学科，与此相关的气象业务　工作称之为环境气象业务服务。环境学界认为，环境气象学　

是研究环境科学与工程中的气象学问题，研究气象在人类活　动尺度上对空气、水和生态的影响，主要内容有：大气污染　物的种类、特性及来源，大气污染过程及源解析、环境规划　与管理、环境工程与技术、环境化学、大气成分监测技术、　大气环境监测与质量控制、大气污染机理与控制技术等。双　方对这一学科有不同的认识，由于本课题组成员均为气象工　作者，以下分析均从气象学角度出发归纳、总结和评价近年　来国内外环境气象学科发展的新进展、新成果和新技术。　气象学界认为，环境气象学主要研究内容包括：污染物　在大气中形成、传输和转化过程的机理及与气象因素的关系，　大气环境与全球气候变化的相关关系、大气污染对环境和天　气气候的影响、边界层空气污染　气象学、城市气象学　、空　气污染气象条件与重污染天气预警技术、大气环境化学　、环　境气象数值模式研发与释用、突发环境污染应急响应等。涉　及的主要科学问题有：重污染与严重霾天气的形成机理、气　象成因和预防治理问题；温室气体引发的气候变暖问题；气　候变化对气溶胶的反馈作用；区域大气环境评价、大气质量　评估等污染气象学问题；重大社会活动环境气象保障的任务　实施与人工干预天气问题；通过大气传播的传染病与特质性　过敏症以及与大气参数相关联的医疗气象问题；高速公路、　机场、港口面临受到浓雾严重影响的问题及其人类通过人工　手段抗击干旱、暴雨、冰雹、霜害、雾霾、雷电等人工影响　天气问题。　在人类的生活环境中，许多现象都与气象密切相关，环　境气象业务将这些现象与气象要素紧密结合，分析它们相互　

２０１７年第８期（总第１２８期）　１７　福建省环境气象学科发展研究报告　之间的关系和影响，加强并加快科学研究进程，形成对社会　可持续发展及人们日常生活有所帮助的各类气象服务产品。　２　国内外环境气象学科发展的进展与展望　２．１国外环境气象学科的发展　国际上很早就开始开展环境气象相关研究。早在１　８２０　年，英国化学家和业余气象学家Ｌｕｋｅ　Ｈｏｗａｒｄ出版了《伦敦　气候》一书，提出“城市热岛”现象，此后，各国学者对不同　维度、不同类型的大大小小城市陆续做了大量的城、郊气温　对比观测以研究“大气热污染现象”。由于城市及其周边地区　污染源分布较多，受影响人群众多，城市环境在大气科学中　的重要性显得尤为突出，为此１９９５年世界气象组织在全球大　气监测计划中专门开辟了“城市气象学和环境研究”这一新的　研究项目。１９３０年，比利时马斯河谷发生烟雾事件，大量烟　雾弥漫在河谷上空无法扩散，有害气体积存量接近危害健康　的极限，导致大量市民和家畜死亡。此后，类似的烟雾污染　事件在世界很多地方发生过，如１　９５２年伦敦烟雾事件，这逐　渐引起有关学者和环境管理者的关注，相关的研究也大量开　展。１９世纪５０年代前后，美国洛杉矶光化学烟雾事件引起　了人们的高度关注，１９４７年美国划定了一个空气污染控制　区，专门研究污染物的性质和来源，探讨如何才能改变大气　污染现状。洛杉矶光化学污染事件促进了美国大气环境的相　关研究，催生了著名的《清洁空气法》。１９９５年至ｌ９９９年，　大型国际合作组织科研计划（１ＮＤＯＥＸ）在印度洋上空发现　有一约３ｋｍ厚、美国大陆面积大小、棕色的污染尘笼罩在印　度洋、南亚、东南亚和中阂上空，被称为“大气棕色云”，这　是首次在远离大陆的大洋上空发现的污染物大范围聚集，使　亚洲地区的空气质量状况受到全球关注。类似的课题在东亚　太平洋也开展了，由美国、日本、韩国、中国等各国科学　家组织和发起的亚洲气溶胶试验也发现太平洋上空大气受人　类活动污染的影响非常显著，存在面积巨大、具有较高光学　厚度的霾层，霾及其重要成分ＰＭ：　逐渐成为同际上大气污　染研究领域的热点和前沿。　２．２我国环境气象学科发展迅速　在我国，环境气象研究比较先进的领域是：北京、上海、　兰州等国内各大城市环境气象研究；珠江　角洲、长江ｊ：角　洲、辽宁中部等城市群环境气象研究；山区、沿海、戈壁、　草原、沙漠、水网、极地等不同下垫面的环境气象研究。一　些高校在居住小区环境气象研究、环境空气质量（指数）预　报、大气霾预测预警，环境气象风险、各种环境气象灾害与　健康影响、大气环境应急系统等业务服务研究领域也取得了　长足进步。　１８　２０１７年第８期（总第１２８期）　近三年，国家级、省级、市县级气象部门已全面部署了　环境气象的业务服务以及科研工作；在高校（北京大学、南　京大学、中山大学、兰州大学、南京信息工程大学）、国家　级研究院所（中国科学院城市环境研究所、中国气象局北京　城市气象研究所、中国气象局沈阳大气环境研究所、中国气　象局广州热带海洋气象研究所、长三角环境气象预警预报中　心等）、省级科研所（主要从事业务服务工作以及本地化适　用性科研）等单位也全面开展了环境气象学科各个分支的研　究，组建了大量的科技创新团队，加紧攻关环境气象领域的　重点科学问题。另外，我国一些大中城市认真借鉴国外先进　经验，积极开展了多种形式的环境气象服务，环境气象业务　不断发展，已经形成了一定的业务规模，社会经济效益明显，　为气象部门在国家生态文明建设中进一步发挥作用奠定了良　好的基础。　２０世纪８０年代以来，中国气象局逐步建设形成了一定　规模的大气成分观测网，在边界层气象观测方面，建有Ｌ波　段雷达探空观测站和风廓线雷达，利用卫星遥感监测开展霾、　沙尘、雾、温室气体等的实时监测和评估。环境保护部也在　全国范围内建成了覆盖地级以上城市的环境空气质量监测　网。大气化学模式是开展环境气象业务的重要技术支撑，气　象部门和一些科研院所建立或引进发展了各类数值模式，如　ＣＵＡＣＥ、ＣＡＰＰＳ、ＣＭＡＱ、ＷＲＦ—Ｃｈｅｍ等，为区域和城市　空气质量、能见度及霾等的预报预警提供技术手段和科技支　撑。　在城市气象服务方面，我国环境气象针对国家重大社会　活动保障需求（如２００８年北京奥运会，２０１０年上海世博会和　广州亚运会，ＡＰＣＥ会议，６５周年同庆阅兵，杭州Ｇ２０峰会，　等１、社会关注热点（如冬季严重霾天气产生的原因及其治理，　高污染或严重霾天气预警启动和解除，对汽车限制行驶、孩　子上学的影响等）、人民生活需求（如外出或出差指南、如　何保护身体免受高污染的侵害、春节可否燃放烟花爆竹等）　开展全方位服务，主要丁作有：为空气质量保障和极端不利　气象条件下空气污染应急措施提供数据支持；对各种环境气　象灾害进行预警、采取有效措施，预防和减轻重污染的危害；　提供与人们生活健康相关的环境气象预报服务。　２．３京津冀、长三角地区以及珠三角城市群环境气象学科研　究进展　京津冀、长三角地区是我国环境气象学的研究中心，基　本代表了我国环境气象学研究的最高水准。在国家９７３计划　项目等的支持下，一一些学者开展了我国最大规模的城市环境　气象学观测试验研究，例如北京城市大气环境综合试验　（ＢＥＣＡＰＥＸ），综合分析城市化环境大气污染的动力学特　征及其影响，提出城区“空气穹隆”动力结构综合物理图像等，