На основе региональных прогнозов качества воздуха, подготовленных Службой мониторинга атмосферы Copernicus, предложен новый подход к постобработке для улучшения результатов и их представления в более мелком масштабе. Этот подход основан на сочетании выходной статистики модельного ансамбля с процессом пространственно-временной интерполяции, выполняемым с помощью вложенной аппроксимации Лапласа, интегрированной в стохастическое уравнение с частными производными (SPDE-INLA). Интерполяционный подход включает несколько пространственных и пространственно-временных предикторов, в том числе метеорологические переменные. Предоставляется вариант использования, дающий более детальные прогнозы Службы мониторинга атмосферы Copernicus на итальянском полуострове. Калибровка сосредоточена на концентрациях нескольких загрязнителей воздуха (PM₁₀, PM_2,5, NO₂ и O₃) с ежедневным разрешением из набора 750 пунктов мониторинга, распределённых по всей Италии. Эти результаты показывают ключевую роль, которую играют обусловливающие переменные для улучшения возможностей ансамблевых прогнозов, что позволяет улучшить калибровку по сравнению с обычными стратегиями выходной статистики модельного ансамбля. С детерминированной точки зрения производительность прогностической модели показывает значительное улучшение производительности исходного ансамблевого прогноза с почти нулевым смещением, значительно сниженными среднеквадратичными ошибками и корреляциями, почти всегда превышающими 0,9 для каждого загрязнителя; более того, подход с постобработкой способен значительно улучшить предсказание превышений даже для очень низких пороговых значений, таких как недавно рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения. Это особенно важно, если подход должен использоваться для прогнозирования условий качества воздуха и планирования адекватных мер по защите здоровья человека даже при низких пороговых значениях. С вероятностной точки зрения качество прогноза проверялось на надёжность и правдоподобность интервалов. После постобработки прогностические функции плотности вероятности были чёткими и намного лучше откалиброваны, чем необработанный ансамблевый прогноз. Наконец, представлены некоторые дополнительные результаты, основанные на наборе ежедневных карт с координатной сеткой (4 км x 4 км), охватывающих всю Италию, для обнаружения областей, где происходят прогнозируемые пики загрязнения (превышения нормативных порогов).

 

Ссылка: https://egusphere.copernicus.org/preprints/2023/egusphere-2023-1015/