The rapid ascent in carbon dioxide emissions is a major cause of global warming and climate change, which pose a huge threat to human survival and impose far-reaching influence on the global ecosystem. Therefore, it is very necessary to effectively control carbon dioxide emissions by accurately predicting and analyzing the change trend timely, so as to provide a reference for carbon dioxide emissions mitigation measures. This paper is aiming to select a suitable model to predict the near-real-time daily emissions based on univariate daily time-series data from January 1st, 2020 to September 30st, 2022 of all sectors (Power, Industry, Ground Transport, Residential, Domestic Aviation, International Aviation) in China. We proposed six prediction models, which including three statistical models: Grey prediction (GM(1,1)), autoregressive integrated moving average (ARIMA) and seasonal autoregressive integrated moving average with exogenous factors (SARIMAX); three machine learning models: artificial neural network (ANN), random forest (RF) and long short term memory (LSTM). To evaluate the performance of these models, five criteria: Mean Squared Error (MSE), Root Mean Squared Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Mean Absolute Percentage Error (MAPE) and Coefficient of Determination () are imported and discussed in detail. In the results, three machine learning models perform better than that three statistical models, in which LSTM model performs the best on five criteria values for daily emissions prediction with the 3.5179e-04 MSE value, 0.0187 RMSE value, 0.0140 MAE value, 14.8291% MAPE value and 0.9844 value.
翻译:二氧化碳排放量迅速上升是造成全球升温和气候变化的一个主要原因,这对人类生存构成巨大威胁,对全球生态系统造成深远影响。因此,非常有必要通过准确预测和分析变化趋势及时有效控制二氧化碳排放量,以便为二氧化碳排放量减缓措施提供参考。本文件旨在选择一个合适的模型,以预测近实时日排放量,该模型基于从2020年1月1日至20日30日(2022年)所有部门(国家、工业、地面运输、住宅、国内航空、国际航空)的单日时间序列数据。 我们提出了六种预测模型,其中包括三个统计模型:灰色预测(1,1),自动递增综合平均(亚马马)和季节性自动递增综合平均与外源因素(SARIMAX);三个机器学习模型:人工神经网络(ANN)、随机森林模型(RF)和长期记忆(LSTM)。评估这些模型的性能、五种标准:平方错误(MSE)、平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平