[发明专利]基于气象服务平台的空气质量预报业务系统

说明书

技术领域

本发明专利属于网站平台的信息处理和气象灾害领域，具体涉及基于气象服务平 台的空气质量预报业务系统

背景技术

当前，我国大气污染形势非常严峻，以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为 特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。为了彻底治理大气环境污染，2013年9月份国 务院发布了《大气污染防治计划》，详细规划了大气环境污染治理的具体措施，规定“建立监 测预警应急体系，妥善应对重污染天气”

珠三角县级以上城市空气质量预报指导产品。虽然2013年取得了初步的进展，但 是在业务建设过程中，明显存在监测数据支撑不足、预报方法不够深入、业务服务平台支撑 薄弱等多方面的问题，为持续推进全国环境气象监测预警服务系统建设，拟通过本项目的 投入，开展环境气象灾害预报预警服务系统建设。

发明内容

技术问题：本发明针对目前空气质量预报系统较少，预报准确率低的特点，采用模 式释用、预报订正、检验与评估方法等方法，提高对城市AQI指数预报综合展示；能够对污染 物浓度和AQI指数预报指导产品进行订正；能够对空气质量污染物浓度监测实况数据进行 实时监控，提供污染物浓度预报和预警功能；能够对预报产品进行检验和评估等。尽可能的 提高全国气象各级部门空气质量预报服务能力和水平。

技术方案：基于气象服务平台的空气质量预报业务系统，其预报方法包含以下步 骤：

1.模式释用：

(1-1)模式预报检验结果：第一步，合理划分模式误差区间；第二步，研究大误差个 例；第三步，分析模式误差与季节、天气条件之间的相关性；第四步，根据上述结果确定模式 释用方案；

(1-2)大气化学模式释用技术

根据国家级、三区域和相关省市发布环境预报的精细化需求和模式释用技术研究 的基础，对计算AQI依据的PM10、PM2.5、臭氧、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等预报结果按 照站点或格点建立不同季节/不同天气条件下的模式动力统计释用方法，提高主要污染浓 度预报的准确度。

2.预报订正技术

(2-1)收集地市级以上城市6种污染物浓度长时间序列的监测资料，检验模式对6 种污染物浓度预报的准确率；

(2-2对于不同的污染物浓度的预报结果，探寻卡曼滤波滑动平均偏差订正、神经 网络等方法分别进行订正，为了及时引进大气的最新信息，订正时采取动态滚动建模；

(2-3)为了解决模式对极值模拟的偏差，探索合理有效的方法进一步对模拟极值 进行订正，使其趋近真值；

(2-4)针对不同的污染物浓度，在订正技术研发的基础上，探索最佳的集合订正方 法，得到准确率较高的预报产品。

3.预报产品制作

系统提供定制化、人机交互化等手段制作数据格式的空气质量预报客观指导产品 和文本、图形格式的空气质量预报服务产品，空气质量预报客观指导产品通过预报服务产 品库实现全国空气质量预报产品在各级业务平台的共享，空气质量预报服务产品则是对外 提供空气质量预报服务。

4.预报产品综合展示

建立国家级预报产品综合展示及查询模块，实现对全国家级环境气象监测6种 (PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3，下同)污染物浓度落区预报产品和全国地市级以上城市AQI 指数预报产品进行综合展示；实现对6种污染物浓度监测实况数据与历史数据进行时间、空 间范围、类别的查询统计分析。

5.预报产品分发

通过制作的空气质量预报产品，，采用多种传输渠道，实现针对不同用户对象分发 空气质量预报产品，确保用户准时接收空气质量服务产品。

6.预报效果检验

以空气质量预报AQI为重点，研究建立预报效果检验评分方法与评分标准，空气质 量预报效果检验针对空气质量六要素(SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5)、AQI等级以及首要污 染物，一是采用统计指标方法(平均偏差、平均误差、相关系数等)建立各要素的评分方法与 评分标准；二是参考《气象部门城市空气质量预报质量考核和管理暂行办法》建立空气质量 24-72h预报效果检验。其它环境气象预报要素可参考空气质量预报效果检验建立评分方法 与评分标准。

基于多种统计指标预报效果检验方法，采用下表所示：