[科学技术]为空气质量自制“一杆秤”记2017年度国家科技进步二等奖王自发团队

“你看，这一块的颜色比较浅，说明你家乡最近几天的空气状况还可以。”采访一开始，lasg的研究员王子发就询问了记者的家乡位置，并在手机上展示。空燃气质量预测模型建立。

正是这种模式直接支撑了国家重污染天气预报预警系统的建设，使得王子发团队近日第二次站上了人民大会堂国家科技奖的领奖台。

反击问题的武器

最近，王子发和他的团队获得了“嵌套网格空空气质量预报模型(naqpms)的自主开发和应用”项目的国家科技进步奖二等奖。这是极大的鼓舞，但这支服务国家重要需求的20年自主创新团队，深知“以平常心对待”的光荣。

说到开发这个模型的初衷，又回到了90年代日本声称酸雨污染物主要来自中国的谬论。

针对日本的无稽之谈，当时还在读博士的王子发建立了亚洲硫氧化物、黄沙等污染物输送的区域性大尺度实用模型，用于研究东亚硫氧化物的跨国输送，模拟沙尘发生、输送、沉降过程。结果表明，我国硫氧化物等酸雨污染源对日本的影响仅为5%-10%，远低于日本声称的40%-60%。

随后，王子发首次利用自主开发的区域模型量化了灰尘和土壤颗粒对酸雨的中和作用。以台北市为例，建立了城市小尺度高分辨率气象与空空气质量预报的耦合模型，使模型的水平分辨率达到500 m ×500 m，并成功应用于台北市高浓度臭氧的模拟。

在后续并行计算机技术支持下，王子发实现了“通过将区域大尺度模型和城市小尺度模型嵌套在一起，可以进行并行污染预测，保证在线实时模拟。”因此，成功建立了“嵌套网格空空气质量预报模式系统”的初步框架，探讨了沙尘暴、酸雨和城市光化学污染等各种污染物在不同尺度下的变化规律。

"嵌套网格技术的优势在于它可以表征不同尺度网格下的动态空气体质量."汪子发认为，该系统不仅可以研究区域尺度的污染问题，还可以研究城市尺度的空空气质量等问题的发生机制和变化规律，以及不同尺度之间的相互作用过程。

举世闻名的“急救队”

2002年，王自发返回中国科学院大气物理研究所。同时，模型系统根据国家需要不断升级，并在北京奥运会、亚太经合组织会议、9·3阅兵等重大赛事中得到应用。

王子发坦言，当时中国人自主开发了一套系统，很难得到国际认可。2008年奥运会是一次“大考验”。

2007年，国际奥委会要求北京对未来三天的空空气质量进行预测，以确定比赛的变化。他们问:“中国人有这个能力吗？如果他们没有，那就让美国和日本去做。”。“这是我们绝对不能接受的。空的天然气质量预测技术和在事件中的决定权必须掌握在中国人自己手中王子发说。

同年11月，王子发带领团队攻关，在5个月内建成了以“嵌套网格空空气质量预报模型系统”为核心的“/ききだよ0/空气质量多模式集合预报业务系统”。

“2008年3月，奥组委在检查结果时对结果非常满意。”王子发说。

被BOCOG认可，得益于一系列关键技术的突破，污染物的可追溯性和追溯性是其中之一。过去，空气体质量预测多采用统计模拟和人工预测。王子发的团队通过精确计算污染物的数量和来源，实时跟踪污染物的来源和目的地，提高了预测精度。

“虽然预报系统很先进，但空燃气质量的监测数据与人民的实际感受大相径庭”。2012年前后，我国中东部地区长期发生重污染天气，带来了广泛的社会影响。

“准确、快速地遏制或防止重污染的形成已成为国家的一项重大迫切需要。”王子发团队针对主要污染物pm2.5紧急开展了重污染模拟计算，利用我国建立的空气体质量监测网的数据，自主开发了模型误差因子的同化和修正技术，建立了国际领先的大气化学数据同化系统，实现了污染物浓度与误差因子的解耦。通过单种观测，提高了各种污染物的预测效果。

该小组还与中国国家环境监测中心共同解决了关键问题，并找到了一种新的方法来解决由于机制不清楚而导致的预测不准确的问题。2013年6月，在国家环保中心综合站投入运行预报，实现3天精细预报和7天趋势预报。

需求在哪里，研发在哪里

“模型好不好大家都知道。”王子发提出并主持了第三次多指标类集调查，这是一个国际模式比较项目，有来自20多个国家和地区的近100人参加。

结果表明,“嵌套网格空空气质量预测模型系统”具有目前最好的空空气质量预测技术。被称为“联合国科学和技术”的国际应用研究所也使用这一模型来评估和预测Asia/きだよ 0。

如今,“嵌套网格空气体质量预测模型系统”模型已成为中国的主流商业模式，并已成为京津冀国家环境质量预测预警中心，

长三角、珠三角等40多个业务平台的核心预测工具。

“国家需求在哪里，我们研发在哪里？”下一步，根据“一带一路”沿线国家和地区的需求，R&D团队将对中期预测系统进行7至15天的研究，并与核心国家合作支持当地的环境管理业务。

王子发表示，他们正在将目前的嵌套网格转化为更智能的自适应网格模型，但仍有一些问题亟待解决，如自适应网格的并行化、计算机算法和匹配等。

所以团队很受国家奖项的认可。大气物理研究所研究员、污染物溯源跟踪技术主要开发者之一李杰表示，团队工作节奏很快，甚至“重大事件发生时基本没有通勤的概念”，但国家的肯定让他们更有责任感。

团队成员普遍认为，20多年的自主研发过程受益匪浅，科研成果能够真正为国家做出贡献，提高空燃气质量，对人民的生产生活产生影响，他们“非常自豪”。

王子发说，模型相当于一杆秤。“外国利用他们的模型计算结果夸大他们的污染物是由中国发出的，所以拥有自己的‘这杆秤’在环境外交中非常重要。”因此，该团队的愿景是“关注世界，并对未来全球空气体质量做出预测”。