环境卫生学杂志2024,Vol.14Issue(2) :121-128.DOI:10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2024.02.004

基于机器学习算法的中国近地面臭氧浓度模拟

Simulation of ground-level ozone concentration in China based on a machine learning algorithm

张顺顺 陆开来 马润美 刘欣 班婕 费鲜芸 李湉湉
环境卫生学杂志2024,Vol.14Issue(2) :121-128.DOI:10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2024.02.004

基于机器学习算法的中国近地面臭氧浓度模拟

Simulation of ground-level ozone concentration in China based on a machine learning algorithm

张顺顺 1陆开来 2马润美 2刘欣 3班婕 2费鲜芸 4李湉湉5
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作者信息

  • 1. 江苏海洋大学海洋技术与测绘学院,连云港 222005;中国疾病预防控制中心环境与人群健康重点实验室中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所;传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所
  • 2. 中国疾病预防控制中心环境与人群健康重点实验室中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所;传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所
  • 3. 能源基金会
  • 4. 江苏海洋大学海洋技术与测绘学院,连云港 222005
  • 5. 中国疾病预防控制中心环境与人群健康重点实验室中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所;传染病溯源预警与智能决策全国重点实验室 中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所;南京医科大学公共卫生学院;山东大学公共卫生学院
  • 折叠

摘要

目的 探索基于多种机器学习模型的我国近地面臭氧浓度高精度模拟方法.方法 基于 2013-2017 年的多源数据,建立基于多种机器学习算法的全国近地面臭氧浓度模拟模型.结果 随机森林(random forest,RF)模型的性能最佳,R2为 0.752,RMSE和 MAE分别为 23.264 和 16.094 μg/m3.地面下沉短波辐射为近地面臭氧浓度模拟的最关键因素.结论 基于气象、地理、排放等多元变量的 RF模型可实现近地面臭氧高精度模拟.未来可进一步引入空气污染物的自然源排放量数据以提高模型精度.

Abstract

Objective To explore a high-precision simulation method for ground-level ozone concentration in China based on mul-tiple machine learning models.Methods Based on multi-source data from 2013 to 2017,a national ground-level ozone concentration simulation model was established using multiple machine learning algorithms.Results The random forest(RF)model had the best performance with an R2 of 0.752,and RMSE and MAE of 23.264 μg/m3 and 16.094 μg/m3,respectively.The surface downwelling shortwave radiation was the most critical factor for ground-level ozone concentration simulation.Conclusion The RF model based on multivariate variables such as meteorology,geography,and emission can realize high-precision simulation of ground-level ozone.In the future,the natural source emission data of air pollutants can be further introduced to improve the accuracy of the model.

关键词

近地面臭氧/模拟/机器学习算法/多源数据

Key words

ground-level ozone/simulation/machine learning algorithm/multi-source data

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基金项目

能源基金会(G2210-34198)

国家自然科学基金面上项目(52272340)

国家自然科学基金项目(82204001)

出版年

2024
环境卫生学杂志
中国疾病预防控制中心

环境卫生学杂志

CSTPCD
影响因子:0.735
ISSN:2095-1906
参考文献量30
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