[发明专利]基于气象服务平台的空气质量预报业务系统

摘要

本发明基于气象服务平台的空气质量预报业务系统，提供了空气质量预报模式释用方法、预报订正方法、评估检验等模型。主要包括：利用CUACE数值模式输出的6种污染物浓度为基础，利用卡曼滤波，神经网络订正技术实现6种污染物浓度和AQI指数预报指导产品输出，包括数据，图形，文字，再利用GIS制图能力，设计和修改对订正后的产品进行加工，通过制作，综合展示和分发模块实现全国空气质量预报产品在地市级以上范围共享；预报预警模块提供6种污染物浓度监测实况数据接口，提供用户对污染物落区浓度预报功能，同时能够对产品进行评估检验。后台管理维护子系统中的后台服务管理模块为前台展示模块用户、图元等基础信息进行管理。本模型的实施将提高空气质量的预报能力。

主权项

基于气象服务平台的空气质量预报业务系统，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、三区域和省市级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；7.模式评估（7‑1）预报偏差评估选择代表性观测站点，根据小时观测数据和预报数据，分别计算6种主要污染物24h、48h、72h时效浓度预报的平均偏差、均方根偏差和误差百分位，检验模式预报结果的偏离情况；（7‑2）一致性评估选择代表性观测站点，根据小时观测数据和预报数据，分别计算6种主要污染物24h、48h、72h时效浓度预报和观测的相关系数，检验模式预报的一致性；（7‑3）污染落区评估采用目标检验方法(Object method)，评估模式对污染落区范围的预报效果；（7‑4）超标日/达标日预报评估根据空气质量预报服务的特点，针对六类污染级别，分别模式预报的命中率、空报率、漏报率指标，评估模式对空气质量超标日和达标日的预报效果。