Zastosowanie analizy skupień do wytypowania warunków meteorologicznych kształtujących zmienność stężeń pyłu zawieszonego PM10

Abstract

W pracy wykorzystano godzinne wyniki pomiarów stężeń pyłu zawieszonego PM10 oraz podstawowych elementów meteorologicznych rejestrowanych automatycznie w pięciu stacjach funkcjonujących w sieci pomiarowej Agencji Regionalnego Monitoringu Atmosfery Aglomeracji Gdańskiej (ARMAAG). Opracowaniem objęto okres kalendarzowej zimy (grudzień–luty) w latach 2004/2005–2009/2010. Zmienność stężeń zanieczyszczeń w warunkach pogodowych opisanych temperaturą i wilgotnością względną powietrza, ciśnieniem atmosferycznym oraz prędkością i kierunkiem wiatru, oceniono przy zastosowaniu analizy skupień, w tym metody k-średnich, z grupy metod niehierarchicznych. Kompleksowy wpływ warunków meteorologicznych na zmienność imisji pyłu PM10 w wyodrębnionych segmentach określono metodą liniowej regresji wielokrotnej, przy zastosowaniu procedury krokowej postępującej, na poziomie istotności p ≤ 0,05. Udział poszczególnych elementów pogody w kształtowaniu wielkości stężeń określono za pomocą współczynników regresji cząstkowej. Zastosowany algorytm wyodrębnił, w zależności od dzielnicy Trójmiasta, od 4 do 8 optymalnych skupień najwięcej – w Gdyni, odznaczającej się największą imisją pyłu zawieszonego. W większości przypadków głównym czynnikiem zróżnicowania pomiędzy wyodrębnionymi skupieniami był kierunek wiatru. W przeważającej części aglomeracji trójmiejskiej, w Gdyni i w Sopocie, największą imisję pyłu zawieszonego PM10 notowano przy wiatrach SE, podczas gdy w części południowej, w Gdańsku, podwyższone stężenia pyłu notowano przy wiatrach E we Wrzeszczu oraz W w Jasieniu. Skupienia grupujące największe stężenie PM10 charakteryzowały się w większości przypadków najniższą temperaturą powietrza i mniejszą prędkością wiatru, a ponadto często wyższym ciśnieniem i niekiedy nieco mniejszą wilgotnością względną powietrza, czyli warunkami panującymi przy pogodzie antycyklonalnej. Warunki meteorologiczne miały statystycznie istotny wpływ na stężenia PM10 we wszystkich skupieniach, ale zasadniczą rolę odgrywały temperatura powietrza oraz prędkość wiatru. Wiatr, niezależnie od kierunku, był na ogół efektywnym czynnikiem wentylacji przyczyniając się przede wszystkim do zmniejszenia zapylenia powietrza