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IBM升级版“绿色地平线”让空气污染无所遁形

比特网 2016-10-07 23:07  我要投稿
导读:由IBM研究院研发的“污染过程多维认知案例库”,可以实现针对全国367个特定城市、20多个维度的历史污染过程和天气形势全自动化认知分析,助力专业管理机构决策。

千年历史名城杭州以其柔美的青山、绿水、蓝天和深厚的人文底蕴为世人留下了深刻印象。为迎接9月各国游人到访杭州地区,确保“水清天蓝”的杭州与广大地区能够共同沐浴在“科技助力”的清澄环境中,长三角区域空气质量预报预测中心邀请IBM中国研究院参与助力保障长三角区域的空气质量,以绿色科技支撑区域大气污染联防联控,依托长三角区域空气质量预测预报系统,强化管理决策支持及各项保障机制的落实。

透视30年国际气象大数据升级版“绿色地平线”助力决策区域性联防联控

为了协助空气质量保障领导小组快速找到污染成因和趋势,制定最优减排管控措施,IBM中国研究院进一步升级大数据分析、认知计算技术在环保领域应用。依托收购TWC公司的相关业务(The Weather Company,全球最大的气象公司之一),利用长达30年跨度的国际气象数据分析及预报经验,升级版的“绿色地平线”从多个尺度挖掘了大气复合污染成因及传输规律。

由IBM研究院研发的“污染过程多维认知案例库”,可以实现针对全国367个特定城市、20多个维度的历史污染过程和天气形势全自动化认知分析,助力专业管理机构决策。通过同化融合海量历史数据(诸如空气质量、气象、遥感监测等),从污染传输、气象条件、遥感反演等多个维度实现对PM2.5、臭氧等多种污染物的历史同期污染过程深度对照;同时对重点城市和区域的污染发生频率、污染水平及特征、发生气象条件、污染类型进行系统性诊断,及对未来过程与历史污染过程进行全方位自适应匹配,为全国空气质量保障和专家决策提供专业洞察和科学支持。

升级版的“绿色地平线”只用2~3秒时间,就可以为未来15天匹配到历史上最相似的天气及其污染变化趋势,利用国际气候数据分析的积淀,最终形成了空气预警和污染防治的决策建议,助力区域性联防联控的有效开展。

IBM升级版“绿色地平线”让空气污染无所遁形

空气污染过程全自动化认知分析示意图

长三角区域空气质量预测预报中心、上海环境监测中心副主任伏晴艳表示:“长三角区域的空气质量保障工作一直以来都非常具挑战性。IBM研发的‘污染过程多维认知案例库’,使得我们可以从多维度理解大气污染形成过程、把握污染趋势变化,以科技力量助力长三角区域的大气污染防治。”

IBM中国研究院副院长、IBM“绿色地平线”计划全球研发负责人董进博士表示:“本次合作是长三角区域空气质量预测预报中心与IBM先进创新科技的成功结合。‘污染过程多维认知案例库’是大数据分析和认知计算技术在环保领域极具代表性的应用成果。绿色地平线技术能够助力提升长三角区域空气监测及预报能力,提高决策及措施的科学性和高精准度。”

诊断:管控臭氧“污染过程多维认知案例库”破解长三角大气污染难题

作为中国华东以至全国的经济活跃带,长三角是中国制造、商贸、金融产业最为集聚的地区之一,也是中国城镇化、文化交流、创新经济和可持续发展的中心之一。这里温和湿润的亚热带季风气候形成了多污染物共存、相互影响、互为源汇的区域性复合大气污染特征,为大气污染预测、污染成因掌握及防控措施决策等带来了更为复杂的挑战。

基于长三角地区轻工业较为发达、地理环境、空气污染及监测管理等特殊性,各方的初期预判结论是8月至9月的空气质量保障的重点目标不是PM2.5,而是臭氧管控。

通过联合研究的初期预判,对于长三角区域空气质量预报预测中心来说,在减排措施下,杭州区域其他空气污染物基本都已达优秀或者良好,唯独臭氧浓度成为防控的最大挑战。到底是本地减排力度的程度,还是因为异地传输,抑或是气象原因?这种污染过程在9月初会不会再现?这给保障决策带来了极大的挑战。

IBM大中华区“绿色地平线”计划总经理徐海龙博士介绍说:“‘绿色地平线’强大的‘污染过程多维认知案例库’和认知分析技术使得我们可以快速对3次臭氧反常污染过程进行污染成因分析。”

经过分析发现,气温高、湿度低的天气因素是造成这次污染的主要原因之一;同时,在8~10月期间,该区域臭氧和二氧化氮的浓度变化存在强负相关性,二氧化氮的大幅下降破坏了氮氧化物与臭氧的平衡,是此区间臭氧浓度上升的重要原因之一。

IBM升级版“绿色地平线”让空气污染无所遁形

认知科技助力臭氧反常过程成因识别(案例分析)

“多维认知案例库”还抽取了与此次污染过程及外部形成条件相似的历史案例,以作为决策的事实依据。例如,基于数据分析,案例库可显示出:9月初将会经历一次与8月底非常类似的臭氧轻度污染过程,提出了应针对性加强臭氧前体物挥发性有机化合物管控的建议。

“绿色地平线”守护蓝天创新、联动科技助力可持续发展

建立创新、活力、联动、包容的世界经济,落实可持续发展计划是世界经济体的共同目标。此次与长三角区域空气质量预测预报中心的合作,是保障空气质量联防、联控举措、呵护“科技蓝天”、助力环保、落实可持续发展的创新、联动的积极行动。

IBM大中华区首席技术官、IBM中国研究院院长沈晓卫博士表示:“IBM一直致力于通过大数据、认知计算等先进技术创新研发,长久支持中国实现可持续发展目标。‘绿色地平线技术’可以在环境保护、能源利用等深层次方面加强中国在国际平台的竞争力和领先水平,未来IBM将与更多合作伙伴展开深度合作,为更广泛的技术应用研发提供帮助。”

自2014年7月启动以来,“绿色地平线”已经在空气质量管理、可再生能源高效利用等社会发展重要领域中连续取得了创新成果,其高精度空气质量预测及管理决策支持技术已经被北京、河北等中国多个省市,南非约翰内斯堡和印度德里等国内外多个地区应用于空气质量监测、治污决策管理中。