空气质量预报 - 准确度如何?
Air Quality Forecasting - How accurate can it be?

Posted on March 23rd 2015
分享: aqicn.org/faq/2015-03-23/air-quality-forecasting-how-accurate-can-it-be/cn/

STRONG LAPSE CONDITION (LOOPING)

WEAK LAPSE CONDITION (CONING)

INVERSION CONDITION (FANNING)

Examples of Atmospheric Stability (attribution)

在天气预报中,预测模型用于根据气候系统从初始状态随时间的变化情况来预测大气的未来状态。

虽然预测模型相当复杂(并且确实需要强大的科学和工程能力),但通过将实际经验观察结果与预测值进行比较来分析这些预测模型并验证其准确性的科学却非常简单。

对于空气质量领域,就像天气预报一样,可以定义用于预测未来大气污染的模型。实际上有很多这样的模型,通常称为大气扩散模型。就像天气预报一样,同样的精度分析概念也可以应用于大气污染预测。

本文是空气质量预测系列文章的第一篇。


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PM 2.5空气污染预测已在亚洲欧洲以及全世界的世界空气质量指数项目中提供。

但用于预测模型的数据主要基于卫星观测(请参阅本文),而不是地面站读数。

Using satellite data has the advantage of being able to cover any part of the globe, including oceans, provided there are no cloud. But, on the other hand, satellite data is also inherently less accurate, and only available twice a day, compared to 24 times (every hour) for terrestrial observations. Considering the dynamics of Air Pollution in Asia, having only two readings a day might introduced a significant true forecast error in the prediction, following Rosanne Cole's classification[2]:

观测到的预测误差可能包含两种数据误差:(1) 用于构建预测的数据中的测量误差;(2) 实现值中的测量误差。第一类数据误差将成为真实预测误差的组成部分

类型 2 的误差与预测所使用的离散模型有关。由于不同的国家和大洲使用不同的模型(目前世界空气质量指数项目就是这种情况),因此需要对每个模型进行精度分析。因此,首先,本文将重点讨论亚洲大陆使用的模型。在后面的文章中,我们将把分析扩展到更多的大陆。


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回到关于预测准确性的最初问题,分析中要考虑的最后一项是计算机预测提前多长时间。提前量越少,模型可能越准确。所以,首先,下面的分析图是基于“天+1”的预测(例如第二天的预测,或者如果你是周二,那么预测是周三)。

有多种表示准确性的方法,最明显的一种是一个简单的数字,表示预测与实际观测值匹配的百分比。但因为我们确实相信图形可视化比数字更强大,所以我们更愿意呈现亚洲几个城市的叠加预测/观测匹配。顶部的方块是经验观察值,底部的方块是预测值。

通过检查下面的所有图表,人们可以注意到广州、成都和韩国的结果相当令人失望……以至于亚洲使用的模型几乎失去了公共使用的资格。这是我们将在空气质量预报系列的第二篇文章中写的内容。


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预测提前:


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对于那些有兴趣了解预测准确性的人来说,有一些有趣的链接:

单击此处查看所有常见问题解答条目
  • AQI Scale: What do the colors and numbers mean?
  • Using Statistical Distances for Real-time Sensor Networks Validation
  • Nitrogen Dioxyde (NO2) in our atmosphere
  • 关于空气质量与空气污染指数

    本网站采用的污染指数和颜色与EPA是完全相同的。 EPA的指数可以从 AirNow上查到

    空气质量指数空气质量指数级别(状况)及表示颜色对健康影响情况建议采取的措施
    0 - 50一级(优)空气质量令人满意,基本无空气污染各类人群可正常活动
    51 -100二级(良)空气质量可接受,但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有较弱影响极少数异常敏感人群应减少户外活动
    101-150三级(轻度污染)易感人群症状有轻度加剧,健康人群出现刺激症状儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼
    151-200四级(中度污染)进一步加剧易感人群症状,可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者避免长时间、高强度的户外锻炼,一般人群适量减少户外运动
    201-300五级(重度污染)心脏病和肺病患者症状显著加剧,运动耐受力降低,健康人群普遍出现症状儿童、老年人及心脏病、肺病患者应停留在室内,停止户外运动,一般人群减少户外运动
    300+六级(严重污染)健康人群运动耐受力降低,有明显强烈症状,提前出现某些疾病儿童、老年人和病人应停留在室内,避免体力消耗,一般人群避免户外活动
    (参考详见http://zh.wikipedia.org/wiki/空气质量指数)

    如果你想了解更多有关空气质量与污染,详见维基百科或者 AirNow

    有关健康建议详见北京的Richard Saint Cyr MD医生的博客:www.myhealthbeijing.com


    注意事项: 所有空气质量数据在发布时均未经验证,并且为了保证数据质量,这些数据可能随时被修改,恕不另行通知。 世界空气质量指数项目在编制此信息的内容时已经运用了所有合理的技能和谨慎,在任何情况下世界空气质量指数项目团队或其代理人将不会为由于提供此数据而直接或间接引起的伤害、合同损失、侵权及其他任何损失负责。



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