沈阳启动一级预警？监测雾霾靠什么

　　8日15：42分，沈阳市环保局官方微博发布通知，“11月8日15：30，沈阳市发布重度污染天气一级红色预警。”

　　从本月8日开始，沈阳遭遇六级重度雾霾，全市PM2．5均值一度达到1155（微克／立方米），局地雾霾指数一度突破1400（微克／立方米）。（空气质量按照空气质量指数大小分为六级，相对应空气质量的六个类别，指数越大、级别越高说明污染的情况越严重，对人体的健康危害也就越大，从一级优，二级良，三级轻度污染，四级中度污染，直至五级重度污染，六级严重污染。）

　　今年年初可能很多人都看了一部叫《穹顶之下》的纪录片，视频中讲述了几段小故事，至于故事的内容可能很多人都忘了，但是视频的主题，相信大家一定还记得。

"雾霾"百度指数

　　一石激起千层浪！2月末3月初，通过百度指数我们可以看到从2月27到3月2日雾霾的搜索热度增长了2090%。但是这种关注只持续了几天，在一个月后，雾霾的百度搜索指数几乎跌回了谷底。而后的搜索趋势则大多与当日的空气水平相关。

　　如今，沈阳俨然挤入空气污染排行榜，那北京人民可就要就有意见了～

　　"雾都"称号该归谁？沈阳？北京？还是伦敦？

　　从8日开始，沈阳人民不得不担起着"雾都"的称号，六级重度污染，天气一级红色预警，口罩销售一空，呼吸科病房爆满……授予沈阳以"雾都"称号可谓是实至名归。

沈阳近两周空气质量

　　但有北京人就不让了，“一次红色预警就不得了了？我大北京每次黄色预警，我们都不在意，该干嘛干嘛”。11月4日，北京遭遇空气五级重污染。北京气象台4日5时55分发布霾黄色预警信号，预计4日白天至前半夜，平原地区将出现中度霾，能见度较低。但是这是毫不影响北京塞车……

　　当然了，要说到鼻祖还要数伦敦。在历史上有一个"雾都"，那就是英国伦敦。伦敦的雾天，每年可高达七八十次，平均5天之中就有一个"雾日"。到50年代，英国伦敦每年持续的"雾霾"天气超过了50天，因肺部感染死亡的人数超过千人。1952年，伦敦的警察使用燃烧着的火炬，以便在烟雾中能看清别人，并能被人看到。

一级应急响应

　　“雾都”的帽子究竟该花落谁家？我们定然难以用肉眼去识别，靠猜测来定夺。

　　去年，中国科学院两个团队近日公布的两个研究结果相差之大让公众大跌眼镜。汽车尾气对北京雾霾的贡献究竟是区区“4%”，还是超过20%？虽说只是学术上的探讨，但是对于广大民众来说，我们还需要一个标准答案，这标准答案由该谁给出呢？

　　自从2013年起，以超级计算机“天河一号”为支撑平台的“我国雾霾监测与数值预报模式系统研究”项目已经启动。科学家将在超级计算机上综合各项实际影响因素，建立数值模拟模型，把模拟结果与实际观测数据对照后修改、完善模型，可望通过三至五年的努力，最终用模型精确揭示雾霾的发生原因和形成过程。

　　"雾霾天天有，出行需谨慎"造成雾霾的原因究竟有哪些呢？

　　二战结束后，英国为了尽快恢复本国经济，建设了大量低成本、重污染的企业，从而造成全国性污染。英国雾都的治理长达几十年，而在1980年前后，伦敦的雾霾治理遇到了一个大问题，那就是汽车尾气污染。彼时伦敦市政府已将大量的汽车等工厂迁到了郊区，但是汽车工业的兴起，使伦敦的雾霾再一次恶化。

　　汽车尾气有200多种化学污染物质，但主要是碳氢化合物、一氧化碳、氧化氮和二氧化碳，另外还有PM2.5，空气中的氧化氮主要来自汽车尾气。有数据显示，一辆轿车平均每年排放的有害气体为：碳氢化合物35公斤，一氧化碳 261公斤，氧化氮17.3公斤，二氧化碳5190公斤。简言之，一辆轿车一年排放的尾气超过自身重量的3倍！

污染源

　　当然除了交通污染之外，还有工业污染；每到过年时燃放烟花爆竹；北方冬季取暖燃烧煤炭排放的污染物均严重影响了我们的空气环境。　　

　　有意思的是，2014年北京APEC之前，北京市政官员曾说过，中国人习惯的烹饪，对PM2.5的贡献也不小；

　　某西南政府官员也曾指出，造成我国西南地区的雾霾的主要原因是"烟熏腊肉"；

　　由此可见，究竟是什么造成了今天的雾霾，我们真要掰扯掰扯。

　　可见雾霾仍旧是目前急需解决的的环境问题，那么我们日常关注的AQI是如何计算出的？

AQI

　　超算和高性能计算为我们揭开迷雾……

　　分析雾霾产生原因、研究预报雾霾的技术方法、为治理雾霾提供科学依据这三点是现在科研机构研究雾霾治理的三大关键点.近些年，一些关于雾霾监测、数据收集和分析的研究项目在国内悄然成立，如果说道精准空气质量预测，我们不得不提到高性能计算和超级计算机。

　　超算

　　超级计算机，简称超算（supercomputer）。在极高的运算速度下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒万亿次以上。

天河一号

　　"天河一号"是中国首台千万亿次超级计算机，并在2010年的全球超级计算机排名TOP500中排名第一。超级计算机的研发人员表示，把天气预报、雾霾预报和污染源的监控情况一起放到"天河一号"超级计算机上，建立综合的数值模拟模型，形成一个实时的、大范围的、高精度的、时效性强的雾霾监测预报系统是未来利用超级计算设备治理雾霾的有效途径之一。

　　环保行业的高性能计算系统需要建设大气环境基本信息库、空气质量监测数据，确定模型的边界条件和初始条件，还需要对所建立的数值模型进行气象、空气质量、污染扩散的计算与预报。而这个过程是整个环保高性能计算量最大、对硬件性能要求最高的部分；这意味着，如果想要远离雾霾，环保部门需要计算能力、存储能力以及管理维护能力都十分出色的IT系统作为支撑。毫无疑问，目前在研究项目的运作过程中，高性能计算已经得到了广泛的应用，并在资料处理等应用模式中发挥了重要作用。

　　高性能计算

　　高性能计算，简称HPC (High Performance Computing)，硬件部分主要包括：登录管理系统、计算系统、集群容错系统、存储系统和网络系统五个部分。作为信息技术中的一颗"明珠"，高性能计算目前已经成为我国国家安全与国防建设、经济建设、重大工程、基础科学研究等领域的核心支撑力量，对我国产业升级、结构调整有着极为重大的意义。

　　但是高性能及计算中心的大家却是一个复杂的系统工程，绝非仅仅是采购一台高性能计算机那么简单。气象预报模式对于高性能计算系统有着非常苛刻的要求，首先，模式求解有非常大的计算量，而气象环境预报有要求极高的实时性，模式必须在指定时间内完成运算，另一方面，预报精准的的不断提高，所需求的计算量也呈几何级上升。

　　高性能计算系统的建设一般会包括前期研究、中期采购和后期运维三个方面。其中比较重要的部分包括系统的基础设施的改造、高性能计算机的选型和采购，以及后期的运维。

　　基础设施的改造主要包括：电力改造、空调改造、机房装修等方面，基础设施的改造也是高性能计算系统能够正常运行的基础；高性能计算机的选型和采购，是对该套高性能计算系统的定位；而后期的运维良好才能保证高性能计算系统正常运行。

　　据了解，深圳市气象局于2010年购买了一套曙光高性能计算机系统，以保证天气预报业务模式运行、科研和模式开发、资料同化和分析以及服务应用等需求。整个系统分为业务区和科研区两大部分，业务区设计计算浮点峰值为16.128万亿次、20T全光纤存储，作为气象局日常业务系统的支撑平台。科研区设计峰值为18.144万亿次、200T半光纤存储，作为气象局研发、科研、调试、测试平台。

　　在2010年上海世博会期间，浪潮集团就为上海环境监测中心建设了一套污染预测高性能系统，在2012年全运会期间又为济南环境监测中心建设了一套污染预测高性能系统。

大数据

　　在大数据时代，HPC正在发挥越来越重要的作用。

　　有关气象专家曾爆料，如果需要计算出汽车尾气在空气污染中所占的比重；在整个检测过程中会在地图上标注每一个监测点，然后通过监测点的监控摄像头拍摄记录每辆汽车的型号和大小，就可以计算出这辆汽车的排量。如果再加上实施的气象水平就可以得出汽车尾气在空气污染中所占比重。但有了技术数据支撑后，就可以为提出解决方案，政策法对提供数据支持。

　　笔者认为：随着云计算的迅速发展，在未来，将以云计算平台基础设施为依托，结合高性能计算完成对大气的实时监控，结合大数据分析，提出优化的解决方案。

　　通过对气候环境的大数据收集，将污染源精确到点，然后结合大气的化学反应机制，就可以用HPC模拟现实的大气环境，揭开雾霾神秘的面纱。