NowCast (индекс качества воздуха) - NowCast (air quality index) - Wikipedia

ВЕЧЕРА_2.5 AQI мониторов США, рассчитанный с использованием NowCast, любезно предоставлен Агентством по охране окружающей среды США.

Карта PM2.5 AQI, рассчитанная с использованием NowCast, любезно предоставлена ​​Агентством по охране окружающей среды США

Для использования в других целях см. Прогноз текущей погоды.

PM NowCast это средневзвешенное данных почасового мониторинга воздуха, используемых Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) для отчетности в реальном времени о Индекс качества воздуха (AQI) для PM (PM₁₀ или в личку_2.5).

PM NowCast рассчитывается на основе данных мониторинга PM за последние 12 часов, но NowCast взвешивает данные за последние часы больше, чем обычное 12-часовое среднее значение, когда уровни загрязняющих веществ меняются. PM NowCast используется вместо 24-часовой средней концентрации PM при расчете AQI до тех пор, пока не будет проведен мониторинг почасовых концентраций в течение всего календарного дня.

Озон NowCast это алгоритм^[1] разработан USEPA для прогнозирования 8-часового среднего значения озона с центром в текущий час на основе текущих 1-часовых средних данных по озону. На каждом участке мониторинга озона, частичная регрессия методом наименьших квадратов используется для разработки прогнозной зависимости между 1-часовым и 8-часовым средними значениями с использованием данных по озону за предыдущие 2 недели. USEPA использует Ozone Nowcast для публичных отчетов об AQI по озону в реальном времени.р

Расчет PM NowCast

Пусть c₁, c₂, ... c₁₂ представляют собой почасовые концентрации ТЧ за последний 12-часовой период, с₁ самое последнее почасовое значение, и пусть c_мин и c_{Максимум} представляют собой минимальную и максимальную почасовую концентрацию за 12-часовой период.

Определять:

${\displaystyle w^{*}=1-{\frac {c_{max}-c_{min}}{c_{max}}}={\frac {c_{min}}{c_{max}}}}$

и разреши

${\displaystyle w={\begin{cases}w^{*}&{\mbox{if }}w^{*}>{\frac {1}{2}}\\{\frac {1}{2}}&{\mbox{if }}w^{*}\leq {\frac {1}{2}}\\\end{cases}}}$

С этими определениями PM NowCast^[2] дан кем-то:

${\displaystyle NowCast={\frac {\sum _{i=1}^{12}w^{i-1}c_{i}}{\sum _{i=1}^{12}w^{i-1}}}.}$

Для особого случая, когда почасовые значения не изменяются, c_мин = c_{Максимум}, w = 1, и NowCast сокращается до среднего значения за 12 часов:

${\displaystyle NowCast={\frac {\sum _{i=1}^{12}c_{i}}{12}}.}$

Для особого случая, когда w = 1/2:

${\displaystyle NowCast={\frac {c_{1}+({\frac {1}{2}})c_{2}+...+{({\frac {1}{2}}})^{11}{c_{12}}}{1+{\frac {1}{2}}+({\frac {1}{2}})^{2}+...+{({\frac {1}{2}}})^{11}}}}$

Но 1 / (1-x) = 1 + x + x²+ ..., x <1, поэтому с хорошим приближением, когда w = 1/2:

${\displaystyle NowCast={\frac {1}{2}}c_{1}+({\frac {1}{2}})^{2}c_{2}+...+{({\frac {1}{2}}})^{12}{c_{12}}}$

Поскольку данные за последние часы имеют очень большой вес в NowCast, когда уровни PM меняются, EPA не сообщает NowCast, когда данные отсутствуют для c.₁ или c₂.

Рассмотрим день, когда среднечасовая PM_2.5 концентрация равна нулю для всех часов дня, за исключением одного часа с полудня до 13:00, когда монитор регистрирует пульс концентрации 71 микрограмм на кубический метр (мкг / м³). Согласно приведенному выше уравнению, Nowcast составляет 71/2 мкг / м³= 35,5 мкг / м³ через час после импульса, через два часа - 71/4 мкг / м³= 17,8 мкг / м³ а через три часа - 71/8 мкг / м³= 8,9 мкг / м³. Для расчета соответствующих значений AQI каждая концентрация NowCast подставляется в уравнение AQI вместо 24-часового среднего значения PM._2.5 концентрация:

${\displaystyle I={\frac {C-C_{low}}{C_{high}-C_{low}}}(I_{high}-I_{low})+I_{low}}$

куда:

${\displaystyle I}$ = АКИ,

${\displaystyle C}$ = среднее значение за 24 часа_2.5 концентрация загрязняющих веществ,

${\displaystyle C_{low}}$= точка разрыва концентрации, которая ≤ ${\displaystyle C}$,

${\displaystyle C_{high}}$= предел концентрации ≥ ${\displaystyle C}$,

${\displaystyle I_{low}}$= точка останова по индексу, соответствующая ${\displaystyle C_{low}}$,

${\displaystyle I_{high}}$= точка останова по индексу, соответствующая ${\displaystyle C_{high}}$.

и:

${\displaystyle C_{low}}$	${\displaystyle C_{high}}$	${\displaystyle I_{low}}$	${\displaystyle I_{high}}$	Категория
0	12.0	0	50	Хороший
12.1	35.4	51	100	Умеренный
35.5	55.4	101	150	Нездоровое для чувствительных групп
55.5	150.4	151	200	Нездоровый
150.5	250.4	201	300	Очень нездоровый
250.5	350.4	301	400	Опасно
350.5	500.4	401	500	Опасно

Таким образом, три концентрации NowCast соответствуют показателям качества воздуха.^[3] из 101, (Цветовой код AQI оранжевый, Качество воздуха: нездоровый для чувствительных групп), 63 (Цветовой код AQI: желтый, Качество воздуха: умеренное) и 37 (Цветовой код AQI: зеленый, Качество воздуха: хорошее) соответственно. После того, как день закончился и все почасовые данные доступны, AQI за день рассчитывается на основе 24-часового среднего значения; 71/24 мкг / м³= 3,0 мкг / м³, AQI - 12 (цветовой код - зеленый, качество воздуха: хорошее). EPA разработало калькулятор для вычисления категорий PM NowCast, AQI и AQI, а также цвета по данным мониторинга за последние 12 часов.^[4]

Рекомендации

1. Официальный документ, описывающий алгоритм EPA по озону Nowcast, Агентство по охране окружающей среды США, 2019-08-05, получено 2019-08-07
2. "Вычисление NowCast" (PPTX). Агентство по охране окружающей среды США. Получено 25 сентября 2014.
3. «Калькулятор AQI: Концентрация на AQI». AirNow. Получено 25 сентября 2014.
4. «Калькулятор NowCast». AirNow. Получено 11 мая 2016.