Εμμονή στα Επίπεδα Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης:
Creators: name: Δελακουβία, Δανάη Παρασκευά
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Εμμονή
Αυτοσυσχέτιση
Ατμοσφαιρική ρύπανση
Persistence
Autocorrelation
Air pollution

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό τη μελέτη της εμμονής στα επίπεδα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.Στην εργασία παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά της ποιότητας του αέρα της περιοχής της Ευρώπης, περιγράφεται ο τρόπος λειτουργίας του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος από τον οποίον έχουν αντληθεί τα δεδομένα στα οποία στηρίχτηκε αυτή η διπλωματική, αναπτύσσεται η μεθοδολογία ανάλυσης των χρονοσειρών και πιο συγκεκριμένα μελετάται η σχέση εξάρτησης δύο μεταβλητών X και Y. Η ανάλυση παλινδρόμησης, η συσχέτιση, η αυτοσυσχέτιση είναι μερικές από τις μεθόδους που μελετώνται προκειμένου να διερευνηθεί η μελλοντική διαμόρφωση μια μεταβλητής από μία άλλη μεταβλητή. Τέλος, παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την εκπόνηση αυτής της διπλωματικής εργασίας και τα αποτελέσματα αυτής της δουλειάς.Η διαδικασία που ακολουθήθηκε συνοψίζεται στα παρακάτω βήματα:Συγκεντρώθηκαν οι μετρήσεις των ρύπων CO, O3, και ΡΜ0 για τα έτη 2005-2007 από σταθμούς που ελέγχουν την ποιότητα του αέρα και βρίσκονται σε όλη την επικράτεια της Ευρώπης. Χρησιμοποιήθηκαν οι μετρήσεις 64 σταθμών που ελέγχουν τα επίπεδα του CO στην ατμόσφαιρα, οι μετρήσεις 71 σταθμών που ελέγχουν τα επίπεδα του όζοντος και οι μετρήσεις 73 σταθμών που ελέγχουν τα επίπεδα των ΡΜ10Έχοντας κάνει τις κατάλληλες μορφοποιήσεις στα δεδομένα, με τη βοήθεια του προγράμματος Matlab 6.5 γίνεται η μελέτη της αυτοσυσχέτισης των ρύπων. Έχοντας μελετήσει την εμμονή των τριών ρύπων CO, O3, PM10 γίνεται η προσπάθεια εφαρμογής των κατάλληλων εξισώσεων παλινδρόμησης. Σε κάθε κατηγορία σταθμών και για κάθε ρύπο εφαρμόζονται τρεις εξισώσεις παλινδρόμησης: μία της μορφής y=a*x+b, μία της μορφής y=a*x/(1+b*x) και μία της μορφής y=a+b*x+c*x . Συγκρίνοντας τους δείκτες SSE, RMSE, R των εξισώσεων παλινδρόμησης επιλέγεται η καταλληλότερη εξίσωση παλινδρόμησης ώστε να είναι εφικτή η ασφαλής βραχυπρόθεσμη (1 ημέρας) πρόβλεψη των επιπέδων του κάθε ρύπου γνωρίζοντας τις συγκεντρώσεις των ρύπων την τρέχουσα ημέρα. Τα κυριότερα συμπεράσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι τα εξής:Παρατηρείται ότι στο σύνολο των σταθμών στις πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις και των τριών ρύπων CO, PM10, O3 αναμένεται την επόμενη ημέρα μικρή αύξηση της συγκέντρωσης, ενώ όταν υπάρχουν σχετικά μεγάλες και πολύ υψηλές συγκεντρώσεις αναμένεται την επόμενη ημέρα μείωση της συγκέντρωσης των ρύπων . Συγκρίνοντας τους δείκτες SSE, RMSE, R των τριών γραμμών: y=a*x+b, y=a*x/(1+b*x) και y=a+b*x+c*x για κάθε κατηγορία σταθμού αλλά και για όλους γενικά τους σταθμούς, για κάθε έναν από τους ρύπους CO, O3 και ΡΜ10, συμπεραίνεται ότι η γραμμή παλινδρόμησης y=a+b*x+c*x αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο για την ασφαλή πρόβλεψη των επιπέδων του CO, Ο3 και των ΡΜ10 της επόμενης ημέρας γνωρίζοντας τα επίπεδα των συγκεντρώσεων των ρύπων την τρέχουσα ημέρα. Πιο συγκεκριμένα, η γραμμή της μορφής y=a+b*x+c*x εφαρμόζεται στη συντριπτική πλειοψηφία των σταθμών καλύτερα από τις γραμμές y=a*x+b και y=a*x/(1+b*x). Το συμπέρασμα αυτό προκύπτει από την σύγκριση των δεικτών SSE, RMSE, R για τις τρεις εξισώσεις παλινδρόμησης. Από τα προηγούμενα προκύπτει ότι η εξίσωση παλινδρόμησης της μορφής y=a+b*x+c*x αποτελεί ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο για την ασφαλή βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη (1 ημέρας) των επιπέδων των CO, PM10 και O3 γνωρίζοντας τα επίπεδα αυτών των ρύπων την τρέχουσα ημέρα.
description: The aim of this work is tο study the persistence of air pollution.The essential environmental characteristics of Europe are presented thoroughly. The net that controls the air pollution in Europe that is managed by the European Environmental Agency is described in detail. Furthermore, the regression analysis, the persistence analysis, the autocorrelation analysis and other methods, that study the future formation of one variable from another, are described in detail. These methods are used in order to calculate the levels of air pollutants in the short term knowing the levels of pollutants in the current day.The procedure followed for the preparation of this study is outlined. Finally, the conclusions that resulted from the study of the air pollution persistence are presented and statistically analyzed in order to establish the relationship between the current levels of air pollutants and the levels of the air pollutants of the previous days.The procedure followed for the preparation of this study is described in the steps below.The data set of studied variables were concentration values of CO, O3 and PM10. The data have been collected by 208 stations that are located throughout Europe. The monitoring period considered for CO, O3 and PM10 was the period 2005-2007.All the computations involved in the present study were carried out by the Matlab 6.5 program. The regression analysis is studied for each pollutant data set. The regression equations that were used were: y=a*x+b, y=a*x/(1+b*x) and y=a+b*x+c*x . In order to assess the accuracy of the estimates, the results of the regression analysis of each pollutant data set were compared by a set of three statistics. These three statistics are the Root Mean Square Error (RMSE), the coefficient of determination (R ) and the Sum of Squared Errors (SSE).The major results of this work are summarized as follows:It is observed in all stations that the concentration values of the air pollutants CO, O3, PM10 in the current day increase when the concentration values of the air pollutants are low in the previous day. Moreover it is observed that the concentrations values of the air pollutants in the current day decrease when the concentrations values of the pollutants are high in the previous day.Comparing the three statistics RMSE, R and SSE of the regression analysis of each pollutant data set, it is observed that the regression equation y=a+b*x+c*x is an excellent tool that provides safe 1-day prediction of the levels of the air pollutants.