謝謝邀請，今天上午剛開完組會，就看到這個題目，難得有點兒時間來答。
這個題目還算是挺大的，估計需要較多時間才能答得比較全面。
畢竟對這塊兒的了解還不太夠，大家湊合看哈。
對於TL;NR使用者，我建議大家可以看看未來天氣預報（中國天氣網-專業天氣預報、氣象服務門戶），然後再看看今天環保部公布的數據如何(http:// 113.108.142.147:20035/e mcpublish/ )，就很可以進行一次非常主觀的空氣汙染預報啦。
最近12月初江浙滬的大規模PM2.5汙染，也就是霧霾事件又一次給大家敲響了警鐘。街上帶上3M牌兒N95的口罩似乎逐漸成為一種潮流，連南京的模特走秀也不忘帶上——實際上，在空氣汙染的範疇中，除了PM2.5，還有臭氧，氮氧化物，二氧化硫，揮發性有機物等各種汙染成分。這些成分會對人體健康產生或直接或間接，或顯著或潛在的威脅，嚴重情況下甚至會造成人員的死亡。在這樣的背景下，及時對空氣汙染進行預報預警，就顯得尤為重要了。同時這裏要註意，空氣汙染是對多個成分進行的預報，而這些成分之間是相互聯系交互作用的。
我們是如此迫切地需要知道我們到底何時能夠擺脫霧霾困擾，而何時下一次這漫天寂靜嶺般的場景又將出現……這預報，又該怎麽做？我想大家對於氣象局環保局每次面對霾都說「冷空氣即將到來，汙染狀況將得到好轉」已經開始厭煩了吧？可惜的是，若是想迅速解決這大氣中的顆粒物，還真只能靠上天恩賜的大風或者降雨。 因此，大家可以想象到，對於汙染的預報，很大程度上會與氣象預報有關。實際上在現有的汙染預報中，大多采取現有汙染觀測加上對未來氣象條件的預測相結合的方法。 這個方法大多是透過數值模式去實作的。直白一點說，就是我知道我們這個地兒未來幾天的風往哪兒吹，溫度幾何，濕度多少，太陽放射線怎麽樣，然後我看看今天的汙染物濃度是怎麽樣的，那麽輸送情況我估計能預計了；其中的化學過程，也會放到模式中去進行模擬，有多少氮氧化物轉化成硝酸鹽，有多少二氧化硫轉化成硫酸鹽……這一切的一切，都會利用數值模擬的方式求解，然後可以得到未來幾天汙染物的趨勢乃至空間分布等。我們知道現在的情況，利用已有的知識便可以知道未來變化的規律了！
謔謔，聽上去實在厲害，頗有幾分胸中包含宇宙，未出房一步便已知天下幾何的氣概呀。不過可惜的是，由於大氣科學中各種方程式難以求解，我們只能不斷用近似的方法去進行運算……當然，天氣預報的數值預報結果已經較為準確了，但是到了汙染預報裏面，需要考慮的東西實在太多。比如這化學物質反應，稍微好一點的化學箱體模式模型裏面會有數萬個方程式！而我們現在常用用的結合了汙染物的模型，比如CMAQ以及WRF-CHEM等，實際上包含的化學都非常簡單，遠遠未能完全考慮大氣中的實際情況。
那麽是不是說這模型就不能用了呢？當然不會的，因為不管實際情況怎麽樣，生成汙染物的最主要的途徑畢竟就那幾個，不管怎麽樣，模式模擬的結果都代表現有的我們對汙染的理解所得到的結果。如果結果不對，那麽就是這個模式（代表general的概念）可能哪兒出錯了。影響這些的因素很多，比如大模式裏面不可能加入特別精細的地形，比如排放的預測是未知的，指不定哪天就有工廠偷排或者某處偷偷燒稭稈，又比如有可能汙染物的觀測本身就是錯的！
因此在數值模擬的基礎上，非常有必要加入我們對過去汙染的統計以及經驗性的調整。各類因素，比如原生的汙染排放是什麽型別，在過去的汙染事件中，是如何變化的，什麽樣的天氣型下容易出現哪一型別的汙染，這些都對預報有著極大的輔助作用。(插一個個人感受：這些東西說實在的，真不算什麽science，但是在研究的過程中，容易有很多科學發現。比如我們燒稭稈，會造成影響城市的嚴重汙染，大量的顆粒物會影響太陽放射線，進而影響邊界層結構，導致大氣更穩定，導致實際氣溫比預報有較大的降幅，乃至將本來在當地下的降雨給「推」到外面了。我說的這個就是去年6月10日在南京發生的一個個例，啊，扯遠了……)
汙染預報是一個需要一定時間的研究作為基礎才能初步建立，然後再進行努力不斷改進的事情。這方面，我們還剛剛起步，預報結果可以說是很糟糕的。舉個例子，對於大氣汙染的預測，我們需要的觀測資料，除了各個氣象站的常規氣象參數，大氣化學成分的觀測等，還需要衛星的監測資料，各個地區的汙染排放資料等等……其難度之大可想而知。我前兩天看新聞，說南京或迎7級大風，空氣品質或達優——結果當天上午風沒那麽大，汙染後來繼續加重了——接下來一天新聞又說未來擴散條件較差，汙染情況不容樂觀——結果那天晚上剛好又來了風，吹散了霧霾……你也許會說：「這也太不靠譜了吧！我酷炫的完全防護口罩完全就錯過了閃亮登場的時間啊！」不過說實在的，這預報大體上也不算錯，就是發報道的給公眾的傳達的概念並不與公眾的預期相符，或者說時機不太對。那這不就正好比妹子生病你不去陪一樣麽，她需要的時候你不在，那補救起來就很難了。這方面，已開發國家走在我們前面太多了——例如【
AIRNow】這個美國政府網站，它是由美國EPA聯合NOAA，NASA等眾多重量級機構，以及各個地方的環保氣象部門共同聯合協作來進行的，經過了非常長時間的發展才逐步達到今天的規模以及品質。與之相比，我們還有很長的道路要走啊！不過我相信，這些都只是時間問題。
最後發一下感慨，大家要建立起相互信任的氛圍啊！之前南京有人釋出訊息說12月初的PM2.5濃度值是網上公布的兩倍之多，引起了大範圍的轉載。而其唯一的證據就是一個所謂的便攜儀器的照片。雖然預報可能還不太準，但是網上公布的觀測數據基本上是觀測儀器直接聯網上傳的，誰費那功夫去調？調來幹啥子？咋不直接調個空氣品質優咧？
好啦，環保之路漫長，與君共勉！晚安！
