陕西雾霾天气预测

□文/方天舒（陕西师范大学　陕西·西安）



陕西雾霾天气预测

□文/方天舒
（陕西师范大学陕西·西安）

［提要］本文应用Mat l ab建立三次指数平滑模型，对陕西雾霾天气进行分析预测，并提出相关建议。

关键词：指数平滑模型；雾霾；预测

原标题：陕西雾霾天气预测——基于三次指数平滑模型

收录日期：2016年3月16日

2015年2月28日，人民网发布了《柴静调查：穹顶之下》的专题，由此引爆了大家对该纪录片的关注和对雾霾的讨论。陕西是雾霾的多发区，为有效地控制雾霾的形成，有必要对该地区雾霾进行分析。根据陕西2014环境报告，陕西省按照新的《环境空气质量标准》监测、评价空气质量，优良天数比例平均为68.8%，超标天数比例为31.2%，其中，轻度污染为21.1%，中度污染为4.9%，重度及以上污染为5.2%。2014年西安市的优良天数为251天，重度及以上污染19天。由此可见，陕西省治污减霾、保卫蓝天依然任重道远。

一、指数平滑模型

雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。颗粒物的英文缩写为PM，我们通常所说的PM，就是指大气中直径≤2.5um的颗粒物。因此，本文选取气象部门用以监测空气质量的两项主要指标：陕西二氧化硫的排放量和烟尘的排放量，以及2002～2012年陕西环境污染治理投资总额3项指标来共同预测陕西省未来雾霾天气的状况。

（一）模型选定。利用Matlab，画出散点图。（图1、图2）三组时间序列数据均呈非线性趋势。因此，建立三次指数平滑模型进行分析和预测。

（二）初始值的选择。当时间序列数据项数较多时（N≥15项）可以选用第一期的观察值作为初始值。如果原数列的项数较少时（N≤15项），可以选取最初几期（一般为前三期）的平均数作为初始值。

（三）平滑系数α的选择。指数平滑法的计算中，关键是α的取值大小，但α的取值又容易受主观影响，因此合理确定α的取值方法十分重要。一般来说，如果数据波动较大，α值应取得大一些，可以增加近期数据对预测结果的影响。如果数据波动平稳，α值应取得小一些。本文采用试算法确定值。由图1可知，2002～2012年陕西省二氧化硫的排放量和烟尘的排放量数据较为平稳。下面对不同值的预测结果进行比较，平滑系数分别取0.05、0.1、0.15和0.2。利用Matlab得出结果，如表1所示。（表1）

根据选取均方误差最小的原则，α=0.1；同理，陕西烟尘排放量的三次平滑值β=0.05，陕西环境污染治理投资总额的三次平滑值δ=0.3。

二、模型预测

将α值代入，运行Matlab，得出SO2排放量的预测模型为：

环境污染治理投资总额的预测模型为：

图1 2002～2012年陕西S02排放量、烟尘排放量

图2 2002～2012年陕西环境污染治理投资总额

表1 陕西省SO2排放量3次平滑值

三、结论

通过模型预测可以看出，陕西省在治理环境污染投资的数额在不断增长，而且增长速度非常快，预测2016年治理环境污染的投资额达到305.35亿元，然而S02的排放量并没有减少，在2016年反而达到91.802万吨，烟尘排放量在2016年减少到33.5452万吨，但减少量并不多。

四、建议

（一）对产业结构进行调整。首先，大力发展、扶持高新技术产业，对技术进行改造升级，科学地减少污染排放，对经济发展必须存在的高污染项目，可以由市区迁移到郊区的下风处；其次，提高天然气等清洁能源使用比例，特别是大力推进机动车辆“油改气”，减少二氧化硫的排放量和烟尘的排放量。

（二）优化社会公共资源。陕西省政府可以继续优化公共交通线路；适当放大车站与车站之间的距离；鼓励低碳绿色出行；尽可能减少公交在主干道开火车的行为，节约大家出行的时间。同时，扩大实施公共自行车服务建设，加大服务网点的覆盖范围，方便更多人的出行。

（三）公众参与环境保护。我们参与环境保护的行为不再仅仅是向环保管理部门举报企业污染，以及“从我做起”等等，我们开始监督政府在环保上的作为、不作为甚至乱作为，懂得利用舆论的力量，而微博平台成为我们获取环境信息以及发布信息的渠道。我们可以借助微博平台，与媒体交流沟通，使政府环境决策更加民主化和科学化。

主要参考文献：

［1］侯琼煌，杨航.基于三次指数平滑模型的雾霾天气分析与预测［J］.环境保护科学，2014. 12.

［2］王坤龙.天津地区雾霾的成因及预测模型建立的研究［J］.天津职业院校联合学报，2014.8.

［3］吴小华.Excel在指数平滑法参数优选中的应用［J］.安徽工业大学学报社会科学版，2007.

［4］徐建新，严勇，严富海.指数平滑法在典型城市GDP预测中的应用［J］.水利科技与经济，2008.7.

［5］王军，许项发.西安雾霾成因分析及对策建议［J］.新西部，2014.

［6］王树翠.浅析雾霾的成因及政府治理雾霾的对策［J］.经营管理者，2014.

［7］董微.雾霾报道研究［D］.吉林大学，2014. 5.

中图分类号：X5

文献标识码：A