城市环境气象预报概述.ppt

第五章 城市环境气象预报（12学时）5.1 城市环境气象预报概述5.2 城市环境气象预报技术5.3 常用城市环境气象预报指数5.4 城市环境气象灾害预报,环境气象预报分为两大类,一类是与社会生产活动有关的部分，主要向政府领导与决策部门提供另一类是与人们日常生活息息相关的内容，主要向公众发布,向政府领导与决策部门提供的：,包括干旱、洪涝；产业气象（农业估产、林木长势、渔获量、盐业、输电线积冰、建筑物与输电网的风压风振、雷电灾害、商品贮存）等；交通气象（航线、云、气流、能见度、路面温度、积雪、冻土）,向公众发布的：,城市气象（空气质量、紫外线、人体舒适度、城市火险、雨伞、雷击、啤酒、雪糕、冰淇凌、空调、穿衣、霉变）；医疗气象（感冒、高血压、肺炎、哮喘、鼻炎、中暑、冻伤、高山病、花粉）；旅游气象（避暑、海滨浴场、负离子、划雪场）。,气象服务,八十年代以来，我国气象服务已由以前单一的公众服务逐步发展到公众服务和各种行业、特种气象服务并举的程度，服务方式也由单纯的电台广播和向领导汇报的基础上，增加了天气警报系统广播，电视天气预报，BP机，传真，12121，专家热线，计算机网络等多种形式。服务内容也由过去的单一天气预报，增加了行业指标预报，农业气象预报，情报资料，旅游气象预报，医疗气象等与人们生活息息相关的、多种多样的环境气象服务项目。,城市环境气象是指城市的大气环境变化对人体影响程度的一门边缘学科。城市环境气象预报的任务是预测自然大气和人工环境是否适合人类活动的气象条件以及采取的对策和建议。通过预报，使人们在日常生活和工作中避开或预防不良气象条件的影响，为合理安排生产、生活和娱乐活动提供科学依据。其内容包括：城市大气污染、医疗气象、紫外线强度、人体舒适度、穿衣指数、中暑指数、晨练指数、上下班指数以及城市火险预报等几十种与人们生产、生活相关的气象预报。,城市环境气象预报是传统气象服务-天气预报的重要补充和深化。城市环境气象关注工作和生活的方方面面，不但回答是什么、怎么样，而且具体告诉你对健康的影响、应采取什么措施趋利避害，针对性好，实用性强，是气象科技服务于社会的进一步体现。,广东省气象局城市环境气象预报内容,污染气象条件空气质量预报人体舒适度紫外线预报负离子浓度中暑指数霉变指数穿衣指数雨伞晨练郊游指数城市火险,一、污染气象条件预报与空气质量预报概述,1.欧洲的空气污染预报,从70年代起,欧洲一些国家的气象学家就着手建立各种各样的空气污染预报方法。到80年代,开始做空气污染业务预报,近几年,空气污染预报的范围延伸到对能见度、紫外线、花粉过敏等的预报。,2.美国空气污染预报,美国从70年代就开始做空气污染潜势预报。美国国家气象局根据天气预报的风、涡度及天气状况、大气稳定度、混合层高度等气象因子,用数值预报模式,对污染源强度进行未来24小时的扩散计算,从而做出空气污染预报。,3.日本空气污染预报,日本为了加强防治日趋严重的汽车尾气污染,从1988年12月开始对东京、大阪等城市大气中的氮氧化物进行污染预报。在每天上午的新闻节目中发布前一天的污染状况和当天的空气污染预报。,在韩国、墨西哥等国以及我国的香港和台湾等地区也相继开展了这项工作。香港的空气污染预报：香港环保署从1995年开始每小时公布当天和第二天的空气污染指数预报。,国内概况,1997年1月21日,国务院环委会会议决定:从1997年6月5日起,在北京、上海、天津、沈阳、西安、广州、武汉、重庆、南京、杭州、大连、厦门、珠海等13个城市实行空气质量周报制度(在电视、报纸媒体向公众公布),把13个城市的空气污染指数、重点污染源以及对公众健康影响等项目列表呈报。从2000年6月5日起，全国42个城市每天公布空气质量日报，由中央电视台每天向公众公布。,中国重点城市空气质量预报,自2001年6月5日起在中央电视台发布空气质量预报的城市是47个环境保护重点城市，即：北京、天津、上海、重庆、石家庄、秦皇岛、太原、呼和浩特、沈阳、大连、长春、哈尔滨、南京、苏州、南通、连云港、杭州、宁波、温州、合肥、福州、厦门、南昌、济南、青岛、烟台、郑州、武汉、长沙、广州、深圳、珠海、汕头、湛江、南宁、桂林、北海、海口、成都、贵阳、昆明、拉萨、西安、兰州、西宁、银川、乌鲁木齐。,城市环境空气质量预报实行联合制作、统一发布制度。具体办法是：由各城市气象台（站）将空气质量预报所需的气象观测和预报数据，按照规定时间和数据交换方式提供给本市环境监测站。各城市环境监测站将空气质量预报所需的环境监测数据按照规定时间和数据交换方式提供给本市气象台。环境监测站和气象台共同或分别运用预报模型，完成环境空气质量预报，并经双方会商后，以环境监测站和气象台（站）的名义在当地媒体上联合发布。,在中央电视台发布预报的重点城市将空气质量预报数据按规定的时间和传输方式传送到中国环境监测总站和中央气象台。中国环境监测总站审核后，及时传送到中央电视台，以中国环境监测总站和中央气象台的名义发布。与此同时，有条件的环保重点城市，也将在当地媒体上发布各市的环境空气质量预报。,空气质量预报发布的内容：,空气污染指数、首要污染物和空气质量级别如：,二、紫外线预报概述,全球环境问题之一,人类活动 氯氟烃，一氧化二氮增加 臭氧层变薄人体皮肤、眼睛和免疫系统受损 紫外线增加,紫外线益处种种,首先，中长波紫外线的照射，可使皮肤中的脱氧胆固醇转变为维生素D，维生素D可增强钙磷在体内的吸收，能帮助骨骼的生长发育，成长期的儿童多晒太阳，多在户外活动，有利于预防佝偻病。近来在白领阶层中佝偻病的发生率有所增加，这是因为白领们上下班坐车，工作环境全封闭，辛勤一周后的双休日又慵懒地不想出门。,紫外线益处种种,其次，不同波长的UVA、UVB波段能够治疗类风湿性关节炎、红斑狼疮、银屑病、硬皮病、白癜风、玫瑰糠疹和皮肤T细胞性淋巴瘤等皮肤病。仅对红斑狼疮的治疗研究表明，用紫外线治疗的病人可以显著减轻症状和减少综合症发生的危险，而且随着治疗时间的延长，治疗的有效性不断增强。,紫外线益处种种,再次，紫外线还可使微生物细胞内核酸、原浆蛋白发生化学变化，用以杀灭微生物，对空气、水、污染物体表面进行消毒灭菌。,紫外线也对人体有害,UVA段称为晒黑段，它对皮肤的伤害是日积月累的。但专家、教授要提醒大家注意的是UVB段，UVB段称为晒红段，穿透力可达表皮层，能使皮肤晒伤，临床表现为皮肤潮红、灼痛明显，可出现小水泡，1周后开始脱皮，这是人们防止晒伤的主要波段。,紫外线也对人体有害,紫外线对人眼的伤害，这种损伤主要决定于它的波长、辐射时间和强度以及人眼自身防卫机制的强弱。科学研究证实，强烈的太阳光是人患白内障的主要原因之一。美国约翰霍普金斯大学的研究人员认为，每天多晒1小时的太阳，一年中患白内障的危险增加10。户外工作者患白内障的危险是一般人的3倍。角膜、晶体是最常受到紫外线损害的部分，日光性角膜内皮损伤也是与之最相关的眼部疾病，而对结膜、眼睑的影响较小。,紫外线也对人体有害,澳大利亚有调查表明，紫外线的长期积累可诱发皮肤癌，这项调查也发现白种人明显高于黄种人。近年来世界各地皮肤癌发病率明显提高。澳大利亚每万人中有人患皮肤癌；美国每万人有人，日本目前大约每万人中有人。目前我国虽还没有皮肤癌发生率的确切统计和报道，但是人们务必给予充分重视。,自从发现大气臭氧层被破坏以来，世界各国越来越重视的紫外线辐射量的监测、研究和预报，并通过各种媒体公开发布，指导人们自觉地加以防范。,日本为了提防紫外线危害，全国进行紫外线观测并发布观测资料和预报的网点已由原来的几十个增加至九百多个，形成了一个十分密集的发布网络。日本广播电台也从2002年月日起开始播发紫外线辐射量预报，普及关于紫外线知识，提高人们对紫外线的认识水平，并指导人们加以预防。另外，近几年加拿大、英国、瑞典、德国、法国、新西兰等等，也纷纷行动起来，密切关注臭氧和紫外线的变化，定期公布观测结果或发布预报信息。,我国科学家也一直重视紫外线的观测研究工作，近年来北京、天津、广州、上海等省市的气象部门，已经开展了紫外线观测和紫外线指数预报发布工作，帮助人们根据不同的紫外线强度指数采取适当的防护措施，加强自我保护。,Eppley紫外总辐射计外形图,广州1999年10月17日紫外辐射强度日变化图,紫外线指数预报的发展,澳大利亚的昆士兰州，是在全世界最早开展关于预防皮肤癌和过度照射紫外线的危害的宣传教育工作的。1987年，新西兰也开展了类似的公众活动，并且每小时播出一次“太阳灼伤时刻”。1992年，加拿大天气局开始发布自己的紫外辐射预报。,1992年秋天，美国国家海洋天气局(NOAA)和美国国家环保局(EPA)提议，发布一种类似于加拿大的紫外线指数预报。同时，美国国家环保局和国家疾病控制与防治中心借此发起了大型的群众宣传普及活动，以告诫公众提防紫外辐射的危害。美国国家环保局负责各机构间的协作、公众普及教育和注意事项等方面的事宜，而美国国家海洋天气局则负责每天发布一个实际而有效的紫外线指数预报。我国自1998年以来，已有北京、上海、天津、沈阳、广州等多个大城市相继开展了紫外辐射的观测和紫外线指数预报。,三、负离子浓度预报概述,森林林区内富含氧气，湿度较高，风速不高，太阳辐射不强，气温日较差比较小，空气中人类排放的化学污染物少，但生物气溶胶含量较高；多雷雨，空气清新。有利于呼吸道疾病、神经官能症、肾脏病、心血管病的康复。,空气负离子,空气负离子被称为空气维生素、生长素和长寿素。负离子能加强大脑皮层抑制过程，调整大脑皮层的功能，故能镇静，催眠及降低血压；负离子在进入呼吸道时，使支气管平滑肌松驰，解除其痉挛；,空气负离子,负离子进入血液，可使红细胞沉降率变慢，凝血时间延长，还能使红细胞和血钙含量增加，白红胞、血钾和血糖下降，减少肌肉疲劳；负离子还能加强肾，肝、脑、肾上腺等组织的氧化过程。,空气负离子,空气负离子是重要的森林旅游资源，一般在700个/cm以上时，使人感到空气清新；在1000个/cm以上时，有利于人体健康；在8000个/cm以上时，可以治病。可以治疗哮喘、慢性支气管炎、烫伤、萎缩性鼻炎、萎缩性胃炎、神经性皮炎、神经官能症、肺气肿、偏头痛及高血压、冠心病等疾病，并对恶性肿瘤有一定疗效。,不同环境空气中的负离子数（个/cm3）,环境 负离子数森林 5000海滨 2000农村 1000小城镇 1000城市 500工矿区 200街道 50,鼎湖山,飞水潭,空气负离子浓度表和细菌一天平均数 单位：个/cm 检测时间：1998年10月8日-13日 地点：肇庆鼎湖山,地点 负离子浓度 细菌一天平均数 庆云寺 5500 0姻缘树 830 0 飞水潭 105600 0 某省会城市火车站 0 28696,鼎湖国家自然保护区中的旅游开发区，所测各点空气基本无菌，主要原因是境内森林植被好，森林植物放出大量的杀菌素，加上该地区空气负离子浓度高，负离子具有很强的杀菌能力而造成。,（1）贺州市姑婆山仙姑瀑布下空气负离子：65856二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2002.8,（2）金秀圣堂山原始森林区内空气负离子:45780二氧化硫：0.012二氧化氮:0.007总悬浮颗粒物:0.07监测时间:2001.5,（3）金秀圣堂山原始森林区内 空气负离子:21756二氧化硫：0.010二氧化氮:0.009总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2001.5,圣堂山上美丽的杜鹃花,（4）大新德天跨国大瀑布空气负离子:17500（瀑前80米）1100（瀑前1300米）二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2001.3,德天瀑布远眺,中流击水在德天,雾气蒙蒙在德天,大珠小珠落玉盘,空气负离子:6500 二氧化硫：0.006 二氧化氮:0.008总悬浮颗粒物:0.06,（5）广西龙胜温泉区内 监测时间:2003.8,（6）金秀圣堂山避暑山庄空气负离子:6256二氧化硫：0.020二氧化氮:0.010总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2001.5,（7）贺州姑婆山仙姑大草坪空气负离子:3950二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2002.8,（8）姑婆山森林宾馆前空气负离子:2369二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2002.8,（9）桂平西山风景区空气负离子:1750二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.02监测时间:2001.11,（10）三江县马胖鼓楼前空气负离子:940二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.05监测时间:2003.7,（11）三江程阳风雨桥空气负离子:892二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.11监测时间:2003.7,空气负离子:800二氧化硫：0.005二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.08监测时间:2001.6,（12）崇左市石景林公园,（13）广西北海市海边浴场空气负离子:573二氧化硫：0.010二氧化氮:0.003总悬浮颗粒物:0.08监测时间:2001.9,北海市的负离子是广西各城市中最高的一个，是历年来全区流行病发病率最低的城市，“非典”风波中无一例“非典”病例。,（16）南宁市空气负离子:350二氧化硫：0.017二氧化氮:0.010总悬浮颗粒物:0.02,（18）桂林市空气负离子:265二氧化硫：0.011二氧化氮:0.027总悬浮颗粒物:0.14,四、城市环境气象服务系统,天津市城市专业气象服务简介,天津市城市专业气象服务业务系统主要包括：数据采集系统；信息加工系统；产品加工制作系统；产品分发系统。,1.气象信息采集系统,天津市城市专业气象预报所用资料信息主要通过气象卫星综合应用业务系统（9210系统）来获取，并结合本市的卫星（静止、极轨）、雷达、闪电定位仪等接收探测设备，梯度风、紫外线、花粉、自动气象观测站等观测设备来获得。,2.气象信息综合分析系统,主要是在MICAPS系统工作平台上完成的。当各站资料进入数据库后，MICAPS系统定时或实时地从数据库获取资料，经过预报员的操作，MICAPS系统制作各种预报产品，发送到预报服务系统，基层预报员可利用上述预报产品做各站预报。,3.城市专业气象预报产品加工制作系统,城市专业气象预报产品是以公益预报和各种指导预报为基础，根据服务对象的不同，对上述预报进行深加工处理，使之生成对用户更有针对性、更贴近用户需要的专业气象预报产品。我们的城市专业气象预报产品基本分为海洋预报服务产品、陆地行业及城市环境预报服务产品。,1）海洋预报服务产品加工制作系统,2）城市陆地专业预报服务产品加工系统,城市陆地专业预报服务产品加工系统主要包括：城市行业预报子系统和城市环境预报子系统。城市行业预报子系统包括防火预报制作系统、建筑预报制作系统、供水预报制作系统、预报输入输出系统等。预报服务产品有：为城市防火提供的火险等级预报、为建筑施工提供的建筑气象预报和高空梯度风预报、为公众生活提供的冬季采暖节能预报、气象供水量预报、开展天然气预报、石油运输预报等。城市环境预报子系统又包括医疗气象预报制作系统、紫外线强度预报制作系统、花粉预报制作系统、生活指数预报制作系统。,城市专业气象服务的对象和服务方式,城市专业气象服务主要面向经济建设中各个行业和生产单位以及有不同需求的大众群体为主要服务对象，因此在服务方式上全面调动现代通讯手段并充分利用大众媒体开展服务。主要方式如下：(1)定时向用户无线广播(2)计算机及人工发送传真(3)邮寄信件(4)用户上网调取信息（点对点）(5)定时传送到用户计算机内(6)Internet服务(7)发送电子邮件(8)电话咨询服务(9)电视播放(10)报纸刊发,江苏省城市气象服务系统,该系统包括信息采集、信息加工储存、天气指数预报、行业指标库管理、预报分发和档案管理6个子系统。系统以基本气象业务系统为依托，根据气象服务的需要，进行高起点、高水平、高效益软件的二次开发，建有数十个行业的气象指标库，并设计有人体舒适度、中暑、雪压、森林火险等天气指数预报，丰富了气象服务的产品，满足社会公众和不同行业的不同需要；预报员只制作要素或项目预报，系统能自动加工成数十个行业不同的服务产品，改变了气象服务针对零散用户制作服务产品的传统方法，减轻了预报员的重复劳动，并能保持与要素和项目预报的一致性，实现了多媒体自动化服务方式，标志着城市气象服务进入一个新时期。,城市气象服务系统的特点有:(1)决策服务系统、公众服务系统和专业气象服务系统各自相对独立;(2)专业气象服务系统中的产品生成部分,可分别建立空气污染预报、医疗气象、专业指数预报等系统或工作平台;(3)预报产品的编辑和包装要利用计算机交互式处理,自动生成,包括图文产品、Web 产品、语音产品以及声像(电视)产品;(4)产品分发自动化,主要依靠Internet。,作业讨论,上海城市空气质量预报业务系统,(1)快速、便捷、可靠的资料采集子系统上海市环境监测中心定时自动采集上海市7个自动空气监测站(其中一个市郊区清洁对照点)的自动监测数据,存入原始数据库,经审核后,利用VBA编写的空气质量日报软件对数据进行统计,计算各站污染物API指数和全市的API指数,存入相应日报数据库。上海市城市环境气象研究中心收集各类历史和实时的气象观测资料以及短、中、长期天气预报和数值预报各项产品，综合归纳分析、存库。双方实现空气质量监测资料与气象观测资料以及气象预报结果的匹配、分析和处理，建立专用的空气质量预报资料数据库。,(2)灵活机动的信息交换子系统利用现代化的计算机通讯技术，在上海市环境监测中心和上海市气象科学研究所之间，建设专用的、灵活机动的信息交换网络，实现定时资料同步传输，可以实现可视化预报会商和快速、自动地预报发布。,(3)空气质量预报的加工制作子系统 空气质量预报以客观、自动化为目标，以数值分析预报产品为基础，以人机交互工作站为主要平台，不断提高日报的预报准确率，尤其是重大转折性空气质量变化过程为关键，最终目标是建立适合上海实际使用的空气质量诊断方程和数值预报模式。由于大气环境监测与气象观测预报是既有联系，又互为独立的业务，为充分发挥双方各自的优势，拟采用先进的远程可视化通讯技术，建立远程可视化预报会商系统。双方实现网上办公，网上会商预报，实时诊断分析，网上发布预报结果。,市区空气监测站数据的自动收集,诊断分析数据质量控制,发布定时质量公告,进行远程可视化预报会商,发布空气质量预报,气象数据收集,检测上次预报质量误差分析,启动计算模式,计算结果修正,上海环境监测中心 上海市城市环境气象研究中心,图 上海市空气质量预报(日报)的流程,(4)产品发布子系统空气质量预报是本业务系统的最终产品，它面向领导、群众、机关及各行各业。空气质量日报的发布，广泛使用网络、电视、报纸、广播、信息台等媒体。,