Systém krátkodobé předpovědi pro oblast AIR TRITIA (PWS)

1. Úvod

Jedním z hlavních úkolů projektu AIR TRITIA „Jednotný přístup k systému řízení znečištění ovzduší pro funkční městskou oblast v regionu Tritia“ bylo vytvoření systému predikce kvality ovzduší ve městech oblasti Tritia.

Tento systém měl být v souladu s ustanoveními projektového cíle zdrojem informací o předpokládané okamžité (hodinové) koncentraci znečištění ovzduší. Vyplývalo ze skutečnosti, že směrnice Evropského parlamentu a Rady 2008/50 / ES ze dne 21. května 2008 o kvalitě ovzduší a čistějším vzduchu pro Evropu prováděná do právních předpisů členských států Evropské unie vyžaduje, aby v určité oblasti (zóně nebo aglomerace) existuje riziko, že úrovně znečišťujících látek v ovzduší překročí jeden nebo několik výstražných prahů stanovených v přílohách výše uvedené směrnice, členské státy vypracují plány upřesňující krátkodobá opatření ke snížení rizika nebo zkrácení doby překročení.

Ačkoli směrnice nezmiňuje vyrovnávání předpovědí kvality ovzduší jako nástroje pro provádění krátkodobých plánů, v éře dynamického vývoje metod pro předpovídání meteorologických podmínek a vzhledem k tomu, že informování veřejnosti o hrozbě vyplývající z výskytu škodlivých látek pro zdraví by mělo být účinné předem, dobré použití těchto prognóz se stává praxí.

2. Prognóza kvality ovzduší pro oblast TRITIA - obecné předpoklady

2.1. Výběr předpovědního modelu

Po podrobné analýze možností předpovědí pro oblast TRITIA byl navržen model predikce kvality ovzduší založený na pokročilých statistických metodách (dolování dat) a na základě numerické předpovědi počasí.

Dolování dat je analytický proces navržený ke studiu velkých datových zdrojů při hledání pravidelných vzorců a systematických korelací mezi proměnnými a poté k vyhodnocení výsledků použitím detekovaných vzorců na nové podmnožiny dat. Konečným cílem dolování dat je obvykle předpovědět např.

Chování zákazníků, objem prodeje, ale také výskyt určitých fyzikálních jevů. Proces dolování dat se skládá ze tří základních fází:

  • počáteční průzkum,
  • budování modelu Modelu spolu s hodnocením a ověřením,
  • implementace a použití modelů pro nová data k získání předvídaných hodnot nebo klasifikací.

Dlouhodobé studie meteorologických podmínek a koncentrací znečišťujících látek, zejména prachu, prokázaly velký vztah mezi kvalitou ovzduší a hodnotou určitých meteorologických prvků. Nejdůležitější jsou teplota vzduchu, rychlost a směr větru, atmosférické srážky, relativní a absolutní vlhkost vzduchu, atmosférický tlak, oblačnost, výskyt mlhy, vertikální stratifikace teploty vzduchu, výskyt inverze (viz kapitola 2). Počasí, zejména teplota, řídí emise a určuje podmínky rozptylu znečišťujících látek.

Výše uvedené prvky lze nalézt v numerické predikci COSMO LM. Tato předpověď se vztahuje na následující tři dny a je aktualizována každých 6 hodin.

S velkým počtem předpovědí, nejméně 5 let, najdete dostatek správných předpovědí.

2.1.1. Prognózy prognózy

Prognóza kvality ovzduší vychází z následujících předpokladů:

  • Předpovědní cíl (předpovědi kvality ovzduší) - 72 hodin (3 po sobě následující dny) úrovně znečištění ovzduší;
  • Místo pro předpověď je konkrétní místo (město).
    Pro prognózování bylo vybráno pět měst - Opawa, Opole, Ostrava, Rybnik a Žilina;
  • Prediktivní data potřebná k vypracování průzkumné prognózy;
    • aktuální numerická předpověď počasí pro predikční místo;
    • soubor historických předpovědí počasí po dobu několika let (5 a více) v okolí předpovědní stránky;
    • série měření koncentrací znečišťujících látek ve stejných datech, kdy jsou uvedeny historické předpovědi počasí, nejlépe v blízkosti předpovědních míst.

V této fázi tvorby prognózy se generuje soubor výstupních souborů ve formě předpovídaných průběhů koncentrace PM10 a PM2.5, jakož i předpovídaného průběhu hodinových a denních hodnot indexu kvality ovzduší. Tento ukazatel bude nakonec založen na evropském indexu kvality ovzduší (EAQI), ale prozatím se kvůli nedostatku odkazu na tento index na hodinové předpovědi používá index CAQI.

2.2. Index kvality ovzduší jako základní informace o predikci koncentrace.

Pro rychlou analýzu podmínek kvality ovzduší, kromě absolutně změřených nebo předpokládaných hodnot se často používá tzv. index kvality ovzduší (AQI). Je to alternativa k použití absolutních hodnot koncentrací znečištění. Tato metoda široce používaná ve světě má v Evropě stále větší význam. Její úspěch je mimo jiné výsledkem omezeného poznání společnosti o znečišťování ovzduší a zvyku lidí používat piktogramy v sociální komunikaci. Intuitivně se zelená, žlutá nebo červená považuje za signalizaci pozitivního nebo negativního stavu. Tato skutečnost se použila i na přiřazení různých barev k absolutním hodnotám indexů. Obvykle se AQI počítá pro několik nečistot současně. Stav kvality ovzduší charakterizuje stav mezi částečným AQI, který má nejvyšší (nejnepříznivější) hodnotu.

Ve světě existuje více indexů kvality ovzduší, jejich tvorba se začala vytvořením prvních automatických monitorovacích sítí. V současnosti existuje tendence harmonizovat přístup v oblastech s použitím jednotných standardů.

Kvalita ovzduší v zemích Evropské unie je klasifikována podle tzv. Společného indexu kvality ovzduší (CAQI). Jeho vzorec byl definován za účelem porovnání kvality ovzduší v různých evropských městech. Index používá Evropská agentura pro životní prostředí [EEA, 2010] jako součást systému sdílení informací o kvalitě ovzduší Eye On Earth.

Společný index kvality ovzduší CAQI se počítá současně pro NO2, PM10, O3, CO a SO2. Tabulka 1 uvádí rozsahy koncentrací znečišťujících látek odpovídajících jednotlivým třídám CAQI. Třídy 1 - 3 se týkají ovzduší uspokojivé kvality, tj. znečištění, které neohrožuje lidské zdraví. Třídy 4 a 5 označují nízkou kvalitu ovzduší - úroveň znečištění představuje zdravotní riziko, zejména pro zranitelné skupiny (třída 4) nebo celou populaci (třída 5).

Byly vyvinuty tři různé indexy, které umožňují srovnání ve třech různých časových škálách:

  • hodinový index: který popisuje aktuální (dnešní) kvalitu ovzduší na základě hodinových hodnot aktualizovaných každou hodinu,

  • denní index: což znamená včerejší obecnou situaci v oblasti kvality ovzduší na základě denních hodnot, aktualizovanou jednou denně,

  • roční index: který představuje obecné podmínky kvality ovzduší města během celého roku ve srovnání s evropskými normami kvality ovzduší. Tento index vychází z ročních průměrů v porovnání s ročními mezními hodnotami a aktualizuje se jednou ročně.který představuje obecné podmínky kvality ovzduší města během celého roku ve srovnání s evropskými normami kvality ovzduší.

Zpět na hlavní stránku