Systém krátkodobej predpovede pre oblasť AIR TRITIA (PWS)

1. Úvod

Jednou z hlavných úloh projektu AIR TRITIA „Jednotný prístup k systému riadenia znečistenia ovzdušia pre funkčnú mestskú oblasť v regióne Tritia“ bolo vytvorenie systému predpovede kvality ovzdušia v mestách oblasti Tritia.

Tento systém mal byť v súlade s ustanoveniami projektového cieľa zdrojom informácií o predpokladaných okamžitých (jednohodinových) koncentráciách znečistenia ovzdušia. Vyplývalo zo skutočnosti, že smernica Európskeho parlamentu a Rady 2008/50 / ES z 21. mája 2008 o kvalite ovzdušia a čistejšom vzduchu pre Európu, implementovaná do právnych predpisov členských štátov Európskej únie, vyžaduje, aby sa v konkrétnej oblasti (zóna alebo (aglomerácia) existuje riziko, že úrovne znečisťujúcich látok v ovzduší prekročia jeden alebo niekoľko výstražných prahov stanovených v prílohách k vyššie uvedenej smernici, členské štáty vypracujú plány, v ktorých stanovia krátkodobé opatrenia na zníženie rizika alebo skrátenie času prekročenia.

Hoci sa v smernici neuvádza priame predpovedanie kvality ovzdušia ako nástroja na vykonávanie krátkodobých plánov, v ére dynamického rozvoja metód na predpovedanie meteorologických podmienok a vzhľadom na to, že informovanie verejnosti o hrozbe vyplývajúcej z výskytu látok znečisťujúcich ovzdušie by malo byť účinné vopred, dobré používanie takýchto prognóz sa stáva praxou.

2. Prognóza kvality ovzdušia pre oblasť TRITIA - všeobecné predpoklady

2.1. Výber prognostického modelu

Po podrobnej analýze možností prognózy pre oblasť TRITIA bol navrhnutý model prognózy kvality ovzdušia založený na pokročilých štatistických metódach (dolovanie údajov) a na základe numerickej predpovede počasia.

Dolovanie údajov je analytický proces navrhnutý na štúdium veľkých zdrojov údajov pri hľadaní pravidelných vzorcov a systematických korelácií medzi premennými a potom na vyhodnotenie výsledkov použitím zistených vzorcov na nové podskupiny údajov. Konečným cieľom získavania údajov je zvyčajne predpovedať napríklad správanie zákazníkov, objem predaja, ale aj výskyt určitých fyzikálnych javov.

Proces získavania údajov pozostáva z troch základných fáz:

  • počiatočný prieskum,
  • budovanie modelu Modelu spolu s posudzovaním a overovaním,
  • implementácia a použitie modelov pre nové údaje na získanie predpokladaných hodnôt alebo klasifikácií.

Dlhodobé štúdie o meteorologických podmienkach a koncentráciách znečisťujúcich látok, najmä prachu, preukázali veľký vzťah medzi kvalitou ovzdušia a hodnotou určitých meteorologických prvkov. Najdôležitejšie sú teplota vzduchu, rýchlosť a smer vetra, atmosférické zrážky, relatívna a absolútna vlhkosť vzduchu, atmosférický tlak, oblačnosť, výskyt hmly, vertikálna stratifikácia teploty vzduchu, výskyt inverzie . Počasie, najmä teplota, riadi emisie a určuje podmienky rozptylu znečisťujúcich látok.

Vyššie uvedené prvky možno nájsť v numerickej predpovedi COSMO LM. Táto predpoveď sa týka nasledujúcich troch dní a aktualizuje sa každých 6 hodín.

Pri veľkom počte predpovedí, najmenej 5 rokov, nájdete dostatok správnych predpovedí.

2.1.1 Prognózy prognóz

Prognóza kvality ovzdušia je založená na týchto predpokladoch:

  • Predikčný cieľ (predpovede kvality ovzdušia) – 2 hodín (3 po sebe nasledujúce dni) úrovne znečistenia ovzdušia;
  • Stránka s predpoveďami je špecifický bod (mesto).
    Na predpovedanie bolo vybraných päť miest - Opawa, Opole, Ostrava, Rybnik a Žilina;
  • Prediktívne údaje potrebné na vypracovanie prieskumnej predpovede:
    • aktuálna numerická predpoveď počasia pre predpoveď stránky;
    • súbor historických predpovedí počasia na obdobie niekoľkých rokov (5 a viac) okolo predikčnej stránky;
    • séria meraní koncentrácií znečisťujúcich látok v rovnakých dátumoch, keď sú uvedené historické predpovede počasia, pokiaľ možno blízko predikčných miest.

V tejto fáze tvorby prognózy sa generuje súbor výstupných súborov vo forme predpokladaných priebehov koncentrácie PM10 a PM2.5, ako aj predpokladaného priebehu hodinových a denných hodnôt indexu kvality ovzdušia. Tento ukazovateľ bude v konečnom dôsledku založený na európskom indexe kvality ovzdušia (EAQI), ale zatiaľ sa kvôli nedostatku odkazu na tento index na hodinové predpovede používa index CAQI.

2.2. Index kvality ovzdušia ako základné informácie o predpovedi koncentrácie

Pre rýchlu analýzu podmienok kvality ovzdušia, okrem absolútne zmeraných alebo predpokladaných hodnôt sa často používa tzv. index kvality ovzdušia (AQI) . Je to alternatíva k použitiu absolútnych hodnôt koncentrácií znečistenia. Táto metóda široko používaná vo svete má v Európe čoraz väčší význam. Jej úspech je okrem iného výsledkom obmedzeného poznania spoločnosti o znečistení ovzdušia a zvyku ľudí používať piktogramy v sociálnej komunikácii. Intuitívne sa zelená, žltá alebo červená považuje za signalizáciu pozitívneho alebo negatívneho stavu. Táto skutočnosť sa použila aj na priradenie rôznych farieb k absolútnym hodnotám indexov. Obvykle sa AQI počíta pre niekoľko nečistôt súčasne. Stav kvality ovzdušia charakterizuje stav medzi čiastočným AQI, ktorý má najvyššiu (najnepriaznivejšiu) hodnotu.

Vo svete existuje viac indexov kvality ovzdušia, ich tvorba sa začala vytvorením prvých automatických monitorovacích sietí. V súčasnosti existuje tendencia harmonizovať prístup v oblastiach s použitím jednotných štandardov.

Kvalita ovzdušia v krajinách Európskej únie je klasifikovaná podľa tzv. Spoločného indexu kvality ovzdušia (CAQI). Jeho vzorec bol definovaný za účelom porovnania kvality ovzdušia v rôznych európskych mestách. Index používa Európska environmentálna agentúra [EEA,2010] ako súčasť systému zdieľania informácií o kvalite ovzdušia Eye On Earth.

Spoločný index kvality ovzdušia CAQI sa počíta súčasne pre NO2, PM10, O3, CO a SO2. Tabuľka 1 uvádza rozsahy koncentrácií znečisťujúcich látok zodpovedajúcich jednotlivým triedam CAQI. Triedy 1 - 3 sa týkajú ovzdušia uspokojivej kvality, tj. znečistenia, ktoré neohrozuje ľudské zdravie. Triedy 4 a 5 označujú nízku kvalitu ovzdušia - úroveň znečistenia predstavuje zdravotné riziko, najmä pre zraniteľné skupiny (trieda 4) alebo celú populáciu (trieda 5).

Boli vyvinuté tri rôzne indexy, ktoré umožňujú porovnanie v troch rôznych časových škálach:

  • hodinový index: ktorý popisuje aktuálnu (dnešnú) kvalitu ovzdušia na základe hodinových hodnôt aktualizovaných každú hodinu,

  • denný index: čo znamená včerajšiu všeobecnú situáciu v oblasti kvality ovzdušia na základe denných hodnôt, aktualizovanú raz denne,

  • ročný index: ktorý predstavuje všeobecné podmienky kvality ovzdušia mesta počas celého roka v porovnaní s európskymi normami kvality ovzdušia. Tento index vychádza z ročných priemerov v porovnaní s ročnými limitnými hodnotami a aktualizuje sa raz ročne.

Späť na hlavnú stránku