陜西霧霾天氣預(yù)測(cè)

□文/方天舒（陜西師范大學(xué)　陜西·西安）

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陜西霧霾天氣預(yù)測(cè)

□文/方天舒
（陜西師范大學(xué)陜西·西安）

［提要］本文應(yīng)用Mat l ab建立三次指數(shù)平滑模型，對(duì)陜西霧霾天氣進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：指數(shù)平滑模型；霧霾；預(yù)測(cè)

原標(biāo)題：陜西霧霾天氣預(yù)測(cè)——基于三次指數(shù)平滑模型

收錄日期：2016年3月16日

2015年2月28日，人民網(wǎng)發(fā)布了《柴靜調(diào)查：穹頂之下》的專題，由此引爆了大家對(duì)該紀(jì)錄片的關(guān)注和對(duì)霧霾的討論。陜西是霧霾的多發(fā)區(qū)，為有效地控制霧霾的形成，有必要對(duì)該地區(qū)霧霾進(jìn)行分析。根據(jù)陜西2014環(huán)境報(bào)告，陜西省按照新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量，優(yōu)良天數(shù)比例平均為68.8%，超標(biāo)天數(shù)比例為31.2%，其中，輕度污染為21.1%，中度污染為4.9%，重度及以上污染為5.2%。2014年西安市的優(yōu)良天數(shù)為251天，重度及以上污染19天。由此可見，陜西省治污減霾、保衛(wèi)藍(lán)天依然任重道遠(yuǎn)。

一、指數(shù)平滑模型

霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物組成，前兩者為氣態(tài)污染物，最后一項(xiàng)顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍?zhǔn)?。顆粒物的英文縮寫為PM，我們通常所說的PM，就是指大氣中直徑≤2.5um的顆粒物。因此，本文選取氣象部門用以監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量的兩項(xiàng)主要指標(biāo)：陜西二氧化硫的排放量和煙塵的排放量，以及2002～2012年陜西環(huán)境污染治理投資總額3項(xiàng)指標(biāo)來共同預(yù)測(cè)陜西省未來霧霾天氣的狀況。

（一）模型選定。利用Matlab，畫出散點(diǎn)圖。（圖1、圖2）三組時(shí)間序列數(shù)據(jù)均呈非線性趨勢(shì)。因此，建立三次指數(shù)平滑模型進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

（二）初始值的選擇。當(dāng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)較多時(shí)（N≥15項(xiàng)）可以選用第一期的觀察值作為初始值。如果原數(shù)列的項(xiàng)數(shù)較少時(shí)（N≤15項(xiàng)），可以選取最初幾期（一般為前三期）的平均數(shù)作為初始值。

（三）平滑系數(shù)α的選擇。指數(shù)平滑法的計(jì)算中，關(guān)鍵是α的取值大小，但α的取值又容易受主觀影響，因此合理確定α的取值方法十分重要。一般來說，如果數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，α值應(yīng)取得大一些，可以增加近期數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。如果數(shù)據(jù)波動(dòng)平穩(wěn)，α值應(yīng)取得小一些。本文采用試算法確定值。由圖1可知，2002～2012年陜西省二氧化硫的排放量和煙塵的排放量數(shù)據(jù)較為平穩(wěn)。下面對(duì)不同值的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，平滑系數(shù)分別取0.05、0.1、0.15和0.2。利用Matlab得出結(jié)果，如表1所示。（表1）

根據(jù)選取均方誤差最小的原則，α=0.1；同理，陜西煙塵排放量的三次平滑值β=0.05，陜西環(huán)境污染治理投資總額的三次平滑值δ=0.3。

二、模型預(yù)測(cè)

將α值代入，運(yùn)行Matlab，得出SO2排放量的預(yù)測(cè)模型為：

環(huán)境污染治理投資總額的預(yù)測(cè)模型為：

圖1 2002～2012年陜西S02排放量、煙塵排放量

圖2 2002～2012年陜西環(huán)境污染治理投資總額

表1 陜西省SO2排放量3次平滑值

三、結(jié)論

通過模型預(yù)測(cè)可以看出，陜西省在治理環(huán)境污染投資的數(shù)額在不斷增長(zhǎng)，而且增長(zhǎng)速度非?？?，預(yù)測(cè)2016年治理環(huán)境污染的投資額達(dá)到305.35億元，然而S02的排放量并沒有減少，在2016年反而達(dá)到91.802萬噸，煙塵排放量在2016年減少到33.5452萬噸，但減少量并不多。

四、建議

（一）對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。首先，大力發(fā)展、扶持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，對(duì)技術(shù)進(jìn)行改造升級(jí)，科學(xué)地減少污染排放，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須存在的高污染項(xiàng)目，可以由市區(qū)遷移到郊區(qū)的下風(fēng)處；其次，提高天然氣等清潔能源使用比例，特別是大力推進(jìn)機(jī)動(dòng)車輛“油改氣”，減少二氧化硫的排放量和煙塵的排放量。

（二）優(yōu)化社會(huì)公共資源。陜西省政府可以繼續(xù)優(yōu)化公共交通線路；適當(dāng)放大車站與車站之間的距離；鼓勵(lì)低碳綠色出行；盡可能減少公交在主干道開火車的行為，節(jié)約大家出行的時(shí)間。同時(shí)，擴(kuò)大實(shí)施公共自行車服務(wù)建設(shè)，加大服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的覆蓋范圍，方便更多人的出行。

（三）公眾參與環(huán)境保護(hù)。我們參與環(huán)境保護(hù)的行為不再僅僅是向環(huán)保管理部門舉報(bào)企業(yè)污染，以及“從我做起”等等，我們開始監(jiān)督政府在環(huán)保上的作為、不作為甚至亂作為，懂得利用輿論的力量，而微博平臺(tái)成為我們獲取環(huán)境信息以及發(fā)布信息的渠道。我們可以借助微博平臺(tái)，與媒體交流溝通，使政府環(huán)境決策更加民主化和科學(xué)化。

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中圖分類號(hào)：X5

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