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.      

城市“看海”别拿历史原因说事

近日,深圳遭遇近年来最严重暴雨,严重内涝使城市变成“水城”,广深线动车全部停运。深圳市水务局排水管理处调研员陈筱云说,上世纪80年代,深圳建市初期采用了前苏联的城市建设理念,大部分的排水管道是按照一年一遇来建设的,遇到特大暴雨不能及时将雨水排出。     

19世纪是我国特大暴雨洪水发生期

本文用大量资料,论述了我国七个江河历史首位洪水均发生在19世纪。而且,洪水泛滥使得平原地区的水系迁移、湖泊淤缩极为严重。同时,存洪水年前后,伴随着一系列寒冷、干旱的气候异常现象。     

吉隆坡城市环境管理见闻

2012年7月21日星期六下午,一场预报已久、但又超出预期的特大暴雨袭击北京城。瞬时,京城白昼如黑夜,电闪雷鸣、暴雨如注。从窗外望去,天地间已是一片雨雾迷茫,小区内路面积水随着雨量加大而越积越深。坐在家里的我通过手机上网,不断刷新微博和网页,实时了解北京的雨情和交通状况,果然不出所料,地势低洼地区和排水系统较差的地区出现了大面积深度积水,就在距离我家不远处的立水桥南望春园小区的积水将小区附近停     

中山市空气质量预报效果的分析与评估

准确预报城市空气质量对公众和政府部门掌握未来空气质量、制定相关政策具有重要作用。本文对比分析了中山市NAQPMS、CMAQ、CAMX数值预报和人工研判综合预报4种预报方式的空气质量预报效果。结果表明人工研判综合预报准确率最高。建议优化模式预报,加强预报人才的培养和管理,加大与气象部门的合作,以提高空气质量预报工作的效果。     

湖北省暴雨灾害及防御对策初探

本文对湖北省暴雨灾害的时空分布、经济损失连锁反映特征作了分析,提出抗灾教灾和防御对策的应急措施和长远规划。     

我国Natech事件分布规律及涉水Natech事件致因分析

为弥补我国自然—技术事件(Natech事件)案例研究空白,基于多种数据挖掘方法对近20 a公开报道的自然灾害诱发的技术事故案例进行收集整理,建立了Natech事件数据库.对该类事件时空分布、行业分布进行交叉分析后发现:Natech事件季节特征明显,暴雨和大风是主要肇因,建筑业和交通运输业脆弱性较强.在引入不利气象情景对...     

基层地震部门如何提高知名度

地震部门尤其是基层地震部门,由于人员少、办公经费少及与其他系统和部门的工作沟通少,因此,在社会上知名度不高,有相当一部分人还不知道有地震局这个部门,更不知道地震局的主要职责、职能是什么?笔者试从如何提高基层地震部门的知名度谈谈自己的一些看法。     

北京水危机反思

北京的水危机表现在三个方面：防汛、抗旱、防治水污染。但对北京而言,防汛需立足于抗旱。这是针对北京连续几年干旱,城市建设规模加大和北京防汛能力增强而提出的新概念。北京的防汛抗旱工作在预案与措施上做了大量工作,但我们发现,人们习惯应付简单的危机和简单的处理方法,定一套方法可以尘封若干年不动。可是世界在变,针对的     

城市应急要重视联合调度指挥

2004年7月10日,下午至傍晚．北京市城区下了一场20多年罕见的暴雨。从16时左右,到20时,平均降雨50mm,21时,城区平均降雨量达73mm,造成城区部分地区严重积水,部分道路积水,东城、西城、崇文、宣武四个内城区道路积水严重。