欧洲部分国家城市大气污染研究进展

欧洲部分国家城市大气污染研究进展20世纪五、六十年代美国借助于人才、资金和技术的优势，对数值天气预报的研究进展很快、遥遥领先。而欧洲则由于人才、资金的分散，落后很多。20世纪70年代，以英法德三国为首的欧洲各国将分散的人才和资金集中起来建立了欧洲中期天气预报中心(ECMWF)，并在1979年第一次成功地发布了中期数值预报。到了20世纪80年代，欧洲中期预报中心的预报准确率便赶上和超过了美国，这种优势一直维持到现在。20世纪90年代开始，在欧洲科学与技术研究合作组织(COST)的领导下，欧洲又开展了城市大气污染研究方面的合作。合作项目一共有6个，其中有4个（COST615、COST616、COST617、COST618）起始于1993年5月。开始时参加国只有5个（英国、法国、瑞士、丹麦和希腊），后来参加国越来越多，到1998年6月召开最后一次会议时参加国已达18个。这4个项目的总名称叫做：“为使欧洲城市有良好的空气质量而研究”（CITAIR），4个项目分别为：COST615——城市空气污染的资料库、监测和模拟；

COST616——城区汽车产生的空气污染源；

COST617——城区中常定的空气污染源；

COST618——城市和田野上空大气污染治理中的规章制度制定和情报交流的方法。第5个合作项目是：COST710——用于污染物扩散模式的气象资料预处理中的调试问题。将气象资料输入空气质量预报模式进行城市大气污染预报时，需要输入一些大气边界层参数，这些参数的计算被称为“预处理”。为了提高“预处理”的质量，COST710召开过4次会议，使大家对计算地面通量、摩擦速度和混合层高度的方法与能力，有了更深层次的认识。COST710活动始于1994年，于1998年秋结束。第六个合作项目是COST715——气象在城市污染问题中的应用。这个项目始于1998年，要到2003年才结束。城市污染问题的预报和研究，对气象有很大的依赖性。所需的气象信息是否合适和充分、气象“预处理”的质量，及与化学模式相配套的中尺度气象模式的预报效果，都与城市大气污染预报和研究的水平密切相关。COST设计这个合作项目的目的，是让参加国进行关于气象资料与污染物浓度资料、气象与化学模式以及其它相关信息的交换，对什么样气象条件下污染物浓度会超标进行充分的学术交流。1.气象和空气质量观测网点和观测项目迅速增多观测网点

近一、二十年在欧洲许多国家气象和空气质量观测网点迅速增多。以芬兰为例，芬兰是一个空气污染并不严重的人口小国（全国人口仅500万左右）。按欧共体的标准，它只有1个监测站测得了总悬浮颗粒物（TSP）超标，但截止1993年它在所有5万居民以上级城市都建立了空气质量观测网，共建立了31个城市监测网，112个监测站。基本天气站和探空站的数目没有很大的变化，气象观测站的增加主要表现在自动气象站（AMS）的增加上。如葡萄牙是一个经济不算发达的国家，面积不大（90000km2左右），人口也不多（1千万左右）。从1994年至今在非城市区建立了93个自动气象站，其中78个在大陆上，其余在海岛上。自动气象站每10min收集1次资料，并与计算机相联，用户随时可以获取和使用资料。2000年葡萄牙在城市中建立自动气象站(指5万居民以上的城市)，共17个站，其中首都里斯本5个，波尔多3个，其它城市都是1个。观测项目

为适应城市大气污染预报和研究的需要，天气站、探空站、自动气象站都增加了许多观测项目。如前述的葡萄牙所建的自动气象站，其观测项目除了常规的地面气压、1.5m处的气温、相对湿度、降水和10m处的风向风速外，还增加了2m处的辐射、5cm处的温度、－10、－20、－50、－100cm处的土壤温度。显然，这些增加的项目对于计算边界层的参数都是十分有用的。在欧洲天气站和探空站没有明显的增加，但是在一些国家气象站的观测项目有所增加，这些项目和城市大气污染预报与研究关系十分密切。如法国气象站增加了在10m和35m2个高度上进行湍流通量和湍流脉动量标准差的观测。在挪威的2个最大城市奥斯陆和卑尔根的气象站,增加了地面长波和短波辐射通量观测，在夏天还加上了地面潜热通量的观测。这些观测对“预处理”都是十分需要的。此外在农田和森林区有10个气象站也增加了地面通量的观测，这些观测对于城市污染物长距离输送的研究是很有价值的。

需要指出的是,欧洲国家之间人口面积相差很大，工农业布局以及经济发展水平也很不一样，所以各国的空气质量观测项目很不相同。例如挪威空气质量良好，所以空气质量监测站只有少数进行常规观测，大多数只在冬季对NOX/NO2进行监测。葡萄牙的空气污染问题主要是汽车的尾气排放问题，所以葡萄牙空气质量监测站主要对SO2、NOX、TSP和O3进行监测，在某些大城市增加铅的监测，在２个炼油厂旁则增加碳氢化合物的观测。气象资料和空气质量监测资料的公开化

目前美国科学家已经可以利用卫星遥感资料，画出某些空气污染物长距离输送的四维（三维空间加时间）图象。显然，气象资料和空气质量监测资料的保密将越来越没有意义。美国国家环境预报中心（NCEP）率先在网上向用户提供1日4个时次全球2.5°×2.5°的大尺度气象资料，垂直层次为17层。这些资料也包括许多“预处理”物理量，如各种地面通量。前述的欧洲中期天气预报中心ECMWF，由于它是由100多个国家和组织组成的，如要将资料公开，需征得全体成员国和组织的同意，所以对气象资料公开化的步子，就不如美国那么快，目前很多气象资料主要还是对它的成员公开。欧洲有一些国家，如丹麦和挪威，已将部分的气象资料和空气质量监测资料在因特网上发布。当然，总的来说，欧洲各国对待资料公开化的态度是很不相同的，如意大利的天气站和探空站是归空军气象局管的，取用气象资料要按合同或征得地方政府的许可。但是资料公开化是大势所趋，很多欧洲国家资料虽未公开，但他们都对资料的收集、整理及保存做了大量的工作，建立了资料库。可以预见，这些资料一旦上网公开，使用是非常方便的。2.中尺度气象模式的研制与引进一个高质量和高分辨率的中尺度气象预报模式，是城市大气污染预报的基础。在美国环保局（EPA）研制的第3代空气质量预报模式（Models-3）中，就有2个可供选择的十分先进的中尺度气象模式