基于層次分析與灰色預測的大氣臭氧含量分析

姚堯+陳瀟琳+崔斌

摘 要 在本文中，采用層次分析法實現對大氣中臭氧含量的影響因子權重分析，并利用灰色預測的方法，模糊預測大氣中的臭氧含量。首先選取CFCs、鹵代烴、氧化亞氮、溫度、極渦五個指標，根據層次分析法確定對大氣中的臭氧含量影響的最終權重。其次以20年或30年的監測數據為依據，采用灰色模糊預測，能夠較為合理地推測出大氣中未來幾年的臭氧含量。

關鍵詞 層次分析法；灰色模糊預測；臭氧含量

中圖分類號 P4 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）14-0010-01

眾所周知，大氣平流層臭氧的嚴重損耗導致了太陽紫外輻射到達地面。近年來，平流層臭氧損耗對大氣環流和氣候都有著重要影響。在過去的20年里，全球有明顯的變暖趨勢，這些趨勢很可能是由于平流層臭氧的損耗導致，所以大氣平流層中的臭氧含量也引起了廣泛關注。如何有效合理地判斷出影響大氣臭氧含量的指標并能進一步預測未來臭氧含量是一個值得關注并研究的問題。

1 層次分析模型

層次分析法能夠客觀地描述人的主觀感受，對非量化事件進行定量分析。最關鍵的一點是以一定的尺度量化人們的主觀感受。本文將基于層次分析法的聚類分析思想與臭氧在每個區域構建的判斷矩陣的一致性程度相結合。一方面，將聚類分析的思想融入到群體層次分析法中，根據每類的分類容量確定臭氧的權重；另一方面，根據判斷矩陣，得到兩個最終因子權重。最后，通過權重因子排序向量確定指標權重的權重。

具體步驟如下：1）建立遞階層次結構模型；2）用兩兩比較法構造比較判斷矩陣；3）確定要素的相對重要性，并進行一致性檢驗；4）引入聚類分析方法，根據每類的分類容量確定臭氧的權重；5）根據評價準則和綜合重要度，進行決策。

2 灰色預測模型

灰色預測是一種具有不確定性因素的系統預測方法。它通過原始數據生成具有較強規律性的數據序列，然后建立相應的微分方程模型，從而預測事物未來的發展趨勢。對于臭氧含量的預測，由于臭氧含量受許多不確定因素的影響，歷史數據也表明，增長率的波動是明顯的，因此，適合用時間序列構造灰色預測模型。

4 結論

本文基于層次分析法的聚類分析思想與臭氧在每個區域構建的判斷矩陣的一致性程度相結合，選取CFCs、鹵代烴、氧化亞氮、溫度、極渦五個指標，較為精確地確定了對大氣中的臭氧含量影響的最終權重。對于臭氧含量的預測，本文采用時間序列構造灰色預測模型，并以20年或30年的監測數據為依據，較為合理的預測出未來幾年大氣中的臭氧含量。

參考文獻

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