Карта выпадений сульфатов в Европе в 2010 г.
Карты среднемесячных и среднегодовых приземных концентраций диоксида азота на территории Республики Беларусь за 2011 г. на основе моделирования и данных спутниковых и наземных измерений. В качестве исходных были использованы спутниковые данные по среднемесячным колонным концентрациям диоксида азота GOME-2 (METOP-A), пересчитанные на приземные концентрации с помощью модельного вертикального профиля, а также результаты моделирования с помощью модели GEOS-Chem. Карты были получены с помощью метода оптимальной интерполяции, обеспечивающего точность, превосходящую точность исходных пространственных распределений концентраций. Данные по ковариационным матрицам, необходимые для применения метода оптимальной интерполяции, получены из данных наземного мониторинга и моделирования.
Ниже представлены результаты расчетов карт среднегодовых полей концентраций ионов SO4-, NO3- и NH4+ в осадках на территории Республики Беларусь за 2010-2013 гг. на основе моделирования и данных наземных измерений. В качестве исходных были использованы данные по среднегодовым концентрациям ионов в осадках на 15 метеостанциях Республики Беларусь, интерполированные с помощью метода максимального правдоподобия на регулярную сетку, покрывающую территорию Республики Беларусь и прилегающие территории. Кроме того, были использованы результаты моделирования с помощью модели GEOS-Chem. Карты, синтезирующие данные модели и измерений, были получены с помощью алгоритма фильтра Калмана, обеспечивающего точность, превосходящую точность исходных пространственных распределений концентраций. Данные по ковариационным матрицам, необходимые для применения метода максимального правдоподобия и анализа на основе алгоритма фильтра Калмана, получены из данных наземного мониторинга и моделирования.
Использовались статистические характеристики данных моделирования и измерений, усредненные за несколько лет. Полученные значения точности карт, которые определяются как корень квадратный из следа ковариационной матрицы ошибок анализа, деленного на число ячеек расчетной области, зависят только от иона и не зависят от года. Для данных по SO4- точность измерений (в единицах мг/дм3) = 0.77, точность моделирования – 2.2, точность анализа – 0.50. Для данных по NO3- точность измерений (в единицах мг/дм3) = 0.7, точность моделирования – 1.14, точность анализа – 0.41. Для данных по точность измерений (в единицах мг/дм3) = 0.14, точность моделирования – 0.47, точность анализа – 0.08. Заметим, что под точностью измерений мы понимаем погрешность данных измерений, интерполированных на регулярную сетку. Погрешность же интерполяции может быть значительно выше погрешностей измерений на метеостанциях.
Рисунок 1 — Распределение концентраций ионов SO4- в осадках в 2010 г.
Из рисунка 1 видно, что итоговое распределение больше похоже на результаты измерения, что связано с большей точностью измерений по сравнению с моделированием. Абсолютные значения концентраций обычно находятся между данными и измерений и моделирования. На рис. 2-4 приведены карты распределений среднегодовых концентраций ионов SO4-, NO3- и NH4+ в осадках на территории Республики Беларусь за 2010-2013 годы, построенные по данным анализа.
Рисунок 2 — Распределение концентраций ионов SO4- в осадках в 2010-2013 гг. по данным анализа
Рисунок 3 — Распределение концентраций ионов NO3- в осадках в 2010-2013 г. по данным анализа
Рисунок 4 — Распределение концентраций ионов NH4+ в осадках в 2010-2013 г. по данным анализа
