面對新的環境形勢，傳統的以API預測為基礎的空氣質量預測模型無法預測PM2.5及O3，無法適應新的《環境空氣質量標準》及環境管理需求，開發適應於新《環境空氣質量標準》和管理需求的空氣質量預測預報模式已勢在必行。同時，2013年9月10日，國務院出臺《大氣污染防治行動計劃》，明確要求各地建立監測預警應急體繫，妥善應對重污染天氣。2013年9月28日，天津市印發《天津市清新空氣行動方案》，要求建立重污染天氣監測預警體繫，加強重污染天氣預警研究，制定監測預警方案，完善監測預警繫統，不斷提高預測預報的準確性。
2012年以來，我國多地尤其是京津冀區域空氣重污染天氣頻發，引發公眾對空氣質量的空前關注。為科學準確地反映和評估環境空氣質量狀況，2012年2月29日，環境保護部正式發布新修訂的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012），增加了臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）兩項污染物控制標準，加嚴了可吸入顆粒物（PM10）、二氧化氮（NO2）等污染物的限值要求；環境空氣評價也由API（空氣污染指數）評價轉向AQI（空氣質量指數）評價，評價項目由原來的3項（PMio、SO2、NO2）轉變為6項（PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO），環境空氣質量預測也由API時代轉向AQI時代。
面對新的環境形勢，傳統的以API預測為基礎的空氣質量預測模型無法預測PM2.5及O3，無法適應新的《環境空氣質量標準》及環境管理需求，開發適應於新《環境空氣質量標準》和管理需求的空氣質量預測預報模式已勢在必行。同時，2013年9月10日，國務院出臺《大氣污染防治行動計劃》，明確要求各地建立監測預警應急體繫，妥善應對重污染天氣。2013年9月28日，天津市印發《天津市清新空氣行動方案》，要求建立重污染天氣監測預警體繫，加強重污染天氣預警研究，制定監測預警方案，完善監測預警繫統，不斷提高預測預報的準確性。
基於以上背景，為適應新的環境形勢，響應《大氣污染防治行動計劃》和《天津市清新空氣行動方案》要求，《天津市空氣質量預測預警繫統技術研究及示範應用》編著者根據天津市污染和氣像長期觀測資料，繫統研究了天津市重污染天氣特征，建立了重污染案例庫和重污染天氣概念模型；開展不同季節大氣污染物濃度、二次粒子反應強度及氣像條件研究，確定影響二次顆粒物生成潛勢的主要因素，估算不同季節、不同天氣狀況下二次顆粒物氣態前體物的轉化程度；開展天津市數值模型優化及本地化研究，構建基於NAQPMS模型、CMAQ模型、CAMx模型和WRF-Chem模型的多模式數值預報繫統，形成了完善的天津市重污染天氣預報預警體繫，研究實現了天津市未來5～7天的空氣質量預測，重污染天氣過程預報準確率達90%以上，並通過GIS平臺、手機APP等多種發布渠道發布預報信息。
