吳楊盈薈

“元旦期間，北京將發(fā)生重度霧霾。”2015年的最后一天，黃玥在網(wǎng)上看到一條中國(guó)氣象局發(fā)出的霧霾預(yù)報(bào)。

這條霧霾預(yù)報(bào)讓黃玥，一名24歲的廣告策劃，郁悶不已。她早早購(gòu)買(mǎi)了兩張打折機(jī)票，原本打算從北京轉(zhuǎn)機(jī)杭州，然后飛往柬埔寨，輕松地度過(guò)一個(gè)元旦假期。飛機(jī)到達(dá)杭州的時(shí)間是下午3點(diǎn)，下一班前往柬埔寨的飛機(jī)的起飛時(shí)間是晚上9點(diǎn)。由于國(guó)際航班需要提前2個(gè)小時(shí)安檢，黃玥只有4個(gè)小時(shí)的時(shí)間用于中轉(zhuǎn)。

黃玥查詢了12月以來(lái)，北京飛機(jī)因?yàn)殪F霾導(dǎo)致的平均延誤時(shí)間—6個(gè)小時(shí)，比她擁有的轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)間要長(zhǎng)2個(gè)小時(shí)。如果到達(dá)杭州的飛機(jī)因?yàn)殪F霾延誤，她將無(wú)法趕上飛往柬埔寨的飛機(jī)，整個(gè)元旦旅行也將無(wú)法成行。保險(xiǎn)起見(jiàn)，她只好放棄乘坐飛機(jī)，購(gòu)買(mǎi)了從北京到杭州的高鐵車(chē)票。

當(dāng)黃玥順利乘坐高鐵到達(dá)杭州時(shí)，她發(fā)現(xiàn)了一件更讓自己郁悶的事情：元旦當(dāng)天，北京的PM2.5平均值只處于200左右，屬于輕度-中度污染。她購(gòu)買(mǎi)的航班并沒(méi)有因霧霾而延誤，準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)杭州機(jī)場(chǎng)。但打折機(jī)票無(wú)法退票，黃玥因此損失了400元，她認(rèn)為，這是霧霾預(yù)報(bào)不準(zhǔn)造成的損失。

中國(guó)近年來(lái)受到空氣質(zhì)量問(wèn)題的困擾。霧霾已被列入常規(guī)性氣象災(zāi)害，包括北京在內(nèi)的很多霧霾多發(fā)地區(qū)，政府都增加了一項(xiàng)常規(guī)服務(wù)內(nèi)容—在霧霾到來(lái)之前，提前向市民發(fā)出警告，并作出相應(yīng)的市政部署調(diào)整以減輕霧霾。

但霧霾預(yù)測(cè)經(jīng)常遇到不夠精準(zhǔn)的問(wèn)題，讓地方政府的防霾決策變得有些尷尬。所有的北京市民在2015年12月這一個(gè)月就經(jīng)歷了兩次最高級(jí)別的污染警報(bào)—霧霾紅色預(yù)警。全市中小學(xué)停課，機(jī)動(dòng)車(chē)限號(hào)行駛。黃玥發(fā)現(xiàn)，這兩次紅色預(yù)警期間，空氣的PM2.5值均在300至400左右。而在這之前的一次橙色預(yù)警中，北京市內(nèi)曾出現(xiàn)PM2.5值超過(guò)500的極端情況。另一個(gè)讓黃玥感到麻煩的事情是，北京市政府只在網(wǎng)站上發(fā)布24小時(shí)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)，她無(wú)法知道“紅色預(yù)警”何時(shí)可能結(jié)束。

“中國(guó)目前的霧霾預(yù)測(cè)技術(shù)還是不夠成熟。想要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)霧霾，需要知道污染物排放的原清單，還需要天氣預(yù)測(cè)。此外，不同污染源的排放物在不同天氣條件下產(chǎn)生的二次物也不一樣。這是一個(gè)非常復(fù)雜的模型組合。”中國(guó)科學(xué)院氣象學(xué)博士后李汀告訴《第一財(cái)經(jīng)周刊》。

中國(guó)的氣象機(jī)構(gòu)在預(yù)測(cè)霧霾時(shí)，普遍使用的是美國(guó)研究成熟的WRF-Chem預(yù)測(cè)模型。2000年，奧克拉荷馬大學(xué)的風(fēng)暴分析預(yù)報(bào)中心聯(lián)合美國(guó)大氣研究中心、美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心，共同開(kāi)發(fā)出了新一代中尺度氣象模式WRF（Weather Research and Forecast），為WRF-Chem模式提供氣象支持。WRF-Chem中的Chem化學(xué)模塊則由美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)國(guó)家海洋及大氣管理局共同開(kāi)發(fā)完成。這個(gè)模型能夠?yàn)槎喾N氣候條件提供不同的參數(shù)化方案，比如大氣輻射、積云降水等，從而獲得最佳的動(dòng)力模擬效果。

雖然歐美的預(yù)測(cè)模型已投入了十幾年時(shí)間研發(fā)，堪稱成熟，但拿到中國(guó)來(lái)應(yīng)用還是遇到了問(wèn)題。

“美國(guó)和歐洲的情況跟中國(guó)差別太大了。美國(guó)PM2.5指數(shù)超過(guò)100就不得了，中國(guó)好幾百也是常事。氣象條件、污染源都有根本性的差別?！盜BM研究院研究員邵金燕《第一財(cái)經(jīng)周刊》說(shuō)。

中國(guó)政府似乎已認(rèn)識(shí)到了這一問(wèn)題，現(xiàn)在正在尋找更多辦法建立更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。

IBM公司在2014年7月推出了“綠色地平線”計(jì)劃，集合了IBM全球12家研究院的技術(shù)資源。2015年，IBM公司和北京市環(huán)保局成立了“聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，用IBM的認(rèn)知計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析能力，試圖為北京市的城市空氣質(zhì)量決策提供更可靠的支持。邵金燕就是“聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”的研究成員之一。

計(jì)算能力是影響霧霾模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。不管是美國(guó)研發(fā)的WRF-Chem模型，還是中國(guó)本土研發(fā)的其他預(yù)測(cè)模型，都有各自適合使用的時(shí)間和空間條件。有些模型在夏天的準(zhǔn)確性更高，這個(gè)時(shí)節(jié)氣流變化平穩(wěn)，不會(huì)出現(xiàn)今天PM2.5值還是幾百，明天就降到幾十的情況。有些模型則適合應(yīng)對(duì)秋冬交替季節(jié)，擅長(zhǎng)捕捉從高污染到低污染的過(guò)程。如果能夠在不同的天氣狀況下，準(zhǔn)確地選擇最適合的預(yù)測(cè)模型，就能夠獲得更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

但電腦的計(jì)算能力不足，是無(wú)法勝任實(shí)時(shí)篩選出最佳模型的任務(wù)的。于是，IBM公司又加入了它的超級(jí)計(jì)算機(jī)。IBM使用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將上百種成熟算法組合優(yōu)化，超級(jí)計(jì)算機(jī)根據(jù)不同城市、不同地區(qū)的天氣情況，自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，選擇不同時(shí)空條件下性能最優(yōu)的模型?；贗BM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)提前72小時(shí)逐時(shí)的、分辨率達(dá)1平方公里的高精度污染預(yù)報(bào)。

中國(guó)網(wǎng)球公開(kāi)賽在應(yīng)對(duì)霧霾時(shí)，就運(yùn)用了這一預(yù)測(cè)方式。2015年中國(guó)網(wǎng)球公開(kāi)賽在10月9日舉行，正好趕上北京霧霾高發(fā)期。IBM把污染監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、氣象站點(diǎn)、氣象衛(wèi)星、污染源的數(shù)據(jù)匯聚起來(lái)，通過(guò)數(shù)據(jù)同化技術(shù)相互匹配矯正，得到了較完善的數(shù)據(jù)集。它用超級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)建了一個(gè)超級(jí)類(lèi)腦模型，融合各類(lèi)預(yù)測(cè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，形成綜合性能最優(yōu)的組合模型。

參考IBM的這一預(yù)測(cè)，中網(wǎng)組委會(huì)提前得知比賽期間霧霾變化的時(shí)間與幅度，隨之安排了與霧霾污染對(duì)應(yīng)的防治舉措。包括在夜間增加賽場(chǎng)及周邊的空氣濕度，改善白天的空氣質(zhì)量；在霧霾嚴(yán)重的時(shí)刻，開(kāi)啟賽場(chǎng)內(nèi)多個(gè)空氣凈化設(shè)備；提前調(diào)整工作人員及志愿者的工作時(shí)間等。

使用超級(jí)計(jì)算能力預(yù)測(cè)霧霾的公司不只IBM一家。微軟在2014年就在中國(guó)研究實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)發(fā)了自己的空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)技術(shù)。中國(guó)環(huán)保部、福建省環(huán)保局和成都市環(huán)保局都先后成為微軟的簽約客戶。微軟還開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為Urban Air的網(wǎng)站和手機(jī)應(yīng)用，用大數(shù)據(jù)技術(shù)為用戶預(yù)測(cè)未來(lái)48小時(shí)的空氣質(zhì)量狀況。

中國(guó)自己的超級(jí)計(jì)算機(jī)也參與到了霧霾預(yù)測(cè)中。中國(guó)國(guó)家超算中心聯(lián)合國(guó)家級(jí)氣象專家組成了研究團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”上搭建了霧霾監(jiān)測(cè)與數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)。

超算中心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)用一個(gè)月的時(shí)間，將現(xiàn)有的空氣質(zhì)量智能管理平臺(tái)和實(shí)時(shí)污染源排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遷移到了“天河一號(hào)”平臺(tái)上，之后將花約3年的時(shí)間，積累和細(xì)化污染源數(shù)據(jù)，從全國(guó)到區(qū)域再到城市，最終預(yù)測(cè)出霧霾的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，授權(quán)給氣象及環(huán)保部門(mén)發(fā)布。

“天河一號(hào)”霧霾預(yù)測(cè)項(xiàng)目啟動(dòng)于2013年年底，預(yù)計(jì)將在2017年完成污染源的數(shù)據(jù)累積。如果項(xiàng)目成功，中國(guó)在2017年將實(shí)現(xiàn)提前5到7天預(yù)報(bào)霧霾，并準(zhǔn)確定位霧霾發(fā)生的原因。

新年的第6天，黃玥從柬埔寨回到北京。幸運(yùn)的是，北京迎接她的是一個(gè)沒(méi)有霧霾的藍(lán)天?！跋Ｍ@樣的藍(lán)天能夠更多一點(diǎn)?；蛘咦钇鸫a，讓我更準(zhǔn)確地知道哪幾天會(huì)是藍(lán)天?！?