Indicatori di valutazione (a) CORR, (b) RMSE, e (c) MFE per gli esperimenti di controllo (blu) e di assimilazione (rosso) in funzione dell'intervallo di previsione relativo agli inquinanti PM2,5, PM10, SO2, NO2, CO, e O3, rispettivamente, da cima a fondo. Credito:Science China Press
Gli aerosol sono componenti importanti dell'atmosfera e hanno un impatto negativo sulla visibilità atmosferica e sulla salute umana, che influenzano anche il clima attraverso il forzante radiativo diretto e l'interazione con nuvole e precipitazioni. Negli ultimi anni, incidenti regionali di inquinamento da aerosol si sono verificati frequentemente in Cina, quindi migliorare la capacità di allerta precoce per l'inquinamento atmosferico è di grande importanza ed è sempre stata una preoccupazione dei ricercatori.
Come strumento indispensabile, i modelli numerici della qualità dell'aria sono stati ampiamente impiegati nell'analisi e nella previsione della qualità dell'aria e per prevedere le evoluzioni spazio-temporali degli inquinanti atmosferici. La tecnologia di assimilazione dei dati (DA) può combinare organicamente informazioni di osservazione e campi di sfondo del modello per sviluppare un campo di analisi teoricamente ottimale, in modo da migliorare l'accuratezza della previsione ottimizzando il campo iniziale del modello. Attualmente, la maggior parte degli studi sull'assimilazione degli inquinanti, però, focalizzato sull'assimilazione separata di inquinanti gassosi o particolato PM2,5 e PM10 massa totale, pochi ricercatori hanno preso in considerazione il meccanismo chimico dei multicomponenti dell'aerosol in sezioni di dimensioni multiparticellari.
Recentemente, Maestro Wang Daichun, Dr. You Wei (autore corrispondente) e Professore Associato Zang Zengliang dell'Istituto di Meteorologia e Oceanografia, Università Nazionale di Tecnologia della Difesa, La Cina ha utilizzato l'algoritmo di assimilazione variazionale tridimensionale per stabilire un sistema DA chimico, che includeva componenti di aerosol come carbonio elementare, carbonio organico, solfato, nitrato, cloruro, sale sodico, sale di ammonio, inorganico e particellare PM2.5, PM10 oltre a inquinanti gassosi come SO 2 , NO 2 , CO, oh 3 concentrazioni di massa come variabili di controllo. Successivamente, assimilazione simultanea di osservazioni di concentrazione di massa oraria di PM2,5, PM10, COSÌ 2 , NO 2 , CO, e O 3 rilasciato dal China National Environmental Monitoring Center è stato eseguito per valutare questo sistema. I risultati mostrano che questo sistema di assimilazione migliora significativamente le analisi e le previsioni delle concentrazioni di massa sia di particolato che di inquinanti gassosi. Lo studio è stato pubblicato su Scienza Cina Scienze della Terra con il titolo "Un sistema di assimilazione di dati variazionali tridimensionali per un modello di aerosol risolto per dimensione:implementazione e applicazione per previsioni di particolato e inquinanti gassosi in tutta la Cina".
Differenze negli indicatori di valutazione CORR, RMSE, e MFE (da sinistra a destra) per l'Assimilazione meno l'esperimento di Controllo in tutte le stazioni di osservazione rispetto agli inquinanti PM2.5, PM10, SO2, NO2, CO, e O3 (dall'alto verso il basso) Credito:Science China Press
Lo studio ha rivelato benefici variabili dall'assimilazione su diversi inquinanti. DA migliora significativamente il PM2.5, PM10, e previsioni di CO che portano a effetti positivi che durano più di 48 ore. Gli effetti positivi di DA su SO 2 e O 3 le previsioni durano fino a 8 ore, ma rimangono relativamente scarse per NO 2 previsioni. Dopo l'analisi, l'effetto positivo della DA sulle previsioni degli inquinanti ha una certa relazione con il ciclo di vita degli inquinanti. Nel caso di inquinanti a lunga durata, ci si può aspettare un intervallo di previsione più lungo dovuto alla DA rispetto agli inquinanti con breve durata di vita, come NO 2 e O 3 .
Lo studio ha anche mostrato che l'influenza dell'assimilazione varia nelle diverse aree. È possibile che gli effetti positivi della DA sulle previsioni di PM2,5 e PM10 possano durare più di 48 ore nella maggior parte delle regioni della Cina. Infatti, DA migliora significativamente SO 2 previsioni entro 48 ore sul nord della Cina, e benefici molto più lunghi di assimilazione della CO (48 ore) si trovano nella maggior parte delle regioni tranne che nel nord e nell'est della Cina e in tutto il bacino del Sichuan. I dati mostrano che DA è in grado di migliorare O 3 previsioni entro 48 ore in tutta la Cina ad eccezione delle regioni sud-ovest e nord-ovest e dell'O 3 I benefici della DA nella Cina meridionale sono più evidenti, mentre dal punto di vista della distribuzione spaziale, NO 2 I benefici della DA rimangono relativamente scarsi.
I risultati arricchiscono lo studio degli aerosol e degli inquinanti gassosi. Non solo ha il valore di riferimento per il monitoraggio, predizione, e controllo degli inquinanti atmosferici, ma ha anche l'importante significato scientifico di affrontare l'inquinamento atmosferico, l'amministrazione, e previsione dell'ambiente atmosferico in Cina.
