ヴォロス(ギリシャ語: Βόλος) は沿岸の港湾都市です。人口は 144,449 人 (2011 年) で、ギリシャで 6 番目に人口の多い都市でもあります。重要な産業の中心地であると同時に、その港はヨーロッパとアジアの間の架け橋となっています。現在、ヴォロスには 5 つのステーションがあります。1 つはギリシャ EPAのもので、プロの BAM ステーションから時間ごとのデータを提供し、4 つは lutf-datenネットワークからの低コストのリアルタイム ステーションです。

Volos EPA ステーションは、テッサリアおよび中央ギリシャ地方分権局の建物内にあります。港の隣にあるアルゴナフトン駅を除いて、他の駅もすべて住宅地にあります。

港の交通量は無視できるものではなく、本稿執筆時点では 1 日あたり平均約 8 隻の船舶が発着し、船舶の 80% が貨物です。

貨物に関する既知の問題の 1 つは、低品質の燃料による排気管からの粒子汚染です。しかし、アルゴナフトン基地がある場所からのパノラマを見ると、貨物までの距離は、恒常的な大気汚染源を正当化するほどには十分に遠い。アルゴナフトンでは、特に大型ボートが航行しているときに、空気がさらに汚染されることが数回見られることが予想されますが、常にではありません。結局のところ、1日に8隻の船しか航行していないのです。

観測所の位置からの情報に基づいて、アルゴナフトンで散発的に発生したより高い汚染事象を除いて、すべての観測所が同様のレベルの大気汚染に同意すると予想できます。しかし、残念ながら、これは実際には当てはまらないことが、以下の時系列グラフ プロットから確認できます。

時系列プロットは、アルゴナフトンのデータが他の観測点に比べて過大評価されているように見えることを明確に示しています。同様に、ディマルクソウのデータは過小評価されているようだ。

問題を強調するには、毎日の 75 番目の AQI パーセンタイルを、対応する AQI 色の範囲を使用してプロットして視覚化することをお勧めします。アルゴナフトンからの逸脱は明らかです。さらに、リガ-フェライウ+カスタニアスとヴォロスEPA+ディマルクソウを中心とする2つのクラスターを区別することが可能です。

相関のある時系列を比較する場合、確率分布を比較するのが最善です。以下の 3 つのグラフは、密度分布、CDF (累積分布関数)、および QQ (参照 CDF として Volos EPA を使用) を表しています。これら 3 つのグラフはすべて過去 30 日間の時系列データに基づいていますが、最初の時系列グラフで特定の時間範囲を選択することもでき、それらの 3 つのグラフは指定された時間範囲の値を使用して更新されます。

確率分布を肉眼で見ると、アルゴナフトン、ディマルクソウ、および基準となるボロス EPA 基地の間に大きな違いがあることは明らかです。 AQI 150 付近に「隆起」があることに注目してください。その理由は、分布プロットが生の濃度ではなく AQI に基づいており、AQI 範囲が ([100,150] と比較して) よりコンパクトな [150,200] であるためです。 AQI は、150 未満と比較して 150 を超えるとより密度が高くなります。

この違いを定量化する場合、統計的距離の概念を使用して「適合度」を定量化することができます。最もよく知られている距離は、コルモゴロフ - スミルノフ、ワッサーシュタイン、およびクラメール - フォン ミーゼスの距離です (これらの距離についての詳しい説明については、この優れた説明を参照してください)。以下の表は、30 日間のデータに基づく距離を示しています (メインの時系列グラフから時間範囲を選択すると、値が更新されます)。

コルモゴロフ-スミルノフ距離は相対距離を正確に捉えていませんが(アルゴナフトンまでのディマルクソウを強調表示しています)、ワッサーシュタインとクラメール-フォン・ミーゼス距離の両方は、アルゴナフトンの明らかに長い距離を強調しています。上の表の値は 30 日間のデータに基づいています。以下の 3 つのグラフは、過去 30 日間の 7 日移動平均に基づいています。

これらのグラフは、Wasserstein または Cramér-von のいずれかの距離を使用すると、Argonafton 駅と Volos EPA からの距離が他の駅の距離の少なくとも 2 倍以上であることを確認しています。

アルゴナフトン観測所が異常で過大評価された濃度測定値を生成しているという仮説を確認するには、気象データを調べる必要があります。アルゴナフトン観測所がより高い濃度を観測できる条件は、風が南から吹いているときです。つまり、風が貨物の排気管から煙をステーションに向かって運ぶ場所です。

最初のステップは、過去 30 日間の平均風向と風速を確認することです。風データは、Volos Airport METAR観測所とNetatmo Tthiseos気象観測所の両方から取得されます。 2 つの風配図は、風が各方向に吹く回数を表します。

両方の風配図プロットは、風が主に西または東から吹いており、南からの風ははるかに少ないことを示しています。ヴォロス島の北部には山があるため、下には北からの風がほとんどありません。

南からの風が他の方向に比べて吹いていないという経験的な確認に基づいて、貨物排気管がアルゴナフトン基地の PM _2.5濃度の上昇の原因であると推論することはできません。この仮説は、観測点のうち 3 つと空港の風向との間の相関プロットによっても無効になり、南の風が高濃度を意味するという明確な証拠が (どの観測点についても) 存在しないことが示されています。

最後に、アルゴナフトンの問題が相対湿度に関連しているかどうかも確認する必要があります。この問題は、たとえば、湿度が高くなると粒子サイズが大きくなり、濃度が高くなることが原因である可能性があります。以下の相関図は、濃度が湿度に比例するという明確な証拠がないため、これが正しくないことを裏付けています。

この記事では、リアルタイム ステーションのデータ品質を定量化し、評価する手段について検討してきました。参照の信頼できる測点があると仮定すると、クラメール・フォン・ミーゼス距離またはワッサーシュタイン距離のいずれかを使用して定量化すると、あらゆる測点データの問題を示すことができることが示されました。

また、距離だけでは十分ではなく、より正確には駅のコンテキストを理解する必要があることも示しました。その場所や気象条件など。ただし、コンテキストは自動化できるものではないため、WAQI プロジェクトに使用される最終ソリューションは、基準測点までの統計的距離が 1/4 未満である認定測点で構成されます。これは今後数週間以内に実施される予定です (リアルタイムのステーション マップについては、 aqicn.org/station / を参照してください)。

この記事はシリーズの一部であり、次回の記事では、基準局が利用できない場合に局を認定する手段について検討します。