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使用非参数空间密度函数校准数值模型输出。 (英语) Zbl 1306.62374号

摘要:基于物理的空气质量应用计算机模型的评估对于帮助选择控制策略至关重要。选择错误的控制策略会带来代价高昂的经济和社会后果。模型空气污染浓度的平均值和方差与实测现场数据的平均值与方差的客观比较是评估模型性能的常用方法。该策略的一个缺点是无法正确校准模拟的空气污染分布的尾部。提高这些数值模型表征高污染事件的能力对于空气质量管理至关重要。
在这项工作中,我们引入了一个创新的框架来评估模型性能,不仅基于模型输出和现场数据的两个第一时间矩,还基于它们的整个分布。我们的方法还比较了两个数据源的空间相关性和可变性。更具体地说,我们估计了模型输出和现场数据的空间分位数函数,并将非线性单调回归方法应用于分位数函数(考虑到空间相关性),以比较数值模型和现场数据中的密度函数。我们使用贝叶斯方法进行估计和拟合,以表征数据和统计模型中的不确定性。
我们应用我们的方法来评估美国环境保护署(EPA)社区多尺度空气质量(CMAQ)模型的性能,以表征臭氧环境浓度。与基于模型输出和现场数据的前2个矩的默认方法相比,我们的方法显示均方根误差(RMSE)减少了50.23%。

理学硕士:

62页第12页 统计学在环境和相关主题中的应用
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全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Berrocal,V.J.、Gelfand,A.E.和Holland,D.M.(2010),“数值模型输出的时空降尺度”,《农业、生物和环境统计杂志》,第15期,第176-197页·Zbl 1306.62243号 ·doi:10.1007/s13253-009-0004-z
[2] Bondell,H.D.、Reich,B.J.和Wang,H.(2010),“非交叉分位数回归曲线估计”,《生物统计学》,97(4),825-838·Zbl 1204.62061号 ·doi:10.1093/biomet/asq048
[3] Byun,D.和Schere,K.L.(2006年),“模型的控制方程、计算算法和其他组件的审查——3社区多尺度空气质量(CMAQ)建模系统”,《应用力学评论》,59,51–77·数字对象标识代码:10.1115/12128636
[4] Cai,B.和Dunson,D.B.(2007),“贝叶斯多元等渗回归样条”,美国统计协会杂志,102(480),1158-1171·兹比尔1333.62267 ·doi:10.1198/016214500000942
[5] Chen,M.H.、Muller,P.、Sun,D.、Ye,K.和Dey,D.(2010),《统计决策和贝叶斯分析的前沿》,纽约:Springer,第5.2章,第168-184页。
[6] Dunson,D.B.和Taylor,J.A.(2005),“分位数的近似贝叶斯推断”,《非参数统计杂志》,17(3),385-400·Zbl 1061.62051号 ·doi:10.1080/10485250500039049
[7] Eder,B.和Yu,S.(2006年),“2004年模型-3 CMAQ发布的性能评估”,《大气环境》,40,4811-4824·doi:10.1016/j.atmosenv.2005.08.045
[8] Fuentes,M.和Raftery,A.E.(2005),“通过贝叶斯观测与数值模型输出的组合进行模型评估和空间插值”,生物计量学,61(1),36-45·Zbl 1077.62124号 ·doi:10.1111/j.0006-341X.2005.030821.x
[9] Hosking,J.R.M.和Wallis,J.R(1987),“广义Pareto分布的参数和分位数估计”,《技术计量学》,29(3),339–349·Zbl 0628.62019号 ·doi:10.1080/00401706.1987.10488243
[10] Kennedy,M.和O'Hagan,A.(2001),“计算机模型的贝叶斯校准”,《皇家统计学会杂志:B辑(统计方法)》,63(3),425-464·Zbl 1007.62021号 ·数字标识代码:10.1111/1467-9868.00294
[11] Koenker,R.(2005),分位数回归。《计量经济学社会专题丛书》,剑桥:剑桥大学出版社·兹比尔1111.62037
[12] Kozumi,H.和Kobayashi,G.(2011),“贝叶斯分位数回归的吉布斯抽样方法”,《统计计算与模拟杂志》,81(11),1-14·Zbl 1431.62018年 ·doi:10.1080/00949655.2010.496117
[13] Lavine,M.(1995),“分位数的近似可能性”,《生物特征》,第82、220–222页·Zbl 0823.62002号 ·doi:10.1093/biomet/82.1.220
[14] Lim,C.Y.,Stein,M.,Ching,J.K.和Tang,R.(2010),“具有匹配初始和边界条件的低分辨率和高分辨率CMAQ运行之间差异的统计特性”,环境建模和;软件,25(1),158–169·doi:10.1016/j.envsoft.2009.06.007
[15] Lu,Z.Q.,and Clarkson,D.B.(1999),“单色样条和多维尺度”,载于《美国统计协会学报》,统计计算部分,第185-190页。
[16] Paciorek,C.(2011年,出版),“在计算代理系统错误的同时合并空间信息源”,《皇家统计学会杂志》。C辑,应用统计学。
[17] Ramsay,J.O.(1988),“单音回归样条函数的实际应用”,《统计科学》,3(4),425–441·doi:10.1214/s/s1177012761
[18] Reich,B.J.、Fuentes,M.和Dunson,D.B.(2011),“贝叶斯空间分位数回归”,《美国统计协会杂志》,106(493),6-20·Zbl 1396.62263号 ·doi:10.1198/jasa.2010.ap09237
[19] Tokdar,S.和Kadane,J.(2011),“同步线性分位数回归:半参数贝叶斯方法”,贝叶斯分析,6(4),1-22·兹比尔1330.62258 ·doi:10.1214/11-BA601
[20] Wu,Y.和Liu,Y..(2009),“逐步多重分位数回归估计”,《统计学及其界面》,第2299–310页·Zbl 1245.62039号 ·doi:10.4310/SII.2009.v2.n3.a4
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