空氣品質即時投射和立即投射的初學者指南。
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/hk/
Typhoon and Dust on East Asia, Courtesy of NASA (attribution)

早在 2015 年 3 月,我們就有機會在北京會見了來自美國國務院以及中國代表團(在北京美國大使館運行 PM 2.5監測器的著名實體)的幾位環境專家。

在所有討論的主題中,有一個值得一寫,即“即時廣播”系統。美國 EPA 使用該系統將原始污染物讀數(以 µg/m3 或ppb表示)轉換為 AQI(範圍從 0 到 500)。它用於airnow.gov網站上報告的所有 AQI 值。

臨近預報背後的概念是補償“ 24 小時平均值”,在將濃度轉換為 AQI 時應使用該平均值。進行此平均的原因是, AQI 量表指定每個健康問題等級(即良好、中等、...不健康...)在 24 小時暴露條件下有效[1] 。例如,當看到188 AQI(不健康)時,需要將其解讀為「如果我在外面待了24小時,而這24小時內AQI為188,那麼對健康的影響就是不健康」。這與「如果現在報告的AQI是188,那麼對健康的影響就是不健康」的說法有很大不同。

問題是 24 小時平均是一個非常糟糕的主意,應該廢除[3] ,至少有以下兩個原因:

  • 首先,空氣污染的動態是這樣的,風可以在不到 30 分鐘的時間內完全淨化空氣! 這種現像在北京經常出現,強勁的北風能夠在不到一小時的時間內將PM 2.5 AQI從300以上降至50以下[2] 。當這種情況發生時,沒有人願意等待 24 小時才知道空氣品質良好(並出去散步享受新鮮空氣!)

  • 第二個原因是空氣品質突然變差。一個著名的例子是印尼山火造成的新加坡煙霧,在風向偏北的情況下,AQI可以在短短一小時內從50以下上升到150以上。事實上,當新加坡還只提供24小時平均讀數時,我們已經收到了許多氣喘/敏感族群的請求。

正是出於這些原因,美國環保署引入了臨近預報系統:它是一種替代轉換公式,用於平衡空氣品質變化條件下的平均值需求。從維基百科來看,它是這樣描述的:

NowCast 是根據最近 12 小時的 PM 監測數據計算得出的,但當污染物水平發生變化時,NowCast 對最近幾小時數據的權重比普通 12 小時平均值更大。在計算 AQI 時,使用 NowCast 取代 24 小時平均 PM 濃度,直到監測到整個日曆日的每小時濃度為止。”

對於非科學家來說,用於計算NowCast AQI 的公式可能看起來很野蠻。

and Wmin = 1/2 and N = 12

但實際上,看這個北京空氣品質的應用範例就很簡單了。

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

NowCast AQI:

即時預報計算的 AQI 結果在平均值方面仍然非常明顯,至少比生活在亞洲沙塵中的人所期望的要高得多。原因之一是用於確定變化程度的權重因子的閾值設定為最小為0.5,而實際上,許多情況下其值遠低於0.5。下圖顯示了這個閾值權重因子,其中紅色用於表示那些低於 0.5 的權重

NowCast weight factors:

現在定義的臨近預報公式是基於美國空氣品質水準的研究成果。雖然對於美國來說,它可以準確地報告當前的狀況,但對於亞洲來說,情況可能並非如此,因為亞洲的空氣品質動態要強得多。基於這個原因,我們確實認為臨近預報公式應該適應每個大陸。

對於亞洲來說,它可以被定義為 Wmin = 1/10 and N = 3 , 對應下圖:
經修改的亞洲 NowCast(又稱 NowCast 亞洲 AQI):

如果你願意,也可以直接自己改變這兩個參數: Wmin = and N =
作為參考,即時 AQI:

目前,世界空氣品質指數計畫以及中國代表團AQI(又稱北京美國大使館、上海美國領事館等)使用的轉換公式仍然基於“ Instant AQI ”,又名“InstantCast” (即根本沒有平均)。但是,根據“亞洲即時預報”提案的結果,該提案可能很快就會更新。



...

[1] 24 小時持續時間基於數十年的流行病學研究,這些研究用於將空氣污染暴露與健康風險增加聯繫起來。目前正在進行新的流行病學研究來關聯即時暴露(即暴露約 1 小時或更短時間)的影響,但可能需要幾年時間才能將其結果轉換為新的官方「即時 AQI 量表」。
[2] 由於灰塵重新懸浮,強風經常會增加 PM 10 AQI。
[3] 在撰寫本文時,2015年3月,有許多國家仍只提供平均24小時的服務。如今,截至 2016 年 9 月,僅有的兩個已知仍只提供平均 24 小時服務的國家是馬來西亞汶萊。所有其他國家不僅提供未成年人(每小時)數據,還提供每種污染物的單獨濃度。

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  • AQI Scale: What do the colors and numbers mean?
  • Using Statistical Distances for Real-time Sensor Networks Validation
  • Nitrogen Dioxyde (NO2) in our atmosphere
  • 關於空氣質量與空氣污染指數

    本網站採用的污染指數和顏色與EPA是完全相同的。 EPA的指數可以從 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關空氣質量與污染,詳見維基百科或者 AirNow

    有關健康建議詳​​見北京的Richard Saint Cyr MD醫生的博客:www.myhealthbeijing.com


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