Utvärderingsindikatorer (a) CORR, (b) RMSE, och (c) MFE för kontroll (blå) och assimileringsexperiment (röd) som en funktion av prognosintervall avseende föroreningar PM2,5, PM10, SO2, NO2, CO, och O3, respektive, från topp till tå. Kredit:Science China Press
Aerosoler är viktiga komponenter i atmosfären och har en negativ inverkan på atmosfärens synlighet och människors hälsa, som även påverkar klimatet via direkt strålkraft och samspelet med moln och nederbörd. På senare år har regionala aerosolföroreningar har förekommit ofta i Kina, så att förbättra kapaciteten för tidig varning för luftföroreningar är av stor betydelse och har alltid varit en angelägenhet för forskarna.
Som ett oumbärligt verktyg, numeriska modeller för luftkvalitet har använts i stor utsträckning vid analyser och förutsägelser av luftkvalitet och för att förutsäga rums-temporala utvecklingar av atmosfäriska föroreningar. Dataassimileringsteknik (DA) kan organiskt kombinera observationsinformation och modellera bakgrundsfält för att utveckla ett teoretiskt optimalt analysfält, för att förbättra prediktionsnoggrannheten genom att optimera modellens initiala fält. För närvarande, huvuddelen av assimileringsstudier av föroreningar, dock, fokuserat på separerad assimilering av gasformiga föroreningar eller partiklar PM2,5 och PM10 total massa, få forskare övervägde den kemiska mekanismen hos aerosol-multikomponenter i sektioner med flera partiklar.
Nyligen, Mästare Wang Daichun, Dr. You Wei (motsvarande författare) och docent Zang Zengliang från Institutet för meteorologi och oceanografi, National University of Defense Technology, Kina använde den tredimensionella variationsassimileringsalgoritmen för att etablera ett kemiskt DA-system, som inkluderade aerosolkomponenter som elementärt kol, organiskt kol, sulfat, nitrat, klorid, natriumsalt, ammoniumsalt, oorganiskt och partikel PM2,5, PM10 förutom gasformiga föroreningar som SO 2 , NEJ 2 , CO, O 3 masskoncentrationer som kontrollvariabler. Senare, simultan assimilering av timmasskoncentrationsobservationer av PM2,5, PM10, SÅ 2 , NEJ 2 , CO, och O 3 släppt av China National Environmental Monitoring Center utfördes för att utvärdera detta system. Resultaten visar att detta assimileringssystem avsevärt förbättrar analyser och prognoser av både partiklar och gasformiga föroreningsmasskoncentrationer. Studien publicerades i Vetenskap Kina Geovetenskap under rubriken "Ett tredimensionellt variationsdataassimileringssystem för en storleksupplöst aerosolmodell:Implementering och tillämpning för prognoser för partiklar och gasformiga föroreningar över hela Kina."
Skillnader i utvärderingsindikatorer CORR, RMSE, och MFE (från vänster till höger) för assimileringen minus kontrollexperimentet vid alla observationsstationer med avseende på föroreningarna PM2.5, PM10, SO2, NO2, CO, och O3 (från topp till botten) Kredit:Science China Press
Studien visade varierande fördelar från assimilering på olika föroreningar. DA förbättrar PM2.5 avsevärt, PM10, och CO-prognoser som leder till positiva effekter som varar i mer än 48 timmar. De positiva effekterna av DA på SO 2 och O 3 prognoser varar upp till 8 timmar men det är fortfarande relativt dåligt för NO 2 prognoser. Efter analys, den positiva effekten av DA på föroreningsprognoser har ett visst samband med föroreningarnas livscykel. När det gäller föroreningar med lång livslängd, ett längre prognosintervall på grund av DA kan förväntas än för föroreningar med kort livslängd, som NEJ 2 och O 3 .
Studien visade också att assimileringens inflytande varierar inom olika områden. Det är möjligt att de positiva effekterna av DA på PM2,5- och PM10-prognoser kan pågå i mer än 48 timmar i de flesta regioner i Kina. Verkligen, DA förbättrar SO avsevärt 2 prognoser inom 48 timmar över norra Kina, och mycket längre CO-assimileringsfördelar (48 timmar) finns i de flesta regioner förutom norra och östra Kina och över Sichuanbassängen. Data visar att DA kan förbättra O 3 prognoser inom 48 timmar över Kina med undantag för sydvästra och nordvästra regioner och O 3 DA-fördelarna i södra Kina är mer uppenbara, medan ur ett rumslig distributionsperspektiv, NEJ 2 DA-förmånerna är fortfarande relativt dåliga.
Resultaten berikar studiet av aerosol och gasformiga föroreningar. Den har inte bara referensvärdet för övervakningen, förutsägelse, och kontroll av luftföroreningar, men har också den viktiga vetenskapliga betydelsen att hantera föroreningsvädret, styrelsen, och förutsägelse av atmosfärisk miljö i Kina.
