Συμβολή στη μελέτη της στατιστικής πρόγνωσης της ποιότητας αέρα στην περιοχή της Θεσσαλονίκης

Περίληψη

Η παρούσα μελέτη συμβάλλει στη στατιστική πρόγνωση της ποιότητας αέρα στην Θεσσαλονίκη, με τη χρήση της πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης και το υψηλής ανάλυσης αριθμητικό μοντέλο πρόγνωσης WRF που διαχειρίζεται ο τομέας Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου, με στόχο τη δημιουργία στατιστικών μοντέλων πρόγνωσης Ο 3 και PM 10 . Συγκεκριμένα έγινε ανάπτυξη εξισώσεων πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης σε ετήσια και εποχιακή βάση (ετήσια και εποχιακά μοντέλα) για τέσσερις από τους σταθμούς ελέγχου ρύπανσης της περιοχής της Θεσσαλονίκης με στόχο την πρόγνωση μέσης τιμής του Ο 3 και PM 10 , διάρκειας τριών ημερών. Το πρώτο κομμάτι μελέτης των μοντέλων διευκρινίζεται από την επίδραση και συσχέτιση των μετεωρολογικών παραμέτρων προς τους ρύπους με τον υπολογισμό της στατιστικής σημαντικότητας και του συντελεστή συσχέτισης κάθε παραμέτρου. Οι τελευταίες, ως προγνωστικές μεταβλητές, είναι: γεωδυναμικό ύψος στα 500hPa, θερμοκρασία στα 850hPa, θερμοκρασία στα 2 μέτρα, σχετική υγρασία στα 2 μέτρα, ταχύτητα ανέμου στα 10 μέτρα, ηλιακή ακτινοβολία μικρού μήκους, συνολική βροχόπτωση και εξάγονται από το αριθμητικό μοντέλο πρόγνωσης WRF του τομέα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας. Οι συγκεντρώσεις ρύπων της προηγούμενης ημέρας είναι η κυριότερη προγνωστική μεταβλητή συμβάλλοντας στη βελτίωση των στατιστικών μοντέλων πρόγνωσης τόσο για το Ο 3 όσο και για τα PM 10 . Ανάλογα με τον σταθμό (αστικό ή περιαστικό) και την εποχή, οι υπόλοιπες μεταβλητές επιδρούν διαφορετικά στις συγκεντρώσεις ρύπων δίνοντας τα αποτελέσματα αποδοτικότητας του κάθε μοντέλου. Ο υπολογισμός στατιστικών δεικτών και συντελεστών βοήθησε στην αξιολόγηση των μοντέλων, στο δεύτερο κομμάτι της μελέτης. Με τους τρεις βασικότερους δείκτες, ΜΑΕ, ΙΟΑ και r 2 έγινε η σύγκριση με προηγούμενες μελέτες σε περιοχές όπως της Αθήνας και συμπεραίνεται πως τα ετήσια μοντέλα έχουν απόδοση σε ίδιο επίπεδο ή καλύτερη από προηγούμενες μελέτες. Από τα εποχιακά μοντέλα, κάποια έχουν αρκετά καλή απόδοση, κυρίως τα μοντέλα πρόγνωσης Ο 3 , άλλα όμως, με χαμηλό συντελεστή προσδιορισμού δεν προτείνεται να χρησιμοποιηθούν για πρόγνωση. Από την αξιολόγηση των στατιστικών μοντέλων πρόγνωσης για τους δύο ρύπους, τα ετήσια μοντέλα δίνουν αρκετά καλύτερα αποτελέσματα από τα εποχιακά. Συγκεκριμένα για την πρόγνωση Ο 3 , το ετήσιο μοντέλο για το σταθμό της Πλατείας Αγίας Σοφίας δίνει την καλύτερη απόδοση, έπειτα για το σταθμό του Πανοράματος, του Κορδελιού και τέλος το λιγότερο αποδοτικό μοντέλο είναι για το σταθμό της Νεοχωρούδας. Για την πρόγνωση PM 10 τα μοντέλα ακολουθούν την σειρά Πλατεία Αγίας Σοφίας, Κορδελιό και Πανόραμα. Σχετικά με την επιλογή ενός στατιστικού μοντέλου πρόγνωσης με την καλύτερη αξιοπιστία προτείνεται το ετήσιο μοντέλο για το σταθμό της Πλατείας Αγίας Σοφίας τόσο για το Ο 3 όσο και το αντίστοιχο ετήσιο μοντέλο για τα PM 10 .