Aktuální mapy znečištění ovzduší v evropském i českém měřítku (roční charakteristiky) a vývoj v oblasti mapování

Transkript

1 Aktuální mapy znečištění ovzduší v evropském i českém měřítku (roční charakteristiky) a vývoj v oblasti mapování Jan Horálek Jana Ostatnická, Jana Schovánková, Pavel Kurfürst Peter de Smet, Leonor Tarrasón, Frank de Leeuw, Laure Malherbe, Anthony Ung, Nina Benešová

2 1. Metodika mapování 2. Aktuální mapy znečištění ovzduší 3. Vývoj v oblasti mapování

3 Metodika mapování Směrnice 2008/50/ES o kvalitě vnějšího ovzduší a čistším ovzduší pro Evropu vyžaduje, aby kvalita ovzduší byla hodnocena ve všech zónách a aglomeracích každého členského státu. Dále vyžaduje, aby primárním zdrojem hodnocení byly výsledky stacionárních měření. Tato měření mohou být při tvorbě map znečisťujících látek doplněny zejm. modelováním, aby výsledný odhad poskytoval dostatečné informace o prostorovém rozložení koncentrací znečišťujících látek v ovzduší. Používaná metodika mapování poskytuje takovýto odhad založený primárně na měření. (Z důvodu jednotnosti metodiky aplikována na celé území.)

4 Metodika mapování - pokračování Lineární regresní model následovaný interpolací jeho reziduí Doplňková data pro lineární regresní model byla vybrána na základě jejich regresními závislosti s měřenými daty. Prostorová interpolace IDW či kriging geostatistická metoda (tj. znalost prostorové struktury imisního pole je při interpolaci zohledňována).

5 Metodika mapování - pokračování variogram -míra prostorové korelace (v závislosti na dvourozměrné vzdálenosti) (h) Observations Model function Sill parametry: sill, nugget, range Nugget Range Distance (h) Empirický variogram musí být proložen nějakou analytickou funkcí v našem případě sférickou.

6 Metodika mapování - pokračování Oddělené mapování venkovského, městského pozaďového (a případně dopravního) znečištění vzhledem k odlišnému charakteru venkovského a městského znečištění ovzduší PM 10,PM 2.5,NO 2 atd. koncentrace ve městech jsou obecně vyšší než na venkově. Ozon venkovské koncentrace jsou vyšší než městské. Venkovské a městské vrstvy jsou vytvářeny odděleně: venkovské vrstvy založeny na venkov. pozaď. stanicích měst. pozaď. vrstvy založeny na měst./předm. pozaď. stan. (dopravní vrstvy založeny na dopravních stanicích) Výsledné mapy jsou konstruovány spojením venkovské a městské vrstvy pomocí hustoty populace, případně přičtením dopravní vrstvy pomocí hustoty emisí.

7 Metodika mapování pokračování Odhad nejistoty mapy křížové ověřování (cross-validace) prostorová interpolace je spočtena ve všech bodech imisního měření vždy pomocí všech dat kromě naměřené hodnoty v daném bodě. Tyto odhadnuté hodnoty jsou porovnány s naměřenými daty pomocí scatterplotu (včetně R 2 a rovnice regrese) a statistických indikátorů, zejména RMSE a bias (MPE). Cross-validace oceňuje kvalitu mapy mimo místa měření. kde Z(s i ) naměřená hodnota v bodě s i Ż(s i ) je hodnota v bodě s i odhadnutá pomocí ostatních dat

8 PM 10 roční průměr 2010 venkovské oblasti, Evropa měřená data EMEP model PM 10 ann. avg., rur. - EMEP vs. meas. PM10, ann. avg, EMEP. [µg.m -3 ] 70 y = 0.262x R 2 = PM 10, ann. average, measured [µg.m -3 ] Lineární regresní model (log. transformace): adj. R 2 SEE EMEP EMEP, nadmořská výška EMEP, nadm. v., rychlost větru

9 Metodika mapování pokračování PM 10 roční průměr 2010 venkovské oblasti, Evropa venkovská mapa (použitelná jen pro venkov) RMSE = 4.5 µg.m -3

10 PM 10 roční průměr 2010 městské oblasti, Evropa měřená data EMEP model Lineární regresní model (log. transformace): adj. R 2 SEE EMEP

11 PM 10 roční průměr 2010 městské oblasti městská pozaďová mapa (použitelná jen pro města) RMSE = 6.6 µg.m -3

12 PM 10 roční průměr, 2010, Evropa výsledná sloučená (pozaďová) mapa

13 1. Metodika mapování 2. Aktuální mapy znečištění ovzduší 3. Vývoj v oblasti mapování

14 Aktuální mapy znečištění ovzduší Evropa Každoroční zpráva: ETC/ACM Technical Paper European air quality maps of PM and ozone and their uncertainty, viz acm.eionet.europa.eu/reports. Mapy koncentrací (PM 10, PM 2,5, ozon), mapy meziročních rozdílů, tabulky expozice obyvatel a vegetace, analýza nejistot. Nejnovější: ETC/ACM TP 2013/13, mapy pro rok Připravují se mapy pro rok Příležitostně: Mapy koncentrací dalších veličin.

15 PM 10 roční průměr, 2011, Evropa

16 PM 10 roční průměr, 2012, Evropa

17 PM 10 roční průměr, Evropa meziroční rozdíl,

18 PM nejvyšší denní průměr, 2011, Evropa

19 PM nejvyšší denní průměr, 2012, Evropa

20 PM nejvyšší denní průměr, Evropa meziroční rozdíl,

21 PM 2.5 roční průměr, 2011, Evropa

22 O nejv. denní max. 8-hod. prům., 2011, Evropa

23 O 3 SOMO35, 2011, Evropa

24 O 3 AOT40 pro plodiny, venkovská mapa, 2011, Evr.

25 O 3 AOT40 pro plodiny, venkovská mapa, 2012, Evr.

26 O 3 AOT40 pro plodiny, venkovská mapa, meziroční rozdíl , Evropa

27 O 3 AOT40 pro lesy, venkovská mapa, 2011, Evropa

28 NO 2 roční průměr, pozaďová mapa, 2011, Evropa

29 NO x roční průměr, venkovská mapa, 2011, Evropa překrytá vrstvou NATURA2000

30 SO 2 roční průměr, venkovská mapa, 2011, Evropa překrytá vrstvou NATURA2000

31 SO 2 zimní průměr, venkov. mapa, 2010/2011, Evr. překrytá vrstvou NATURA2000

32 Aktuální mapy znečištění ovzduší ČR Každoroční publikace: Ročenka Znečištění ovzduší na území České republiky. Mapy koncentrací, trendy, Nejnovější: Ročenka za rok 2013, v tisku. Nově: odhad nejistoty.

33 PM 10 roční průměr, 2013, ČR

34 PM nejvyšší denní hodnota, 2013, ČR

35 PM 2,5 roční průměr, 2013, ČR

36 Benzo(a)pyren roční průměr, 2013, ČR

37 NO 2 roční průměr, 2013, ČR

38 NO x roční průměr (limit pro vegetaci), 2013, ČR

39 Ozon 26. nejvyšší max. denní 8-hodinový klouzavý průměr v průměru za tři roky, , ČR

40 Ozon AOT40 pro plodiny, , ČR

41 SO 2 4. nejvyšší denní hodnota, 2013, ČR

42 SO 2 roční průměr (limit pro vegetaci), 2013, ČR

43 SO 2 zimní průměr (limit pro vegetaci), 2013/14, ČR

44 Arsen roční průměr, 2013, ČR

45 Kadmium roční průměr, 2013, ČR

46 Benzen roční průměr, 2013, ČR

47 1. Metodika mapování 2. Aktuální mapy znečištění ovzduší 3. Vývoj v oblasti mapování

48 Analýza použití alternativních modelů Podrobná analýza prezentována v ETC/ACM Technical Paper 2013/9 Evaluation of Copernicus MACC-II ensemble products in the ETC/ACM spatial air quality mapping. Porovnání použití modelů EMEP, MACC-II Ensemble (kombinace více modelů) a CHIMERE- EC4MACS (ve dvou rozlišeních). Navíc porovnání výsledků mapování s prostým modelem.

49 Analýza použití alternativních modelů pokrač. Výstupy různých modelů, PM 10, roční průměr, 2009 Tabulka statistických indikátorů vůči naměřeným datům na venkovských stanicích. Různé výsledky pro různé modely.

50 Analýza použití alternativních modelů pokrač. Výsledky mapování za použití různých modelů, venkov, PM 10, roční průměr, 2009 Tabulka statistických indikátorů za použití cross-validace vůči naměřeným datům na venkovských stanicích. Podobný bias pro mapy vytvořené za použití různých modelů.

51 Analýza použití alternativních modelů pokrač. Závěr Výsledky mapování jsou determinovány zejména měřenými daty. Bez ohledu na rozdílnou hladinu koncentrací jednotlivých rozptylových modelů poskytují výsledky mapování za použití těchto modelů tutéž základní informaci.

52 Změna barev a tříd koncentrací

53 Změna barev a tříd koncentrací pokrač.

54 Použití flagů při mapování v rámci ČR Rozhodnutí jarní porady laboratoří: Zohlednit flagy. Vybrány byly dva flagy: 199 (místní ovlivnění), 652 (stavební ruch/činnost v okolí). Hranice alespoň 2 procenta hodnot. Flagy byly zohledněny při mapování za rok 2013 pro veličiny PM 10 a PM 2,5. Dotčené stanice: Praha4-Libuš PM 10 (ALIB0), PM 2,5 (ALIB5) Košetice PM 10 (ALIB0), PM 2,5 (ALIB5) Frenštát p. Radhoštěm (TFRBM) PM 10 Ostrava-Zábřeh (TOZRA) PM 10, PM 2,5

55 Použití flagů při mapování v rámci ČR pokrač. Analýza Analýza provedena na základě vazeb s okolními stanicemi za období, kdy data označeny a kdy neoznačeny flagem. Praha-Libuš, PM 10 pomocí ARIE, období

56 Použití flagů při mapování v rámci ČR pokrač. Analýza Ostrava-Zábřeh, PM 10 pomocí TOFF, období V období flagů dopočtena data dle okolních stanic, na základě regrese z období, kdy data neoznačeny flagem. Na základě dopočtených dat spočteny roční charakteristiky.

57 Použití flagů při mapování v rámci ČR pokrač. Závěr Při mapování použity následující roční charakteristiky: Praha4-Libuš PM 10 roční průměr 28,7 místo 29,3 PM nejvyšší 46,1 místo 49,6 PM 2,5 roční průměr 18,3 místo 18,7 Ostrava-Zábřeh PM 10 roční průměr 44,9 místo 45,7 PM nejvyšší 89,6 místo 94,3 PM 2,5 roční průměr neupravován (z časových důvodů) Nebyla upravována data: Frenštát p. Radh. z hlediska roku nevýznamné Košetice nebyla okolní stanice (navíc flag nebyl u AIMu)

58 Další možný vývoj Použití percentilů pro měřená data (PM 10 90,41 percentil namísto 36. nejvyšší hodnoty pro roční soubor denních průměrů, ozon 93,15 percentil namísto 26. nejvyšší hodnoty pro roční soubor nejvyšších denních 8-hodinových průměrů). Požití modelu EMEP pro rok N za použití emisí pro rok N-1, (viz EMEP Status Report 1/2014) pro evropské mapování. Zahrnutí pokryvu půdy do regrese (při rozlišení 1x1 km).

59 Děkuji za pozornost.