فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: آلودگی هوا یکی از مهم‌‌ترین بحران‌‌هایی است که امروزه اکثر کشور‌‌ها با توجه به پیشرفت صنعت و فنّاوری با آن رو‌‌به‌‌رو هستند. کشور ایران و به‌‌ویژه شهر تهران نیز از این پدیده مستثنا نیست. تأثیر آلودگی هوای شهری بر محیط‌زیست و سلامت انسان نگرانی‌های فزاینده‌ای را برای محققان، سیاست‌گذاران و شهروندان برانگیخته است. برای کاهش تأثیرات منفی آلودگی هوا بر سلامت، اندازه‌‌گیری به‌موقع آن در وضوح زمانی و مکانی بالا اهمیت فراوانی دارد. ازطرفی، ایستگاه‌‌های سنجش آلودگی هوا در سطح شهر به‌رغم صحت بالا در اندازه‌‌گیری آلاینده‌‌ها، به‌دلیل‌‌ محدودیت‌های زمانی و مکانی و اندازه‌‌گیری نقطه‌‌ای قابلیت تعمیم‌‌پذیری ندارند. راهکار مکمل و بعضاً جایگزین استفاده از سنجش‌ازدور و داده‌‌های ماهواره‌‌ای است که با توجه به هزینة بهینه و پوشش وسیع روشی مناسب برای پایش آلودگی هوا به شمار می‌‌رود. آلاینده‌‌های دی‌‌اکسید نیتروژن (NO2) و ازن (O3) از مهم‌‌ترین شاخص‌‌‌‌های آلودگی هوا هستند که در این پژوهش برای مدل‌‌سازی توزیع غلظت آن‌‌ها در سطح شهر تهران با توان تفکیک مکانی برابر (تقریباً یک کیلومتر) و صحتی بالاتر از داده‌‌های ماهواره‌‌ای تلاش خواهد شد. مواد و روش‌‌ها: به‌منظور مدل‌‌سازی توزیع غلظت دو آلاینده NO2 و O3 با دقت و توان تفکیک مناسب، از روش نوآورانة مبتنی بر روش درون‌یابی کریجینگ استفاده شده است. این روش با بهره‌‌گیری هم‌زمان از مزایای داده‌‌های ایستگاهی سنجش آلودگی از شرکت کنترل کیفیت هوای تهران، که با بهره‌گیری از 21 ایستگاه سنجش آلودگی هوای فعال که در نقاط مختلف شهر تهران مستقر است، بالاترین دقت در اندازه‌گیری پارامترها را دارند و داده‌های ماهواره‌‌ی سنتینل 5P، که از توان تفکیک مکانی بالا برخوردارند، مدل‌‌سازی را انجام می‌‌دهد. با توجه به قابلیت‌های سامانة گوگل ارت انجین، نقشه‌‌های توزیع غلظت دو آلاینده در کل مناطق 22‌‌گانة شهر تهران به‌صورت ماهانه و همچنین داده‌‌های ماهواره‌‌ای نقطه‌‌ای دو آلاینده در مختصات مکانی ایستگاه‌‌های زمینی، به‌صورت ساعتی، روزانه و ماهانه به‌مدت یک ‌‌سال از تاریخ 1 فروردین 1400 تا 1 فروردین 1401 در سامانة گوگل ارت تهیه و جمع‌‌آوری شد. پس از بررسی همبستگی بین داده‌‌های ماهواره‌‌ای و داده‌‌های ایستگاه‌‌های سنجش زمینی و حذف بایاس از داده‌‌های ماهواره‌‌ای، مراحل مختلف مدل‌‌سازی نوآورانه درون‌یابی کریجینگ به‌منظور مدل‌سازی توزیع غلظت دو پارامتر به کار گرفته شد. نتایج و بحث: به‌منظور صحت‌‌سنجی داده‌‌های خروجی حاصل از مدل‌‌سازی توزیع آلاینده‌‌ها، 70 درصد ایستگاه‌‌ها به عنوان داده‌‌های آموزش (Train) و 30 درصد ایستگاه‌‌ها به‌عنوان داده‌‌های آزمون (Test) انتخاب شدند. این نقاط به‌صورت تصادفی و برای هر ماه از سال 1400 انتخاب شدند. مدل‌‌سازی نقشة نهایی توزیع آلاینده‌‌ها با استفاده از داده‌‌های آموزش و صحت‌‌سنجی مدل‌‌سازی انجام‌شده با استفاده از داده‌‌های آزمون انجام شد. این ‌‌کار با استفاده از محاسبة میانگین خطای بین داده‌‌های پیش‌‌بینی‌شده توسط مدل و داده‌‌های ایستگاهی مستخرج از شرکت کنترل کیفیت هوای تهران (با واحد ppb) و همچنین محاسبة شاخص RMSE صورت گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که میانگین خطای ماهانة مدل پیشنهادی، نسبت به داده‌‌های ماهواره سنتینل 5P از 16.8 به 1.73 درصد برای آلایندة NO2 و از 21.9 به 2.53 درصد برای آلایندة O3  کاهش یافته است. همچنین خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) این مدل نسبت به داده‌‌های ایستگاهی سنجش آلودگی برای آلایندة NO2 و O3 به‌ترتیب برابر با ppb 2.79 و ppb 0.86 است. این در حالی است که در حالت مشابه شاخص RMSE نقشة خروجی ماهواره سنتینل 5P نسبت به داده‌‌های ایستگاهی سنجش آلودگی برای آلایندة NO2 و O3 به‌ترتیب برابر با ppb 10.083 و ppb 6.238 است.نتیجه‌‌گیری: با توجه به اینکه مدل تلفیقی پیشنهادی عملکرد بسیار مطلوبی در مدل‌‌سازی غلظت توزیع غلظت آلاینده‌‌های مورد نظر در طول سال 1400 با دقت و توان تفکیک مکانی تقریباً یک کیلومتری داشته است، به‌کارگیری هم‌زمان داده‌‌های ماهواره‌‌ای و زمینی در برآورد آلاینده‌‌ها توصیه می‌شود.