基于气象服务平台的空气质量预报业务系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利属于网站平台的信息处理和气象灾害领域，具体设及基于气象服务平 台的空气质量预报业务系统
【背景技术】
[0002] 当前，我国大气污染形势非常严峻，W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"
[0003] 珠 Ξ角县级W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】
[0004] 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AQ巧旨数预报综合展示;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口空气质量预报服务能力和水平。
[0005] 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W下步 骤：
[0006] 1.模式释用：
[0007] (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Ξ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；
[000引（1-2)大气化学模式释用技术
[0009]根据国家级、Ξ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。
[0010] 2.预报订正技术
[0011] (2-1)收集地市级W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；
[0012] (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；
[0013] (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；
[0014] (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。
[0015] 3.预报产品制作
[0016] 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。
[0017] 4.预报产品综合展示
[0018] 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 。110、？12.5、502、^)2、0)、03，下同）污染物浓度落区预报产品和全国地市级^上城市八91 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。
[0019] 5.预报产品分发
[0020] 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。
[0021] 6.预报效果检验
[0022] W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（502、^2、0)、03、？110、？12.5)、491等级^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《气象部口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 24-7化预报效果检验。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。
[0023] 基于多种统计指标预报效果检验方法，采用下表所示：
[0024] 利用多种统计指标方法对环境气象要素24-72小时预报结果检验(P是预报值，0是 观测值）
[0025]
[00%]建立空气质量24h、4她与7化预报效果检验。空气质量预报精确度评分按w下统计 模型进行评定：
[0027] S = 0.m+0.4f 化 0.5f3
[0028] 其中：S为预报精确度评分(取1位小数），n为预报首要污染物正确性评分，f2为预 报级别正确性评分，f3为预报指数精确度评分。
[0029] (6-1)首要污染物正确性评分(fl)
[0030] 若预报的首要污染物与实况一致，则判定为首要污染物预报正确，否则为错误。首 要污染物预报正确性评分按100分计算，首要污染物预报正确得100分，错误得0分。
[0031] (6-2)预报级别正确性评分(f2)
[0032] 每日各种污染物级别正确性按下表评分：
[0033]
[0034] ~某日六种污染物级别精确度综合评分取均值，按下式计算:
[0035] f2 = alGl+a2G 化 a3G3+a4G4+a5G5+a6G6
[0036] 式中：f2为预报级别正确性评分(取1位小数），01、62、63、64、65、66为六种污染物 (502、^2、0)、03、？12.5、？110)的级别精确度评分，曰1、曰2、曰3、曰4、曰5、曰6为权重系数(第一、 二污染物取值为0.35、0.25，其它污染物取值为0.1)。
[0037] (6-3)预报指数精确度评分(f3)
[0038] 城市空气质量预报W空气污染指数(AQI)的范围值来预报空气质量。某日某种空 气污染物指数预报精确度评分按下式计算：
[0039]
[0040] 化表示第i种污染物指数预报精确度评分，若化<0，则化取值为0。
[0041] 六种空气污染物指数AQI预报精确度综合评分取其均值，可由下式计算：
[0042] f3 = b1H1+b2肥+b3册+b4H4+b甜5+b6册
[0043] 式中：f3为预报指数精确度评分(取1位小数），刖、肥、册、拟、册、册分别为六种污 染物的AQI指数预报精确度评分，61、62、63、64、65、66为权重系数(按照六种污染物491指数 从大到小分别取值为 0.5、0.3、0.05、0.05、0.05、0.05)。
[0044] 7.模式评估
[0045] (7-1)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、4她、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。
[0046] (7-2)-致性评估
[0047] 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、4化、7化时效浓度预报和观测的相关系数，检验模式预报的一致性。
[004引（7-3)污染落区评估
[0049] 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。
[0050] (7-4)超标日/达标日预报评估
[0051] 根据空气质量预报服务的特点，针对六类污染级别(优，良，轻度污染，中度污染， 重度污染，严重污染），分别模式预报的命中率、空报率、漏报率等指标，评估模式对空气质 量超标日和达标日的预报效果。
[0化2]有益效果
[0053] 本技术方案的实施，将建成空气质量预报系统，有效地提高国家气象中屯、的空气 质量预报能力，并可在全国各级气象部口推广使用，为有关部口结合实际情况判断空气污 染形势、最大程度减轻污染天气影响提供技