基于分位数回归的山东省空气质量分析与预测

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空气,作为我们每个人生存所必不可少的“生命气体”,它的质量状况时刻关系着我们每个人的身体健康与生活水平.山东省作为一个燃煤大省和拥有多个工业发展城市的省份,长久以来以煤炭为主的能源消费结构连同其工业污染排放一起造成了省内严重的大气污染,不仅影响着人们的身体健康,而且制约了山东省各城市经济的可持续发展.虽然政府近几年来出台的一系列污染防治措施在一定程度上改善了山东省整体的空气质量,但是每年重污染以及雾霾天气的出现,也时刻警醒着我们必须高度重视周围的空气质量状况.因此,对山东省的空气质量进行分析研究,预测其未来走势,为改善空气质量和方便人们的日常出行提出可行性建议,显得越来越重要.本文将分位数回归方法应用到对空气质量的分析中,收集了山东省10个代表城市2018年一 2020年空气质量的日度数据,包括空气质量指数AQI以及PM2.5、PM10等六大空气污染物浓度及控制变量平均温度、平均湿度、平均风速.首先,对收集的10个城市的3年数据进行空气质量的描述性统计分析;然后建立面板分位数回归模型,在不同分位数水平上分析AQI的影响因素,并与普通面板回归模型结果进行对比;在此基础上,建立分位数自回归分布滞后模型,在不同水平上对AQI的变化趋势进行预测.得到的主要结论如下:第一,在描述性统计中,发现威海等滨海城市的空气质量较好,而济南和淄博等工业城市的空气质量较差,且受2019年年底新冠肺炎疫情的影响,2020年实施的“封城”和延迟复工复产等措施对各城市的空气质量都有一定的改善作用.第二,通过面板分位数回归建模,发现不同分位数处各变量对AQI的影响不尽相同,影响的显著性和相关关系也有所差异.在各个分位点上,对AQI影响最为显著、回归系数估计最大的前两个变量依次为PM2.5和PM10,且为正向影响,二者在空气质量较好时对AQI增长的推动作用大于在空气质量较差时的推动作用;相反,CO在空气质量差时对AQI的影响大于空气质量较好时的影响,说明CO对空气污染的出现起到了重要的推动作用.另外,平均风速不是AQI的主要影响因素.第三,建立分位数自回归分布滞后模型对AQI进行趋势预测,得到了 AQI的大致分布范围,而且发现0.5分位数处的预测曲线与真实序列最为接近,预测效果最好.0.975分位数的预测曲线表明,在空气质量整体改善的情况下,仍会出现比较严重的污染天气.总体而言,虽然山东省整体空气质量有向好发展的趋势,但也不宜太过乐观,要改善空气质量,需着重控制PM2.5和PM10浓度.以上结论为山东省进一步采取政策治理空气污染提供了理论依据.
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