«

»

ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СТАТИСТИЧНИМИ ПРОГНОЗАМИ ВИСОКИХ РІВНІВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ

Козленко Т.В., Кіптенко Є.М., к.г.н.

Український гідрометеорологічний інститут


Однією із важливих складових програми захисту атмосферного повітря від забруднення є своєчасне і ефективне прогнозування погодних умов, які сприяють формуванню високих рівнів забруднення.

Розвиток методів прогнозування щодо забруднення атмосферного повітря ґрунтується на результатах теоретичних і експериментальних досліджень закономірностей поширення домішок від забруднювальних джерел. Умовно можна виділити три напрямки методів прогнозування щодо забруднення атмосферного повітря. Перший з них базується на теорії турбулентної дифузії в атмосферному повітрі та рівнянь дифузії, другий –– на числовому вирішенні рівнянь гідродинаміки атмосферного повітря; третім шляхом вивчення забруднення атмосфери є статистичні методи, що мають найбільше поширення на території України [1,2].

Основу статистичного методу короткострокового прогнозу забруднення атмосферного повітря міста складають дані забруднення та метеорологічні особливості досліджуваної території. На забруднення атмосферного повітря впливає комплекс метеорологічних чинників. Цей комплекс встановлюється шляхом статистичного аналізу зв’язку забруднення з метеорологічними умовами в кожному конкретному місті.

Для розроблювання схем прогнозування забруднення повітря в місті використовують різні методи статистичного аналізу. Вибираючи метод, перевагу віддають такому, що дозволяє максимально виявити зв’язки забруднення з метеорологічними величинами, визначити основні фактори коливання концентрацій різних домішок у повітрі міста, дати задовільні оцінки справджуваності прогнозу і адекватно відтворити процес забруднення. Головним для статистичного аналізу є об’єктивне встановлення зв’язків між забрудненням та метеорологічними величинами. Вибрані предиктори повинні бути статистично значущі.

Найбільш прийнятним для практичного використання в оперативній роботі є метод множинної лінійної регресії з врахуванням нелінійності зв’язків. При цьому розрахунок схеми прогнозування доцільно робити кроковим способом, що дозволяє відбирати інформативні пре диктори та розраховувати рівняння регресії і його статистичні оцінки на кожному кроці. Отже, з’являється можливість з кількох рівнянь вибрати найкраще. Отримані коефіцієнти множинної лінійної регресії, критерії Фішера і Ст’юдента визначають потребу включення в рівняння нових факторів. Методом найменших квадратів розраховують прогностичні рівняння регресії, оцінюють їхню справджуваність. Побудова рівняння закінчується на тому кроці, після якого підвищення множинного коефіцієнта кореляції стає не значущим.

В якості характеристики забруднення атмосферного повітря використано середню по місту концентрацію домішки, нормовану на середню за сезон. До головних предикторів, що формують рівень забруднення атмосфери, належать: напрям та швидкість вітру, температура повітря, тип синоптичного процесу. Крім цього, у прогностичних схемах враховується величина концентрації в попередню прогнозу добу.

В УкрГМІ впродовж багатьох років проводяться дослідження щодо розроблювання прогностичних схем методом множинної регресії. Для її реалізації для кожного міста розроблена своя прогностична схема короткострокового прогнозу забруднення атмосферного повітря з врахуванням особливостей розповсюдження шкідливих домішок і метеорологічних умов формування високих рівнів забруднення.

Вплив метеорологічних величин на розсіювання домішок у різних населених пунктах неоднорідний. По-перше, розсіювальна здатність атмосфери на території України неоднакова, по-друге, у кожному із цих пунктів одночасно функціонують джерела різної висоти, що викидають газові домішки неоднакової температури. У зв’язку із чим під час однотипних погодних процесів у різних містах часто можна спостерігати суттєві відмінності режиму забруднення повітря, тому є потреба розробляння прогностичної схеми для кожного міста окремо. Враховуючи неоднорідність    підстильної    поверхні    території    України та різну

розсіювальну здібність атмосфери (по території України k1 змінюється від 0,14 до 0,22м2/с), схеми прогнозу забруднення атмосфери розроблені для міст, розташованих в різних фізико-географічних умовах (Чернівці, Черкаси, Луцьк, Запоріжжя, Дніпропетровськ, Луганськ, Донецьк, Одеса та інші).

Оцінка справджуваності розроблених прогностичних схем свідчить про їх практичну прийнятність. Загальна справджуваність прогнозу  складає 75 – 90%, справджуваність випадків високого рівня забруднення приблизно така ж. Позитивні наслідки дає перетворення предикторів. Зв’язки між перетвореними предикторами і предиктантом стають лінійними. Це дає підставу розробляти прогностичну схему з використанням методу множинної лінійної регресії [2].


Список використаної літератури

  1. Методичні вказівки щодо прогнозування метеорологічних умов формування рівнів забруднення повітря в містах України. К. Державна гідрометеорологічна служба,
  2. Сонькин Л.Р. Синоптико-статистический анализ и краткосрочный прогноз загрязнения атмосферы.- Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-223 с.