人工神经网络法在大气污染预报中的应用

以鞍山市为例,应用人工神经网络方法,模拟人脑的思维方式,建立了大气污染物浓度的神经网络预报模型,并将计算结果与监测值进行了对比验证,计算结果表明,BP模型应用于大气污染物浓度预报具有较高的预报精度。     

石家庄市大气主要污染物的统计预报

介绍了石家庄市在大气主要污染物预报统计模式方面的研究，包括统计回归分析的原理，预报选取的因子，主要污染物的回归方程及其相关系数和推广应用情况，通过分析指出了模式存在的不足，并给出了改进方向。     

沧州市空气质量预报统计模式探讨

环境空气污染与气象条件密切相关，污染物在大气中输送、扩散、沉降无不依赖于各种气象务件，气象要素的变化决定大气过程的性质和强度，也直接影响空气质最的好坏。通过统计方法掌握污染物浓度变化和气象因子变化的规律，进而找到其相关性。并可以此为基础建立适用于本地区的空气质量预报模式。本以此为基础，结合沧州市环境空气污染的特点对空气质量预报的统计模式进行初步探讨。     

气象条件变化对呼市地区大气污染的影响

利用1995至2002年呼和浩特市区空气污染物PM10、TSP、NO2、NO2、SO2浓度的实际监测数据与同期的地面要素场资料、大气边界层气象参数和地面天气图分析了污染物浓度与气象条件的关系及气象条件变化对呼市地区污染物浓度变化的影响，讨论了污染物浓度变化规律的成因。在此基础上用逐步回归方法建立了不同季节呼市地区空气污染浓度统计预报模型。     

小波支持向量机在大气污染物浓度预测中的应用

用小波分解重构和支持向量机相结合的方法,建立大气污染物浓度预测模型。通过小波分解,将大气污染物浓度序列分解为不同频段的小波系数序列,再对各层的小波系数序列重构到原尺度上。利用相关分析的方法构建出低频小波系数a3和中频小波系数d3的支持向量机模型输入因子为前一天小波系数a3和7个气象因子;高频小波系数d2和d1以前三日的小波系数为输入因子,然后对各小波系数序列采用相应的支持向量机模型进行预测,各小波系数均使用ν-支持向量回归机(ν-SVR)算法和径向基函数,最后通过小波重构合成大气污染物浓度序列的最终预测结果。通过对大气SO2浓度预测实例证明,该大气污染物浓度预测模型具有推广能力较强、预测精度较高、训练速度快、便于建模等优点,具有良好的应用前景。     

抚顺市空气污染预报方案筛选

空气污染预报的准确性取决于大气污染物扩散模型的选取和预报方案的设计。本文以经过验证的ADMS-大气污染物扩散模型为基础。设计了四种预报方案。并对四种方案的预报准确性进行检验，从而筛选出了适用于抚顺市空气污染特点的最佳预报方案。     

应用嵌套网格模式系统对沈阳市环境空气质量的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)对沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,NAQPMS模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2 NO2和PM10的模拟值与观测值具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

BP网络模型在朝阳地区大气污染预报中的应用

目前,人工神经网络理论发展迅速,并在模式识别和系统辨识中得到广泛应用。而其中采用误差反向传播方法(Back Error Propagation)的BP网络模型是目前应用最为广泛的神经网络模型之一,它是一种简单而又非常有效的算法。本文应用人工神经网络方法,在模拟人脑的思维方式下,建立了大气污染物浓度的神经网络预报模型,并将计算结果与监测值进行了对比验证,计算结果表明,BP模型应用于大气污染物浓度预报具有较高的预报精度。     

植物在环境保护中的作用

植物对各种污染物都有吸收、积累、分解和代谢作用，降低大气中有毒气体的浓度，保持大气层中氧和二氧化碳的平衡，减少空气中的放射性物质，减弱躁声，杀菌除尘，净化环境污染；同时，由于不同植物对不同污染物的敏感性不同，又可用来监测预报环境污染。     

基于HHO-CNN-LSTM的CMAQ修正模型及其在上海市空气质量预报中的应用

建立空气质量预报模型，预测污染物浓度对人类健康和社会经济发展具有重要意义。然而，传统的空气质量模型CMAQ对污染物浓度的预报精度并不理想。对此，本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)的空气质量预报修正模型，并使用哈里斯鹰算法(HHO)对模型的超参数进行优化；用CMAQ模型对上海市2022年12月六种大气污染物(SO₂、NO₂、PM₁₀、PM_2.5、O₃、CO)浓度的预报数据以及监测站的气象数据和污染物浓度实测数据作为HHO-CNN-LSTM模型的输入，对CMAQ模型预报结果进行修正。使用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和一致性指数(IOA)作为评价指标。结果显示，修正模型显著提高了六项污染物浓度的预测精度，RMSE减少了73.11%～91.31%,MAE减少了67.19%～89.25%,IOA提升了35.34%～108.29%。同时针对HHO算法陷入局部最优而导致修正模型对CO浓度预测效果不佳的问题，使用高斯随机游走策略对HHO算...     

济南市大气污染物时空变化及预测分析

大气污染影响生产生活和人体健康,了解大气污染物时空分布特征及污染源是大气污染治理的基础和前提。基于济南市2014-2018年空气质量实时监测数据,主要污染物浓度数据和气象要素数据,运用相关分析法和BP神经网络预测模型,分析了济南市大气污染物时空分布特征及污染物来源,并对济南市6种主要污染物进行预测。结果表明:在时间维度上,空气质量呈逐年好转趋势,季节上则表现出冬季污染最严重,夏季最轻,采暖期污染物浓度远远高于非采暖期的特点;从日变化看,上下班高峰段是污染最严重时段。在空间维度上,城市外围污染较为严重,市区污染相对较轻。在污染物成分上,PM₁₀逐渐成为颗粒物污染的主体。通过济南市污染物浓度预测结果,分析未来3年内污染物浓度变化情况,进一步提出合理优化的污染治理方案来改善济南市大气污染状况。     

大气污染物多时间分辨率的小波分析

利用Modet小波函数进行小波变换,利用Daubechies小波函数进行分解及滤波,以乌鲁木齐市的大气污染物时间序列为例,分析了当地单个大气监测站点NO2的多分辨率的演变特性,并对NO2的时间序列进行了滤波消噪.研究结果显示,NO2年际变化和季节性变化的时间尺度在尺度空间中分布不均匀,具有较明显的局部化特征;除了季节性变化的时间尺度和变化趋势之外,还存在大气污染物中、长期变化趋势.基于滤波消噪后的时间序列建立的预测模型可用于有效地提高大气污染物的预测预报精度.     

毕节市区大气污染特征及影响因素分析

根据毕节市2015年大气污染物浓度和气象因子的监测数据,分析了毕节市区大气污染物SO_2、NO_2、PM10、PM2.5、CO及O_3浓度的月、季和年平均变化特征及其影响因素,并对大气污染物浓度之间以及大气污染物浓度与气象因子之间的相关性进行了分析。结果表明:(1)毕节市区2015年空气质量总体良好,空气质量优良天数占95.1%,主要大气污染物为PM10和PM2.5;(2)大气污染物SO_2、PM10、NO_2、PM2.5、CO的月浓度都呈"V"型单谷变化趋势,而O_3的月浓度则为单峰变化趋势;大气污染物SO_2、PM10、NO_2、PM2.5、CO浓度的季节变化为冬季最高、夏季最低,O_3浓度的季节变化则为春季最高、冬季最低,且季节之间的差异性显著(p0.05);大气污染物PM10和PM2.5的年平均浓度分别超过我国《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中一级标准年平均浓度限值的18.2%和112.4%,SO_2和NO_2的年平均浓度均未超过国家一级标准的年平均浓度限值;(3)大气污染物SO_2、NO_2、CO浓度与颗粒物PM10、PM2.5浓度之间两两呈极显著正相关性(p0.01),其与O_3浓度之间呈极显著负相关性(p0.01);PM2.5浓度与PM10浓度之间呈极显著正相关性,而PM2.5浓度与O_3浓度之间呈显著负相关性,多元线性回归分析得出PM2.5浓度与其他大气污染物浓度之间的拟合方程为:PM2.5=2.718+0.130SO_2+0.747PM10+0.255NO_2-0.077O_3+0.678CO;(4)气压与大气污染物SO_2、NO_2、CO、PM10浓度之间呈显著正相关性,其与O_3浓度之间呈极显著负相关性;温度除与O_3浓度之间呈极显著正相关性外,与其他大气污染物浓度之间呈显著负相关性,且其与O_3浓度的相关性系数最大(r=0.501),说明温度对O_3浓度的影响较大;相对湿度除与CO浓度之间无显著相关性外,与其他大气污染物浓度之间均呈显著性负相关性;风速与O_3浓度之间呈极显著正相关性,其与其他大气污染物浓度之间均呈极显著负相关性。     

SEA中非突发性大气环境健康风险分析

建立了一种基于指示性污染物的非突发性环境健康风险评价模式。根据研究区域的能源类型及气候条件选择对该区域人群健康产生明显影响的指示性污染物,并根据多个城市及地区的历史数据确定指示性污染物与常住人口死亡率之间的定量对应关系,将大气预测模型和GIS系统进行集成开发,再将指示性污染物浓度与区域常住人口死亡率之间的定量对应关系嵌入与GIS集成后的大气预测模型中．．通过将区域气象数据及规划中关于指示性污染物连续排放的源强数据输入上述模型进行模拟预测,得出区域不同级别大气环境健康风险范围分布。     

基于小波分解和SVM的大气污染物浓度预测模型研究

针对大气污染物浓度的精准预测问题,运用小波分解将污染物浓度一维序列分解为高维信息,结合气象及污染物浓度数据,构建了基于小波分解的支持向量机预测模型.最后将模型应用于长沙市2018年PM_2.5和O_{3-8 h}的浓度预测.结果表明：①在其他参数不变的条件下,该模型在平均绝对误差（MAE）、平均绝对百分比误差（MAPE）、均方根误差（RMSE）、一致性水平（IA）和相关系数（R）指标上均优于未经小波分解的预测模型;②在考虑其他污染物对PM_2.5浓度的影响后,预测模型评价指标MAE、MAPE和RMSE分别减少了5.57%、9.91%和3.44%,有着更小的误差;③在考虑气象因素对O_{3-8 h}浓度的影响后,预测模型评价指标MAE、MAPE和RMSE分别减少了1.59%、3.54%和0.82%,同样也有更小的误差.由此可以看出,本文所提模型能够有效预测大气污染物浓度,为相关研究提供了方法参考.     

基于XGBoost算法的WRF-Chem模式优化模拟

采用人工智能算法XGBoost结合大气化学模式WRF-Chem,利用北京地区大气污染物的模拟结果及站点监测数据,构建XGBoost统计预报算法模型,并对两种大气污染物（PM_2.5和O₃）进行优化模拟,同时分析其特征贡献要素.结果表明,该统计预报模型能够很好地优化大气化学模式模拟的大气污染物浓度,降低模拟误差,对于北京地区站点模拟浓度优化呈现出城区>近郊>远郊的优化特点,且算法模型对O₃浓度优化程度更高,优化后相关系数提高达128%.此外,通过特征要素的贡献量分析表明,CO是影响O₃优化的重要特征变量,城郊区特征贡献得分均高达1000以上,Q2（近地面2m比湿）是影响PM_2.5优化的重要气象特征变量,城郊区特征贡献得分分别为950和824.     

基于空气质量和气象数据的大气污染物排放水平评估

评估大气污染物排放水平有助于防治大气污染。基于空气质量和气象数据,定量分析了气象因素对大气污染物浓度的影响,在此基础上建立了一种基于空气质量和气象数据的大气污染物排放水平指标——"参考浓度",即同等排放水平、参考气象条件下的大气污染物浓度;以SO_2为例,通过比较我国主要城市SO_2监测浓度、参考浓度与排放水平的相关性,验证了该排放水平指标的有效性;将该排放水平指标应用于我国不同地区大气细颗粒物PM2.5污染的脆弱性分析,得到了不同地区PM2.5排放水平的时空分布特征。结果显示:大气污染物参考浓度相比监测浓度可以更好地反映大气污染物的排放水平。该评估方法可以为大气污染防治提供参考。     

大气污染物浓度的神经网络预报

首次将神经网络应用于实测大气污染物浓度的预报.结果表明,预报值与观测值符合得较好.由于人工神经网络具有逼近精度高、学习速度快、对资料长度要求不高等优点,因而在非线性时间序列的预报中显示出了独特的优越性,并将会在大气环境和气候预报中得到越来越多的应用.     

数据分解模式下PM2.5与气态污染物的组合预测研究

大气污染治理是我国实现生态文明的必经之路,制定有效性的大气治理方案,作为参考的大气污染物月均浓度预测结果是至关重要的.针对大气环境污染物月均浓度时间序列的高噪音、非平稳和非线性等特点,本文提出一种基于数据分解模式的组合预测模型.上海市的实例验证及与其他3种模型的对比研究表明：本文所提出的组合预测模型适用于政策制定所需但样本量受限的月均或年均数据预测;所提出的子序列重构的新模式比传统求和算法重构模式提高预测精度12.5%;相较于其他模型,其预测性能最优（绝对百分比误差的均值仅为9.05,且对历史拟合的皮尔逊系数均为0.90以上）.实现了对大气污染物月均浓度高精度预测,可为相关政策的制定提供科学的定量参考.     

线性规划方法在城市大气污染物排放总量控制中的应用

为了实施城市大气污染物排放总量控制，实现逐点浓度达标与各功能区达标，本文讨论了线性规划方法在大气污染物排放总量控制中的具体应用，提出了合理选择控制点和计算污染物浓度贡献系数矩阵的方法，结合控制点源排放的Ａ－Ｐ值法建立了大气污染物排放总量控制模型。