基于多机器学习算法耦合的空气质量数值预报订正方法研究及应用

应用多种机器学习算法进行时空耦合从而建立一种新的多模式集合预报订正算法(简称“ET-BPNN算法”),对4种常规污染物(NO₂、O₃、PM_2.5和PM₁₀)的空气质量模型预报结果进行订正. 订正方法分为两步,第一步中利用随机森林、极端随机树和梯度提升回归树3种机器学习算法,采用4个空气质量数值预报模式(CMAQ、CAMx、NAQPMS和WRFChem)的多尺度污染物浓度预报数据、中尺度天气模式(WRF)的气象因子预报数据(包括2 m温度、2 m相对湿度、10 m风速、10 m风向、气压和小时累计降水量)以及污染物浓度观测数据作为训练集,训练结果进入基于均方根误差的择优选择器,选取3种机器学习算法中优化效果最好的算法;在第二步中利用了BP神经网络算法,通过加权平均获得集合模式订正预报结果. 结果表明:①与模式集合平均算法相比,ET-BPNN算法使NO₂、O₃、PM_2.5和PM₁₀浓度预报值与观测值之间的均方根误差分别减小了30.4%、18.9%、43.3%和38.1%. ②ET-BPNN算法的优化效果较随机森林、极端随机树和梯度提升回归树3个机器学习算法有明显提升,与极端随机树算法相比,ET-BPNN算法使NO₂、O₃、PM_2.5和PM₁₀浓度预报值与观测值之间的均方根误差分别降低了42.7%、20.1%、19.7%和9.7%. ③在易发生污染的秋冬季,ET-BPNN算法对PM_2.5浓度的预报具有明显的优化效果,此外该算法明显缩小了不同站点预报和不同预报时效之间的偏差,具有较好的鲁棒性. ④对O₃和PM_2.5浓度预报而言,经ET-BPNN算法优化后的预报结果能够更好地把握污染过程,对污染物峰值浓度的预报也较模式集合平均算法更准确. 研究显示,ET-BPNN算法提高了空气质量模式对污染物浓度的预报效果.      

法利·莫厄特

法利·莫厄特(Farley Mowat),1921年生于加拿大安大略省,是加拿大著名的生态文学家。莫厄特的作品显示出他对环境保护以及面临消亡的各种社会文化的强烈关注。莫厄特青少年时期就对保护野生动物和探索大自然产生了极大的热情,他与朋友们创建业余自然研究者工作室,在家里的地下室开办野生动物博物馆。1 3岁时,莫厄特自己创办了一份自然通讯杂志《自然的学问》,又作为《萨斯卡通凤凰星报》的专栏作家,每周撰文介绍各种鸟类。二战后,参战归来的莫厄特于1 949年在多伦多大学学习生物学。后     

新时期背景下立体化环境监管模式的创建与运行

我国当前的环境监管中依然存在很多的弊端,不能有效预实施环境监管。但经实践证明"一体两翼"这种环境监管体制可以有效避免环境危机的出现,提高环境监管的能力。本文就这种立体化环境监管模式的构建和运行展开了讨论。     

工业企业危险废物监管模式研究

工业危险废物监管是环境保护执法的重要组成部分,新修订的《国家危险废物名录》(2016版),自2016年8月1日起施行,本文结合我国实际情况,通过分析目前工业危险废物监管模式,提出环保执法部门在新形势下如何创新监管模式,对工业危险废物进行规范、有效监管,确保危险废物环境安全。     

呼和浩特生态城市承载力分析及其建设策略研究

生态城市是新世纪人类理想的居住模式,本文在研究国内外生态城市理论与实践的基础上,对呼和浩特环境承载力、人口资源承载力、水资源承载力以及其他资源承载力进行了分析,针对呼和浩特城市发展现状,提出了呼和浩特市生态城市建设的新模式及建议和对策。     

大姚县畜禽养殖业污染防治对策初探

对大姚县畜禽养殖业污染物产生、处理及综合利用现状进行了分析,指出大姚县畜禽养殖业环境管理中存在的执法不力、选址不当、污染治理投入不到位、宣传力度不够等问题,并对其成因进行分析.提出了对策.     

区域清洁生产评价模式探讨

区域清洁生产提供了有效解决地区性重大环境问题的途径。介绍了区域清洁生产理论基础之后,论述了区域清洁生产的实施模式,并建立了完整的经济环境评价模型,为区域清洁生产的实施提供了参考依据。     

High-resolution modeling and evaluation of ozone air quality of Osaka using MM5-CMAQ system

High-resolution modeling approach is increasingly being considered as a necessary step for improving the monitoring and predictions of regional air quality. This is especially true for highly urbanized region with complex terrain and land-use. This study uses Community Multiscale Air Quality (CMAQ) model coupled with MM5 mesoscale model for a comprehensive analysis to assess the suitability of such high-resolution modeling system in predicting ozone air quality in the complex terrains of Osaka, Japan. The 1-km and 3-km grid domains were nested inside a 9-km domain and the domain with 1-km grid covered the Osaka region. High-resolution Grid Point Value-Mesoscale Model (GPV-MSM) data were used after suitable validation. The simulated ozone concentrations were validated and evaluated using statistical metrics using performance criteria set for ozone. Daily maxima of ozone were found better simulated by the 1-km grid domain than the coarser 9-km and 3-km domains, with the maximum improvement in the mean absolute gross error about 3 ppbv. In addition, 1-km grid results fared better than other grids at most of the observation stations that showed noticeable di erences in gross error as well as correlation. These results amply justify the use of the integrated high-resolution MM5-CMAQ modeling system in the highly urbanized region, such as the Osaka region, which has complex terrain and land-use.     

畜禽养殖废水铬污染研究

随着现代畜禽养殖业的发展,畜禽养殖场排放的污染物越来越严重地污染环境,同时由于畜禽养殖的饲料中需要掺入畜禽所需微量元素铬,具有较大的污染隐患。本研究发现畜禽养殖废水是农村溪流铬污染的重要来源;在南山溪中,T—Cr浓度符合C=0．74Coe^-0.1205t（R^2=0．7366）规律衰减变化,Cr（Ⅵ）浓度符合C=0．806Coe^-0.1345t（R^2=0．5927）规律衰减变化;水体中Cr（Ⅵ）与T—Cr含量的关系较为显著（R^2为0．7188）,水体T—Cr含量与底质T—Cr含量的相关性较差（R^2为0．1839）。     

农村环保有法才能有治——从立法角度看我国畜禽养殖污染防治

虽然近年来政府在立法上做了许多工作,但相对于越来严重的畜禽养殖污染而言,制度建设还是滞后,我国畜禽养殖污染防治的法律体系还很不完善。这与我国过去环保工作重视工业和城市污染、忽视农业和农村污染的历史背景有关。