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随着人类人口快速增加,城市化进程的加快和工业水平的提高,大气中灰霾污染日趋严重,为了加强对灰霾的监测和治理,开展灰霾等级的预测意义重大。
本文通过将美国环保署开发的空气质量预测模型Models-3和模糊神经网络相结合,研究一种灰霾等级预测的新方法。具体包括气象模型WRF、排放源处理模型SMOKE和空气质量预测模型CMAQ,模糊理论、BP神经网络及他们在灰霾等级预测中的应用。
首先,利用SMOKE模型,结合济南市空气污染物浓度的历史监测数据,建立Models-3需要的本地化区域大气污染源排放清单,采用三层嵌套网格,应用CMAQ对济南市进行灰霾等级预测模拟。
其次,利用模糊神经网络,结合济南市空气污染物PM10的历史监测数据、预测日的气象数据和CMAQ对能见度的预测结果,以灰霾等级为输出,进行灰霾等级的预测。其中,模糊理论应用隶属度的概念对济南市的污染物数据、气象数据和能见度的预测数据进行分级模糊化,再利用模糊推理进行灰霾等级的预测。利用BP神经网络把模糊化后的数据作为网络的输入样本,对样本进行训练,仿真。
最后,应用Models-3预测模型对灰霾等级进行预测,利用模糊神经网络在处理多因素非线性问题上的优势,将模糊神经网络和Models-3相结合对灰霾等级进行预测,将两种预测结果与实际检测结果进行比较分析,得到模糊神经网络对灰霾等级的预测结果比CMAQ的直接输出结果误差更小,精度更高。