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Modelos de predicción

El Ayuntamiento de Madrid cuenta con un modelo de predicción de la calidad del aire denominado SOCAIRE. Este modelo desarrollado conjuntamente por el departamento de inteligencia artificial de la UNED y la empresa Inverence, ofrece predicciones para cuatro contaminantes: dióxido de nitrógeno (NO2), ozono (O3) y partículas en suspensión (PM10 y PM2,5).

El sistema de predicción SOCAIRE consta de cuatro subsistemas de predicción independientes, uno por cada contaminante. Cada uno de ellos está basado en un modelo de inteligencia artificial concebido y compilado como un proceso de software independiente. El sistema proporciona para cada hora y estación previsiones horarias con un horizonte temporal de hasta 48 horas y se está trabajando actualmente en la ampliación de la predicción hasta las 72 horas.

En el caso del NO2, el modelo SOCAIRE ofrece las predicciones para cada estación y además agregadas por zonas, con el objetivo de prever la probabilidad global de activación del Protocolo de actuación para episodios de contaminación por dióxido de nitrógeno en la ciudad de Madrid.

 La predicción de estos cuatro contaminantes se elabora con la información recopilada de diversas fuentes como son:

  • Los datos en tiempo real e históricos registrados en la red de vigilancia de la calidad del aire del Ayuntamiento de Madrid.
  • Las previsiones meteorológicas de la Agencia Estatal de Meteorología AEMET del sistema modelos del European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMFW).
  • Las predicciones meteorológicas de la Weather Research & Forecasting Model de la National Center for Atmospheric Research que publica previsiones meteorológicas horarias que incluyen la altura de la capa de mezcla, además del resto de variables ofrecidas por AEMET.
  • Datos e información sobre la composición atmosférica de forma continua del Servicio de Vigilancia Atmosférica de Copernicus (CAMS)

 Además, el sistema tiene en cuenta variables como los días festivos, operaciones salida y retorno, días especiales como Nochebuena y Nochevieja o el calendario escolar por su influencia en los patrones de movilidad que afectan al tráfico urbano y metropolitano.

 ESQUEMA DE PROCESOS DEL MODELO DE PREDICCIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE SOCAIRE. Objetivo:  predecir y monitorizar la contaminación 1. Recopilación de datos : uso de diferentes fuentes de datos. Madrid + Predicciones numéricas de contaminación (NPP) + predicciones numéricas del tiempo meteorológico (NWP) + calendario 2. Análisis y limpieza de datos: reescalado; definición del área de trabajo; estandarización de la dimensión temporal; creación de la base de datos Base de datos completa 3. Modelo predictivo: imputación de datos de las series de entrada; ensamblado de modelos en cascada; diferentes modelos =mayor riqueza e información al modelizar. Imputación  + Red neuronal + Psudo periódico -regresión lineal con signo fijo (PP-FSLR-ARFIMA-QR) 4. Predicción probabilística: adaptación al protocolo de NO2 de Madrid; eventos compuestos. Estimación de la contaminación + monitorización del protocolo

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