空氣品質預報 - 準確度如何?
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/hk/

STRONG LAPSE CONDITION (LOOPING)

WEAK LAPSE CONDITION (CONING)

INVERSION CONDITION (FANNING)

Examples of Atmospheric Stability (attribution)

在天氣預報中,預測模型用於根據氣候系統從初始狀態隨時間的變化來預測大氣的未來狀態。

雖然預測模型相當複雜(並且確實需要強大的科學和工程能力),但透過將實際經驗觀察結果與預測值進行比較來分析這些預測模型並驗證其準確性的科學卻非常簡單。

對於空氣品質領域,就像天氣預報一樣,可以定義用於預測未來大氣污染的模型。實際上有很多這樣的模型,通常稱為大氣擴散模型。就像天氣預報一樣,同樣的精度分析概念也可以應用在大氣污染預測。

本文是空氣品質預測系列文章的第一篇。


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PM 2.5空氣污染預測已在亞洲歐洲以及全世界的世界空氣品質指數項目中提供。

但用於預測模型的數據主要基於衛星觀測(請參閱本文),而不是地面站讀數。

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]:

觀測到的預測誤差可能包含兩種數據誤差:(1) 用於建立預測的數據中的測量誤差;(2) 實現值中的測量誤差。第一類資料誤差將成為真實預測誤差的組成部分

類型 2 的誤差與預測所使用的離散模型有關。由於不同的國家和大洲使用不同的模型(目前世界空氣品質指數項目就是這種情況),因此需要對每個模型進行精度分析。因此,首先,本文將重點放在亞洲大陸所使用的模型。在後面的文章中,我們將把分析擴展到更多的大陸。


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回到關於預測準確度的最初問題,分析中要考慮的最後一項是電腦預測提前多久。提前量越少,模型可能越準確。所以,首先,下面的分析圖是基於「天+1」的預測(例如第二天的預測,或者如果你是星期二,那麼預測是星期三)。

有多種表示準確性的方法,最明顯的一種是一個簡單的數字,表示預測與實際觀測值相符的百分比。但因為我們確實相信圖形視覺化比數字更強大,所以我們更願意呈現亞洲幾個城市的疊加預測/觀測匹配。頂部的方塊是經驗觀察值,底部的方塊是預測值。

透過檢查下面的所有圖表,人們可以注意到廣州、成都和韓國的結果相當令人失望……以至於亞洲使用的模型幾乎失去了公共使用的資格。這是我們將在空氣品質預報系列的第二篇文章中寫的內容。


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預測提前:


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對於有興趣了解預測準確性的人來說,有一些有趣的連結:

按一下此處查看所有常見問題解答條目
  • AQI Scale: What do the colors and numbers mean?
  • Using Statistical Distances for Real-time Sensor Networks Validation
  • Nitrogen Dioxyde (NO2) in our atmosphere
  • 關於空氣質量與空氣污染指數

    本網站採用的污染指數和顏色與EPA是完全相同的。 EPA的指數可以從 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關空氣質量與污染,詳見維基百科或者 AirNow

    有關健康建議詳​​見北京的Richard Saint Cyr MD醫生的博客:www.myhealthbeijing.com


    注意事項: 所有空氣品質數據在發佈時均未經驗證,且為了確保資料準確性,這些數據可能隨時被修改,恕不另行通知。 世界空氣品質指數專案在編制這些訊息內容時已經謹慎的運用了所有適當的技巧,在任何情況下世界空氣品質指數 在任何情況下,世界空氣品質指數專案團隊或其代理人均不對因提供此數據而直接或間接引起的任何損失、傷害或損害來承擔契約、侵權或其他責任。



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