演講全文：
非常高興有機會跟大家分享一下我們所了解的關于霧霾污染治理與大資料支撐方面的話題。我本人是做霧霾治理的，我不太了解什麼是大資料，但是我曾經和資訊學院的教授交流過，大資料多大？他說你這個環境體系絕對算大資料。在大資料與霧霾治理方面，講三個問題：污染現狀特征、治理資料支撐、典型案例分析。
藍天白雲都是大家非常喜歡的,請大家回顧一下，在今年的四、五月份，北京市民興高采烈地曬藍天。9月3号的閱兵大家也十分高興。但自從北京進入秋冬季節以後，就不斷地出現霧霾的現象。像這樣的圖檔還沒有達到紅色預警，至少還可以看到輪廓。真正嚴重的時候，比如說，今年12月1号的時候，我們根本就看不出來是什麼地方。
這張圖中，上面兩行是2013年八次霧霾波及的範圍，下面一行是2014年的。這個資料是2015年11月30号到12月1号，媒體也一直在講為什麼沒有啟動紅色預警，首先是啟動标準方面有點技術的原因，當然，就我個人觀點而言這已經達到了紅色預警的水準。
我展示了這麼多圖，給出的還是兩個概念，霧、霾，霧霾這兩個字分開說是典型的氣象術語，連起來說，既不是氣象術語也不是環保術語，是近年來新的新聞用語。但是由于傳播快，是以大家都認同。
但是從環境研究者的視角來看，霧、霾我們叫做污染，連起來叫霧霾污染。一說污染就不是自然的霧和霾。這個污染對環境來說，一定要找是什麼樣的污染物造成的能見度急促下降，是什麼樣的污染物對呼吸造成影響。
上圖給出的是2013年典型的霧霾範圍，右邊一張圖是PM2.5的濃度。霧霾現象的核心污染物是PM2.5，PM2.5不簡單是一次污染，也是由多次污染形成的。是以在中國，PM2.5的污染有什麼基本特點？
第一個特點是濃度的絕對值非常高，現在，就像全球還沒有PM10一樣，世界衛生組織有上千個大小城市的地面測試濃度值，PM2.5是一部分國家有，中國走得也還比較靠前。
現在全世界靠衛星反演的方式做，中國的東部和印度的北部是目前全世界濃度非常高的地區。是以我們經常看到我們的濃度值達到多少倍，地面和發達國家相比高了很多，這個現象一點也不奇怪。
第二個特點是有很強的區域性。左邊這張圖是2013年受到波及的範圍，基本上全國260多萬平方公裡都受到了影響，将近六億人的健康都受到了不同程度的影響。
右邊的圖是2013年12月份的演變過程，大的是我們傳統說的京津冀、長三角已經不夠用了，會把山東、河南連成一片。這是濃度波及範圍和濃度值，這樣的情況很難用一個城市或者一個省解決。是以現在京津冀、長三角都成立了聯防關聯的國務院上司機制。
PM2.5還有一個比較複雜的情況，我們傳統的說要控制二氧化硫的污染就減二氧化硫，控制氮氧化物的污染就減氮氧化物。但是控制PM2.5的污染不僅僅是控制一次檢測出來的PM2.5。
因為在大氣中産生的PM2.5有兩種來源，一種是我們肉眼看得到的，直接排出的一次PM2.5，比如說柴油車冒的黑煙。第二種就是二氧化硫會産生的化學反應，這些反應會增加PM2.5。既有一次排放，又有氣态轉化的。
這個基礎上又可以解釋，為什麼北京11月27、28号藍天白雲，但是30号的時候那麼嚴重。氣象條件變化以後，實體的積累，水準風速慢了，垂直方向低了，這些東西呆在一起産生化學反應，是以這兩個因素導緻了這樣的現象。
我們今天有很重的霧霾天氣，實際上有另外一個特别重要的原因，就是氣象特征。霧霾是哪裡形成的？核心就是這兩句話，内因是排放，外因是氣象。當外因的條件不那麼嚴重的時，11、12月份偶爾也能出現藍天白雲。
比如說12月1号，有的都是600、700的情況下，12月2号一下子就變成了10，一場六級大風吹過來了。是以說這個氣象條件會左右，但是主要核心的内力還是排放。
在過去的1990-2010二十年間，全中國主要跟霧霾相關排放物增長的情況。二氧化硫、氮氧化物、一次PM2.5等全部都在漲。
同樣的氣象條件，在1990年的12月份也曾經有過，為什麼沒有那麼嚴重的霧霾？就是内因完全不一樣。是以左邊第一個柱子就是1990年的排放量，如果我們的排放量是那個水準，就不會出現現在嚴重的霧霾。是以治理霧霾就是減排，把排放量拉回到當年的水準，就會逐漸回到這個現象。
如圖所示，我們這些總排放量都聚集在東部，特别是京津冀地區。是以回顧以上的圖，所有的霧霾每一次的出現京津冀都逃不了，長三角時有發生，珠三角偶爾發生。都是跟排放強度相關的，是以這就是現有基本污染的特征。
“我要治理霧霾”的話，現在很多上司下了很大的決心，話已經說到位了，狠話絕對到位。痛下決心，但是也講了“科學治污、精準治霾”。沒有比這個再狠的話了，但是什麼叫科學？什麼叫精準？最起碼你要有基本可靠和足夠的資料來支撐，那才叫科學，那才可以說是基本精準。
霧霾的内因是排放，中國現在面臨的工業體系，排放是全世界構成最複雜的，我用了一個最字，現在大家說要慎用“最”，但是中國現在面臨的排放體系就是“最”複雜。一個月以前我們剛剛在環境學院開了全球污染源排放清單科學研究年會，全世界幾十個國家都有代表參與此年會，這個資訊完全可以支撐。
中國現在的工業體系是一個技術分布最寬的，比如說鋼鐵，有全世界最先進的寶鋼，也有最落後中西部小的鋼鐵。你如果到東南亞去，隻有後半段，到歐美隻有前半段。但是在現在的中國，這樣的污染源是“最”。這麼多的污染物、污染源是一個大資料的概念，排放出來的污染物又跟氣象條件相關，就把氣象資料單獨拿出來也是一個大資料體系，排放資料和氣象資料之間形成了一定的邏輯關系，就會導緻濃度的升和降。大風一來就能從800降到10。
是以我們要抓這三組大資料：排放資料、氣象資料、天上的濃度資料。從地面排放，由大氣理化過程形成PM2.5污染物。
我們應該如何抓到這些資料來構成一個治理霧霾的支撐體系？這裡有三種核心技術：排放清單技術、立體觀測技術、數值模拟技術，把氣象條件集合起來，最後形成濃度演變的規律。比如說我們敢報這樣的濃度，是依靠這三種資料。
現在需要有一個理念的轉變，我們在工信部、環保部等讨論大氣污染核心治理方式是什麼？大家經常想到的是火電廠脫硫技術，機動車的三元催化轉化技術，這些對不對？絕對是對的。但是僅有這些行不行？絕對是不行的。
原因是什麼？
現在我的治理不是以某一個行業的污染物減多少為最終目标，我是以一個地域污染物的濃度降多少為最終目标。是以一個行業一方面的技術絕對是支撐的，但是不僅僅是一部分。或者用總理的話說向污染宣戰，隻能支撐一次戰鬥，把火電廠的都戰勝了。但是并不意味着這個區域的戰略目标達到了。是以說戰略目标要達到，一定要有這三種技術：立體觀測、數值模拟、排放清單，這個就構成了沙盤推演的技術，後面就需要大資料的支撐。
我們以現有的中國環境管理體系為主，對大氣污染源的覆寫範圍還是非常有限的。原因是中國的污染治理是以工業污染治理切入的，是以有很強的特點。
表面上看我們有很多資料來源，有線上監測、總量核查等等，但是這些都聚集在固定燃燒源、工藝過程源、非道路移動源、溶劑使用源等方面，農業、生物質燃燒，這些在現有的體系裡沒有資料，應該說在一個非常大的資料缺少的情況下，要彌補它就要不斷地用科研成果改進。
舉一個例子，我們經常講到一個交通的資料不僅有車流量，還要有排放資料，最後還要有氣象影響資料。
一個工業體系裡，不同的工業采用的生産技術和最後的環保控制技術，最後在煙囪口排放出來的資料。現在都有大量地采集這些資料，正在逐漸建成。這次清華大學在過去20年建的中國多尺度排放清單模型及線上資料共享平台，現在全世界有兩百多家都在用。從1990-2013年，800多種排放源，有600多種VOC成分，這個已經是全世界非常知名的資料平台。可以提供的是全國區域、城市高分辨率的排放清單，可以在一天24小時的演變，全國的特殊地域都可以做到。
這方面是說我們的排放源都有很多工作要做。目前很多做大資料的往往是在空間上直接抓濃度變化，也就是現在講的區域的立體觀測。目前地下排放這些到了天上以後，通過大氣實體化學過程呈現了濃度，這個濃度在時空變化上怎麼擷取，現在有地面觀測、飛機的航測，還有更高層衛星的遙測來獲得這樣的資料。
一個地面觀測的尺度範圍比較小，時間尺度可以是小時，大家空間範圍一般一個點也就代表兩公裡，一個通量塔的範圍和地面是相似的。航測可以管到幾十公裡的範圍，但是航測有非常大的代價，跟空軍合作飛一次就是幾十萬。衛星遙測時間很大，但是分辨率在幾十公裡是比較合理的。
這是典型的地面觀測，從2013年1月開始，中國的國控點現在有1497個，每小時更新的資料是10479個。大家現在在手機上可以看到NPI的高低。
現在有非常多的技術支撐資料公司，還有一些做傳感器的公司也在做相對廉價、微型的觀測站，也報這個資料，這個資料來跟我們國控點的資料對比是不能評價空氣品質的，但是可以在時空範圍做他那套體系的高低比較。
包括最近地方政府的環境管理，因為把格點做得很小，一公裡裡邊就有一個，去抓附近可能出現異常濃度升高的時候，哪些污染源疑似偷排嫌疑，執法人員可以迅速到現場排查。這是屬于直接報出了污染物的濃度，重污染的形成。在清華園裡也有這樣的，有一批線上監測的儀器，可以逐秒的環境變化給記錄下來。
2013年1月的31天，中間的污染濃度為什麼一下子上去了？主要是由氣态轉化過來的二氧化硫等有機物，這個有一定的方法去追溯，但是現在的方法還不成熟。是以造成有些媒體報道時過于強調某些方面，比如說這次過程以燃煤為主，大家就了解為這次是燃煤的，下次是機動車。
其實是衆多的污染源共同造成的，隻是在不同的地域、不同的氣象條件下，某一種占的比例成分更高一些，但是每一個都忽視不了。從空間範圍來看，這些化學成分在全國的各個地域也是有不同的時空變化的。
衛星有相對的獨立性，我們現在說大資料，大資料的前提首先要是真資料。你在環境管理裡，由于各種利益的博弈，會使資料之中不排除有造假資料的情況，包括企業和環保管理部門搞貓捉老鼠的遊戲。
但是現在有一個非常好的手段，在全世界發展得非常快，就是衛星遙感。因為地面的資料都是有可能改的，但是沒有人可以爬到衛星上把傳感器給調整。全世界衛星的資料都是公開的，隻要你能找到地面反演好的方法，二氧化碳、二氧化硫、甲烷、臭氧等等這些污染，這些都是可以監測到的。
當排放資料、空氣品質監測資料要拿來給決策者用的時候，要合成起來做成一個沙盤推演，就是我們說的數字預報。這項技術成熟到一定程度以後，這個數字預報預警就可以幫助我們預測有沒有重污染，同時也可以幫助我們預估，當我采取了單雙号，預計能把這個污染緩解到什麼程度，這是短期應急方案。
從2008年奧運會開始做，一直到今年的閱兵，在什麼情況下臨時把污染源調控到什麼程度，在技術經濟比較合理的範圍之内，達到當時的環境預期目标，這是短期的。同時也可以做長期的，比如說五年計劃，逐漸把污染降到什麼程度，效果就可以更好，這是非常好的沙盤推演過程。
最後舉一個案例分享，我們大氣要在京津冀降25%的PM2.5污染濃度，這是任務最重的。河北省做了一個類似于沙盤推演的平台，給出了高分辨率的清單、污染源解析等多種方案情景，這裡給出的是河北省各種污染物排出來的情況，可以給出河北省這些污染源各種污染合成以後空間分布的情況。
是以說，河北省給出面對這些污染源制定的所有的行動計劃，能源機構怎麼調整，機動車怎麼治理，這些措施全部列到一起以後可以估算可以減多少污染物。這是列出來的資料，那個時候我列出這些資料以後往往不去預評估，五年以後是不是能達到這個濃度的變化，這些事情并沒有人去做。
我們用這個平台做了分析以後，發現分别能減這麼多污染物，但是用數字模拟預計，2017年的時候，北京污染物下降25%能達到，天津和河北達不到，天津和河北隻能達到百分之十四點多。進一步說，河北省的污染物排放标準怎麼能達到？再去檢查敏感的污染成分，這樣的話11個城市減污染物的情況又重新合計，變成一種新的污染現象。
這種減排方案加進去以後再合計，減排的比例可以達到28%，河北省直接用這個成果，在原來2013年已經公布的省的基本行動計劃之上最後又公布了一個深入治理的計劃，兩個加在一起要達到28%，因為省長是要跟國務院簽軍令狀的。
9.3日閱兵，河北省所有的城市、省直管縣都有自己的保障方案，這些保障方案放到平台，每天晚上加，最後累計暫停了多少企業，使多少污染物降下來。這裡面你可以很清晰地看到，粉紅色的柱子是平常排放的污染物，下面那一點是周末排放往下掉的情況。在閱兵期間都是藍色的，累計減排量降了這麼多。省裡的省長在指揮平台上可以很清晰地看到這個過程。
謝謝大家！
原文釋出時間為：2017-03-16
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