شناسایی نواحی همگن از نظر رفتار ازن در تهران با ترکیب ویژگی های زمانی، مکانی و ارتفاعی

ازن تروپوسفری (O۳) یکی از آلاینده های ثانویه مهم در کلان شهرها است که به دلیل وابستگی به فرآیندهای فتوشیمیایی و شرایط هواشناسی دارای تغییرات مکانی-زمانی پیچیده ای می باشد. هدف این پژوهش شناسایی نواحی همگن از نظر رفتار ازن در شهر تهران با استفاده از یک رویکرد داده محور و ترکیب ویژگی های زمانی، مکانی و توپوگرافی است. در این مطالعه داده های روزانه ازن ایستگاه های پایش کیفیت هوا پس از انجام کنترل کیفیت و مدیریت داده های مفقود مورد استفاده قرار گرفت. به منظور کاهش بعد سری های زمانی و استخراج الگوهای اصلی تغییرات ازن، تحلیل مولفه های اصلی (PCA) به کار گرفته شد و پنج مولفه نخست به عنوان ویژگی های زمانی منتخب انتخاب گردید که در مجموع حدود ۵۵ درصد از واریانس داده ها را توضیح دادند. سپس خوشه بندی ایستگاه ها با استفاده از الگوریتم K-Means در یک فضای ترکیبی شامل مولفه های زمانی ازن، مختصات جغرافیایی و ارتفاع استخراج شده از مدل رقومی ارتفاع انجام شد. نتایج ارزیابی تعداد خوشه ها بر اساس معیارهای آرنج و سیلوئت نشان داد که چهار خوشه ساختار مناسب تری برای تفکیک ایستگاه ها فراهم می کند. تحلیل مکانی خوشه ها بیانگر تفاوت قابل توجه آنها از نظر پراکندگی جغرافیایی و ارتفاع بود که نقش توپوگرافی را در شکل گیری الگوهای مکانی ازن نشان می دهد. همچنین بررسی تغییرات زمانی در سطح خوشه ها نشان داد که همه خوشه ها دارای چرخه فصلی مشخص بوده و بیشترین سهم تغییرپذیری ازن مربوط به مولفه فصلی است، در حالی که سهم نوسانات کوتاه مدت و روند بلندمدت در رتبه های بعدی قرار می گیرد. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان می دهد که رفتار ازن در تهران یکنواخت نبوده و خوشه بندی مکانی-زمانی می تواند ابزار موثری برای درک بهتر تغییرات ازن و پشتیبانی از مدیریت هدفمند کیفیت هوا باشد.

کلیدواژه ها:

ازن ، خوشه بندی ، کاهش بعد ، تهران ، آلودگی