空气质量即时投射和立即投射的初学者指南。
A Beginner's Guide to Air Quality Instant-Cast and Now-Cast.

Posted on March 15th 2015
(re-edited on January 12th 2020)
分享: aqicn.org/faq/2015-03-15/air-quality-nowcast-a-beginners-guide/cn/
Typhoon and Dust on East Asia, Courtesy of NASA (attribution)

早在 2015 年 3 月,我们就有机会在北京会见了来自美国国务院以及中国代表团(在北京美国大使馆运行 PM 2.5监测器的著名实体)的几位环境专家。

在所有讨论的主题中,有一个值得一写,即“即时广播”系统。美国 EPA 使用该系统将原始污染物读数(以 µg/m3 或ppb表示)转换为 AQI(范围从 0 到 500)。它用于airnow.gov网站上报告的所有 AQI 值。

临近预报背后的概念是补偿“ 24 小时平均值”,在将浓度转换为 AQI 时应使用该平均值。进行此平均的原因是, AQI 量表指定每个健康问题级别(即良好、中等、...不健康...)在 24 小时暴露条件下有效[1] 。例如,当看到188 AQI(不健康)时,需要将其解读为“如果我在外面呆了24小时,并且这24小时内AQI为188,那么对健康的影响就是不健康”。这与“如果现在报告的AQI是188,那么对健康的影响就是不健康”的说法有很大不同。

问题是 24 小时平均是一个非常糟糕的主意,应该废除[3] ,至少有以下两个原因:

  • 首先,空气污染的动态是这样的,风可以在不到 30 分钟的时间内完全净化空气! 这种现象在北京经常出现,强劲的北风能够在不到一小时的时间内将PM 2.5 AQI从300以上降至50以下[2] 。当这种情况发生时,没有人愿意等待 24 小时才知道空气质量良好(并出去散步享受新鲜空气!)

  • 第二个原因是空气质量突然变差。一个著名的例子是印尼山火造成的新加坡烟雾,在风向偏北的情况下,AQI可以在短短一小时内从50以下上升到150以上。事实上,当新加坡还只提供24小时平均读数时,我们已经收到了很多哮喘/敏感人群的请求。

正是出于这些原因,美国环保署引入了临近预报系统:它是一种替代转换公式,用于平衡不断变化的空气质量条件下的平均值需求。从维基百科来看,它是这样描述的:

NowCast 是根据最近 12 小时的 PM 监测数据计算得出的,但当污染物水平发生变化时,NowCast 对最近几小时数据的权重比普通 12 小时平均值更大。在计算 AQI 时,使用 NowCast 代替 24 小时平均 PM 浓度,直到监测到整个日历日的每小时浓度为止。”

对于非科学家来说,用于计算NowCast AQI 的公式可能看起来很野蛮。

and Wmin = 1/2 and N = 12

但实际上,看这个北京空气质量的应用例子就很简单了。

Instant AQI (no averaging, AQI converted directly from the 1 hour readings):

NowCast AQI:

即时预报计算的 AQI 结果在平均值方面仍然非常明显,至少比生活在亚洲沙尘中的人所期望的要高得多。原因之一是用于确定变化程度的权重因子的阈值设置为最小为0.5,而实际上,很多情况下其值远低于0.5。下图显示了这个阈值权重因子,其中红色用于表示那些低于 0.5 的权重

NowCast weight factors:

现在定义的临近预报公式是基于美国空气质量水平的研究成果。虽然对于美国来说,它可以准确地报告当前的状况,但对于亚洲来说,情况可能并非如此,因为亚洲的空气质量动态要强得多。出于这个原因,我们确实认为临近预报公式应该适应每个大陆。

对于亚洲来说,它可以被定义为 Wmin = 1/10 and N = 3 , 对应下图:
修改后的亚洲 NowCast(又名 NowCast 亚洲 AQI):

如果你愿意,也可以直接自己更改这两个参数: Wmin = and N =
作为参考,即时 AQI:

目前,世界空气质量指数项目以及中国代表团AQI(又名北京美国大使馆、上海美国领事馆等)使用的转换公式仍然基于“ Instant AQI ”,又名“InstantCast” (即根本没有平均)。但是,根据“亚洲即时预报”提案的结果,该提案可能很快就会更新。



...

[1] 24 小时持续时间基于数十年的流行病学研究,这些研究用于将空气污染暴露与健康风险增加联系起来。目前正在进行新的流行病学研究来关联即时暴露(即暴露约 1 小时或更短时间)的影响,但可能需要几年时间才能将其结果转换为新的官方“即时 AQI 量表”。
[2] 由于灰尘重新悬浮,强风经常会增加 PM 10 AQI。
[3] 在撰写本文时,2015年3月,有许多国家仍然只提供平均24小时的服务。如今,截至 2016 年 9 月,仅有的两个已知仍只提供平均 24 小时服务的国家是马来西亚文莱。所有其他国家不仅提供未成年人(每小时)数据,还提供每种污染物的单独浓度。

单击此处查看所有常见问题解答条目
  • AQI Scale: What do the colors and numbers mean?
  • Using Statistical Distances for Real-time Sensor Networks Validation
  • Nitrogen Dioxyde (NO2) in our atmosphere
  • 关于空气质量与空气污染指数

    本网站采用的污染指数和颜色与EPA是完全相同的。 EPA的指数可以从 AirNow上查到

    空气质量指数空气质量指数级别(状况)及表示颜色对健康影响情况建议采取的措施
    0 - 50一级(优)空气质量令人满意,基本无空气污染各类人群可正常活动
    51 -100二级(良)空气质量可接受,但某些污染物可能对极少数异常敏感人群健康有较弱影响极少数异常敏感人群应减少户外活动
    101-150三级(轻度污染)易感人群症状有轻度加剧,健康人群出现刺激症状儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者应减少长时间、高强度的户外锻炼
    151-200四级(中度污染)进一步加剧易感人群症状,可能对健康人群心脏、呼吸系统有影响儿童、老年人及心脏病、呼吸系统疾病患者避免长时间、高强度的户外锻炼,一般人群适量减少户外运动
    201-300五级(重度污染)心脏病和肺病患者症状显著加剧,运动耐受力降低,健康人群普遍出现症状儿童、老年人及心脏病、肺病患者应停留在室内,停止户外运动,一般人群减少户外运动
    300+六级(严重污染)健康人群运动耐受力降低,有明显强烈症状,提前出现某些疾病儿童、老年人和病人应停留在室内,避免体力消耗,一般人群避免户外活动
    (参考详见http://zh.wikipedia.org/wiki/空气质量指数)

    如果你想了解更多有关空气质量与污染,详见维基百科或者 AirNow

    有关健康建议详见北京的Richard Saint Cyr MD医生的博客:www.myhealthbeijing.com


    注意事项: 所有空气质量数据在发布时均未经验证,并且为了保证数据质量,这些数据可能随时被修改,恕不另行通知。 世界空气质量指数项目在编制此信息的内容时已经运用了所有合理的技能和谨慎,在任何情况下世界空气质量指数项目团队或其代理人将不会为由于提供此数据而直接或间接引起的伤害、合同损失、侵权及其他任何损失负责。



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