Typhoon and Dust on East Asia, Courtesy of NASA (attribution)

2015년 3월, 우리는 미국 국무부와 중국 사절단( 베이징 미국 대사관에서 PM _2.5 모니터를 운영하는 유명 단체 )의 여러 환경 전문가들을 베이징에서 만날 기회가 있었습니다.

다루어진 모든 주제 중에서, 쓸 만한 가치가 있는 것이 있는데, 바로 " nowcast " 시스템입니다. 이 시스템은 US EPA에서 µg/m3 또는 ppb 로 표시되는 원시 오염물질 판독값을 AQI(0~500 범위)로 변환하는 데 사용됩니다. 이는 airnow.gov 웹사이트에 보고된 모든 AQI 값에 사용됩니다.

Nowcast 의 개념은 농도를 AQI로 변환할 때 사용해야 하는 " 24시간 평균 "을 보상하는 것입니다. 이렇게 평균을 구하는 이유는 AQI 척도가 각 건강 우려 수준(예: 좋음, 보통,... 건강에 좋지 않음...)이 24시간 노출 시 유효함을 지정하기 때문입니다 ^[1] . 예를 들어, 188 AQI(건강에 좋지 않음)를 보면 " 내가 24시간 동안 밖에 있고 그 24시간 동안 AQI가 188이면 건강에 미치는 영향은 건강에 좋지 않습니다 "라고 읽어야 합니다. 이는 " 지금 보고된 AQI가 188이면 건강에 미치는 영향은 건강에 해롭다 "라고 말하는 것과는 상당히 다릅니다.

문제는 24시간 평균화는 매우 나쁜 생각 이며 적어도 다음 두 가지 이유로 인해 ^[3]을 폐지해야 한다는 것입니다.

• 첫째, 대기 오염의 역학은 바람이 30분 이내에 공기를 완전히 정화하는 것과 같습니다! 이러한 현상은 강한 북풍이 부는 베이징에서 자주 볼 수 있으며 PM _2.5 AQI를 1시간 이내에 300 이상에서 50 미만으로 떨어뜨릴 수 있습니다 ^[2] . 이런 일이 발생하면 누구도 24시간 동안 대기질이 좋다는 사실을 알기를 원하지 않습니다(그리고 신선한 공기를 즐기기 위해 산책하러 나가세요!).
  
  
• 두 번째 이유는 대기질이 갑자기 악화되는 경우입니다. 유명한 사례 중 하나는 바람이 북쪽으로 향할 때 싱가포르 스모그를 일으키는 인도네시아 산불입니다. 이 상황에서 AQI는 단 한 시간 만에 50 미만에서 150 이상으로 올라갈 수 있습니다. 사실, 싱가포르가 여전히 24시간 평균 판독값만 제공했을 때 천식/민감한 사람들로부터 많은 요청을 받았습니다.

이는 US EPA가 Nowcast 시스템을 도입한 이유입니다. 이는 변화하는 대기 질 조건에서 평균화 필요성의 균형을 맞추는 데 사용되는 대체 변환 공식입니다. Wikipedia 에는 다음과 같이 설명되어 있습니다.

NowCast는 가장 최근 12시간 동안의 PM 모니터링 데이터로 계산되지만 NowCast는 오염 물질 수준이 변할 때 일반적인 12시간 평균보다 가장 최근 시간의 데이터에 더 많은 가중치를 둡니다. NowCast는 하루 전체 시간별 농도가 모니터링될 때까지 AQI 계산에서 24시간 평균 PM 농도 대신 사용됩니다."

NowCast AQI를 계산하는 데 사용되는 공식은 과학자가 아닌 사람에게는 야만적으로 보일 수 있습니다.

and W_min = ¹/₂ and N = 12

그러나 실제로 베이징 대기 질에 대한 적용 사례를 살펴보면 매우 간단합니다.

현재 계산된 AQI의 결과는 평균화 측면에서 여전히 매우 뚜렷하며, 적어도 아시아 먼지 속에 사는 사람이 기대하는 것보다 훨씬 더 높습니다. 그 이유 중 하나는 변화 정도를 판단하는 가중치 요소의 임계값이 최소 0.5로 설정되어 있는데 실제로는 그 값이 0.5보다 훨씬 낮은 경우가 많기 때문이다. 다음 그래프는 이 임계값 가중치 요소를 보여줍니다. 여기서 빨간색은 0.5 미만의 가중치를 나타내는 데 사용됩니다.

현재 정의되는 Nowcast 공식은 미국 대기 질 수준을 기반으로 한 연구의 결실입니다. 미국의 경우 현재 상황에 대한 정확한 보고를 제공하지만 대기 질의 역학이 훨씬 더 강한 아시아의 경우는 그렇지 않을 수도 있습니다. 이러한 이유로 우리는 Nowcast 공식이 각 대륙에 맞게 조정되어야 한다고 믿습니다.

현재 세계 대기질 지수(World Air Quality Index) 프로젝트 와 China Mission AQI(베이징 미국 대사관, 상하이 미국 영사관 등)에 사용되는 변환 공식은 여전히 "InstantCast"라고도 알려진 " Instant AQI "를 기반으로 합니다. (즉, 평균화가 전혀 없습니다). 그러나 이 "Asian Nowcast" 제안의 결과에 따라 이는 곧 업데이트될 수도 있습니다.