本書是現代氣像業務叢書之一，主要介紹了與現代氣像業務有關的大氣成分研究和業務服務的一些內容，包括：大氣成分與天氣、氣候及區域大氣環境：主要理論和技術方法；大氣成分觀測業務的主要內容和應用；大氣化學的數值預報繫統；大氣成分的資料同化；城市群區域氣溶膠衛星遙感—地面觀測變分分析模型；靜穩型和區域輸送型污染氣像條件的預報；現代大氣成分業務的體繫、平臺、流程和產品等。對從事氣像業務工作的科技人員和大學學生有所幫助。

近幾十年來，各國科學家通過對溫室氣體、反應性氣體、臭氧、大氣氣 溶膠等大氣成分的研究，逐步認識到日益增加的人類活動最終是通過大氣成 分的變化、改變了地氣及不同區域的輻射平衡，進而影響到天氣氣候的變化 ，並導致了近幾十年的全球變暖、臭氧層破壞、酸雨問題加劇、空氣質量下 降等，也為科學界提出了新的命題，使大氣成分和與之相連的大氣化學、大 氣物理與大氣環境學科成為大氣科學領域中最活躍的部分。本書介紹了與現 代氣像業務有關的大氣成分研究和業務服務的一些內容，包括：研究大氣成 分對天氣氣候、區域大氣環境影響的主要理論和技術方法，大氣成分觀測業 務的主要內容與應用，大氣成分的數值預報、資料同化，靜穩型和區域輸送 型污染氣像條件的預報，還有現代大氣成分業務的體繫、平臺、流程和產品 等。 本書可供從事氣像業務工作的科技人員使用，也可供相關高等院校師生 參閱。

總序
前言
第1章 大氣成分與天氣、氣候及區域大氣環境：主要理論和技術方法／1
1.1 氣溶膠／1
1.1.1 氣溶膠的內涵／1
1.1.2 氣溶膠輻射特性／1
1.1.3 氣溶膠對氣候的影響／4
1.1.4 氣溶膠對人體健康的影響／6
1.2 溫室氣體及溫室效應／6
1.2.1 溫室氣體的內涵／6
1.2.2 溫室氣體的種類／7
1.2.3 溫室效應的影響／9
1.2.4 溫室氣體的**外研究進展／11
1.3 反應性氣體與大氣光化學過程／12
1.3.1 反應性氣體的內涵／12
1.3.2 反應性氣體的研究現狀與目前科學認知／12
1.3.3 對流層大氣光化學過程／13
1.3.4 反應性氣體在大氣中的作用及其環境影響／15
1.4 臭氧總量與分布／17
1.4.1 大氣臭氧的分布／17
1.4.2 臭氧的大氣環境效應／18
1.4.3 臭氧層耗損及其影響／18
1.5 酸雨／18
1.5.1 酸雨簡介／18
1.5.2 **外研究概況／19
1.5.3 酸雨的環境效應／20
1.6 大氣成分的數值模擬／21
1.6.1 大氣成分數值模擬簡介／21
1.6.2 空氣污染預報／21
1.7 大氣成分的反轉模式繫統／24
1.7.1 大氣污染預報／24
1.7.2 空氣污染指數／24
1.7.3 城市大氣污染數值預報繫統(CAPPS)簡介／25
1.7.4 區域空氣質量預報模式源同化新技術與模擬試驗／25
1.7.5 衛星OMI產品源同化反演模型及其CMAQ空氣質量模式應用／37
第2章 大氣成分觀測業務的主要內容和應用／45
2.1 大氣成分觀測網絡／45
2.1.1 觀測網絡規劃設計／45
2.1.2 觀測網絡遠期規劃／47
2.1.3 觀測網絡的運行／48
2.1.4 觀測網絡的維護維修／48
2.1.5 觀測網絡的儀器標校／49
2.1.6 大氣成分觀測環境及站址的通用要求／51
2.2 氣溶膠的觀測／52
2.3 溫室氣體及相關微量成分觀測／52
2.3.1 溫室氣體觀測網絡／52
2.3.2 溫室氣體觀測方法／54
2.3.3 主要成效及應用／55
2.4 反應性氣體觀測／57
2.4.1 反應性氣體觀測技術／57
2.4.2 反應性氣體觀測目標與需求／59
2.4.3 反應性氣體觀測數據的用途／59
2.4.4 當前我國大氣本底站的反應性氣體觀測／59
2.4.5 反應性氣體觀測的質量控制與質量保證／65
2.5 臭氧總量與垂直分布／66
2.6 酸雨觀測／68
2.6.1 站網發展／68
2.6.2 樣品采集／68
2.6.3 降水pH值測量／68
2.6.4 降水電導率測量／68
2.6.5 降水化學組成測量／69
第3章 大氣化學的數值預報繫統／70
3.1 基於排放源清單的數值模擬／70
3.1.1 大氣污染源／71
3.1.2 大氣排放源清單／72
3.1.3 大氣污染源模式繫統／74
3.2 大氣污染反轉模式數值預報繫統／80
3.2.1 以CAPPS-3為例介紹／80
3.2.2 關鍵技術／80
3.2.3 業務運行及預報效果／82
3.2.4 預報服務／83
第4章 大氣成分的資料同化／85
4.1 資料同化的緣由、需求及作用／85
4.2 資料同化的歷史和主要方法／85
4.3 亞洲沙塵暴資料同化繫統／88
4.3.1 概述／88
4.3.2 觀測資料和同化分析場／88
4.3.3 同化效果說明／89
4.4 適應性觀測研究——資料同化的又一新領域／91
第5章 城市群區域氣溶膠衛星遙感—地面觀測變分分析模型／92
5.1 衛星遙感氣溶膠觀測點—面結合的技術途徑／92
5.1.1 衛星遙感氣溶膠光學厚度場／93
5.1.2 衛星遙感與地面氣溶膠觀測相結合的變分技術途徑／94
5.1.3 氣溶膠光學厚度區域性特征／96
5.1.4 氣溶膠周邊影響路徑特征分析／97
5.1.5 低層氣溶膠PM10粒子濃度場變分分析／97
5.2 北京大氣污染過程點—面時空變化特征／99
5.2.1 城市群氣溶膠影響域及其區域性特征／99
5.2.2 大氣污染過程點—面相關特征／100
第6章 靜穩型和區域輸送型污染氣像條件的預報／104
6.1 靜穩型和區域輸送型污染氣像條件預報的意義／104
6.2 氣像條件與大氣成分(PM10、SO2等)的相關性研究／104
6.3 北京及華北區域空氣污染氣像條件預報方法研究／105
6.3.1 空氣質量與氣像條件相關分析／105
6.3.2 空氣質量與氣像條件的參數診斷／105
6.3.3 Plam方法在奧運開幕式污染氣像條件預報中的應用實例分析／106
6.3.4 Plam參數預報方法檢驗／107
6.3.5 Plam參數方法應用前景／108
6.3.6 空氣質量常規業務預報／108
6.3.7 空氣質量專項預報／108
第7章 現代大氣成分業務的體繫、平臺、流程和產品／112
7.1 觀測業務體繫、平臺和流程／112
7.1.1 原始觀測資料的獲取／113
7.1.2 觀測資料的初級處理／114
7.1.3 觀測資料質量控制／115
7.1.4 信息與技術保障／116
7.1.5 觀測資料傳輸與存儲／117
7.2 預報業務體繫、平臺和流程／118
7.2.1 資料業務與信息共享服務／119
7.2.2 數值預報業務／119
7.2.3 化學天氣預報平臺CuACE／119
7.2.4 沙塵暴數值預報繫統CUACE／Dust／120
7.2.5 臭氧的數值預報／121
7.2.6 紫外線的預測、預報、預警技術／123
7.2.7 GRA：PES紫外線數值預報繫統(GRAPES—UV)／123
7.2.8 區域大氣成分數值預報繫統CAPPS-3／126
7.2.9 公共多尺度空氣質量預報模式動力——統計及源同化技術繫統／127
7.3 截至2008年業務產品介紹／128
7.3.1 中國大氣成分本底值季報及對比分析產品概述／128
7.3.2 中國大氣成分本底值季報及對比分析產品的內容和制作流程／129
7.3.3 中國大氣成分本底值季報及對比分析產品的意義／129
7.3.4 酸雨業務／129
7.3.5 大氣成分業務產品(數值預報部分)清單／132
7.4 服務／133
7.4.1 大氣成分決策服務／133
7.4.2 大氣成分公眾服務／133
7.5 大氣成分與大氣環境業務與其他相關業務的關繫／134
7.5.1 對其他業務資料的需求／134
7.5.2 能提供給其他業務的支持／134
附錄1 對流層大氣光化學概要／135
附錄2 基於校準信息的反應性氣體數據訂正方法／136
參考文獻／138