Sesi4: Pengukuran dan analisis Parameter Meteorologi Tujuan : 1. Peralatan untuk pengukuran parameter Meteorologi Arah dan kecepatan angin,
Radiasi matahari, Kelembaban relatif, Temperatur, Curah hujan , dan
Tekanan Peletakan Peralatan 2.
Analisis dan Penanganan dat Meteorologi Analisi Data
Bunga Angin (Wind roses) Data rata-rata parameter meteorologi 1
Hubungan antara konsentrasi polutan dangan data meteorologi
Acuan dan Pedoman EPA menyediakan satu dokumen pedoman dan diskusi
pada
semua aspek pengukuran parameter meteorologi Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling
Applications (February, 2000) Available at: http://www.epa.gov/scram001/guidance/met/mmgrma.pdf
EPA juga menyediakan informasi tentang jaminan mutu dan
video also provides information on Quality Assurance and videos kalibrasi instrumen Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement
Systems Volume IV: Meteorological Measurements (March, 2008) Available at: http://www.epa.gov/ttnamti1/met.html
2
The meteorological monitoring program should start there…
(1) Peralatan Meteorologi dan Penggunaannya Data mwtworologi apa yang kita butuhkan ? Digunakan sebagai data pendukung di lokasi pemantauan (terutama
untuk multi-polutan ) sampai hubungan antara sumber emisireseptor hubungan Sebagai Variabel-variabel untuk memprediksi dalam studi model penyebaran polusi udara
Dan siapa yang ingin didukung oleh data meteorologi ini? Modelers ( orang yang berkecimpung dalam model penyebaran polusi udara ) Analis data polusi udara Peramal –dalam bidang polusi udara, pertanian, cuaca, weather Apa yang harus dilakukan dengan data? Melaporkan ke pusat database pusat (misalnya, EPA AQS atau
AIRNow) untuk pelaporan tepat waktu Disimpan untuk analisis model penyebaran polusi udara dan analisis polusi udara
Tipe Satsiun Meteorologi di Amerika. Tujuan dari pemantauan meteorologi adalah untuk mengembangkan strategi untuk mendukung program pengelolaan kualitas udara .
4
Contoh : Sistem pemantauan Meteorologi dengan alat digital portabel
5
Kecepatan angin Anemometer Cup Anemometer Propeller Anemometer Ultrasonic Anemometer
6
Alat Anemometer Sonik “Sonics” merupakan alat relatif di pasaran Menggunakan simpul sonik penerbangan sonik untuk menentukan
kecepatan dan arah angin Kelebihan : Sensitivitas tinggi Tidak ada bagian yang bergerak Batas pengukur kecepatan rendah Kekurangan : Sulit untuk QA dan kalibrasi di lapangan Birds
Arah Angin Wind vanes Ultrasonic
Either way, Penentuan arah utara sangat penting !
8
Tipe data angin dan pertimbangannya Kebanyakan stasiun akan mengumpulkan data rata-rata per jam
Di Amerika Serikat, NOAA / NWS data yang mewakili 2 nilai ratarata menit diambil 10 sampai 20 menit sebelum puncak jam Rata-rata per jam lebih baik! Data angin yang paling adalah vektor rata-rata! Data angin US NOAA dilaporkan sebagai skalar saja (arah dan kecepatan) Data vektor (u, v komponen) yang dibutuhkan untuk mengikuti (model) gerakan paket udara Data Met harus dijadikan satu lokasi dengan data polusi udara Data Met dapat mewakili stasiun multi skala
Skala Regional , Lingkungan (Neighborhood) menengah dan skala minor
Parameter Meteorologi yang lain Temperatur Tekanan udara Kelembaban relatif dan embun (Dew point) Radiasi matahari dan tutupan awan Curah hujan Turbulenc 10
Apakah diukur dengan instrument yang berbeda ? Temperatur ambien
Kelembaban relatif
Tekanan Barometer Radiasi matahari
Curah hujan
Suggested (for NCore) Instruments and Measurement Quality Objectives (MQO) Measurement
Method
Reporting units
Required Operating Range
Resolution
Minimum Sample Frequency
Raw Data Collection Frequency
Completeness
(Required)
Thermistor
ºC
-30 – 50
0.1
Hourly
1 minute
75%
Relative Humidity
Psychrometer/ Hygrometer
%
0 – 100
0.5
Hourly
1 minute
75%
Wind Speed
Cup, prop or sonic anemometer
m/s
0.5 – 50.0
0.1
Hourly
1 minute
75%
Wind Direction
Vane or sonic anemometer
Degrees
0 – 360 (540)3
1.0
Hourly
1 minute
75%
Vector Data Wind Speed Wind Direction
DAS Calculations
m/s degrees
0 – 50.0 0 – 360
0.1 1.0
Hourly
1 minute 1 minute
75%
Ambient Temperature
(Optional) Solar Radiation
Pyranometer
Watts/m2
0 – 1100
10
Hourly
1 minute
75%
Precipitation
Tipping Bucket
mm/hr
0 – 25 mm/hr
0.2 mm
Hourly
1 minute
75%
Barometric Pressure
Aneroid Barometer
mb
600 – 1100
0.5
Hourly
1 minute
75%
Isu penempatan lokasi alat ukur Penempatan lokasi alat ukur menjadi sangat kritis, karena langsung
menentukan apakah datanya mewakili
Keputusan penentuan lokasi harus mempertimbangkan:
Tinggi menara Jarak dari hambatan aliran udara Data akuisisi Isu pemeliharaan jangka panjang Isu : Penentuan Lokasi untuk pemantauan polusi udara tidak selalu lokasi yang ideal untuk pemantauan meteorologi Contoh: Untuk lokasi NCore EPA, rekomendasinya adalah untuk fokus pada pengambilan sampel pencemar (dan referensi QA Handbook revisi).
Kriteria lokasi yang ideal Pengukuran
Jarak dari hambatan
Jarak dari permukaan tanah
Recommended Group Cover
Comments
Arah dan kecepatan angin
10x the height of the obstruction
10 meters
Grass or gravel
The standard exposure of the wind instruments over level, open terrain is 10 meters above ground11
Temperatur dan titik embun
1.5x the tower diameter
1.25 to 2 meters
Non-irrigated or un-watered short grass, or natural earth
The surface should not be concrete or asphalt or oil-soaked. Reflection from these surfaces may affect the performance of the sensor.
Perbedaan tmperatur vertikal
1.5x the tower diameter
2 meters and 10 meters
Non-irrigated or un-watered short grass, or natural earth
The surface should not be concrete or asphalt or oil-soaked. Reflection from these surfaces may affect the performance of the sensor.
Radiasi matahari
2 meters
2 to 10 meters
No requirements
Sensor should be free from obstructions above the plain of the sensor. It should be located so that shadows will not cast on the device.
Tekanan barometer
1 meter
1 to 10 meters
No requirements
The location should have uniform, constant temperature, shielded from the sun, away from drafts or heaters
Curah hujan
2x to 4x the obstruction height
30 cm, minimum
Natural vegetation or gravel
Asphalt or concrete should be avoided to avoid splashing the gage. The gage should be high enough to avoid it being covered by snow.
Note: More details on siting and exposure are available in the individual sections of the QA Handbook. Please see the installation section of each chapter for more information.
Perkiraan biaya untuk sensor meteorologi dan sistem akuisisi data Simple Systems (WS/WD) Total System (WS/WD/T/DP/SR)
Tower (10 meter height) Tower (3 meter height) Data System
15
US $ 1,000 US $ 6,000+ US $ 2,500 US $ 500 US $ 1,400
(2)Penangan Data Pada saat Sstelah penempatan alat dilokasi dan alat
beroperasi , saatnya untuk meninjau dan memindahkan data Banyak sensor memberikan data analog ke translator (khususnya , data angin ) Translator biasanya dapat mengeluarkan data digital atau analog Data rata-rata vektor memerlukan konversi dari skalar (dengan translator atau sistem akuisisi data
Validasi Data
Penggunaan pengukuran dan isu QA Dalam kebanyakan kasus, data Met dikumpulkan untuk:
peramalan pemodelan Analisis Data kebutuhan masyarakat
Sejak data Met mendukung, umumnya, DQOs tidak perlu dihasilkan.
Sebaliknya, kita dapat mengandalkan Tujuan Kualitas Pengukuran (MQOs) EPA QA Handbook memiliki tabel MQOs untuk program yang merekomendasikan atau memerlukan data Met
Gambar bunga angin Wind Speed and Direction—Wind Rose
19
Data angin : Data skalar vs data vector Secara keseluruhan perbedaan lebih jelas pada kecepatan angin rendah Skalar: menggunakan rata-rata aritmatika Vektor: baik secara langsung mendapatkan komponen ortogonal dari
nilai-nilai skalar Dalam hal kecepatan angin, vektor kecepatan rata-rata tidak pernah lebih besar dari rata-rata nilai skalar-dan umumnya lebih rendah Contoh: 10 menit total rata-rata Angin utara 5 m / s selama 5 menit Angin selatan 5 m / s selama 5 menit Skalar rata-rata: 5 m / s & Easterly (90 °) menuju Vektor rata-rata: 0 m / s & ada gerakan bersih
Analisis Data Metode statistik digunakan untuk meringkas set data
yang kompleks dan panjang secara kuantitatif Contoh kegunaan dan pertanyaan khas:: Ringkaskan pengukuran (misalnya Apakah suhu rata-rata jam
ini (1-jam rata-rata)? Apakah total curah hujan hari ini (24jam total)? Mengungkapkan pola dan tren (misalnya Apakah kualitas udara menjadi lebih baik atau lebih buruk?) QA / QC (misalnya Apakah itu kecepatan angin tinggi outlier atau karena sumber yang tidak biasa 21
Analisis Data Identifikasi data Outliers Outliers sangat ekstrim (tinggi atau rendah) nilai-nilai yang
berbeda secara luas dari bagian utama dari satu set data Outliers dapat memiliki pengaruh signifikan pada statistik lain, misalnya rata-rata deviasi, standar
22
Sumber-sumber outliers: Or........the outlier could reflect real, but Kerusakan instrumen extreme, conditions Kesalahan transkripsi teknisi / laboratorium kesalahan salah membaca instrumen pengambilan sampel yang tidak konsisten Metodologi Blunder hal menyembunyikan Ada banyak metode untuk mengidentifikasi outli
Hubungan antara Polusi dan Parameter Meteorologi Korelasi antara pengamatan
meteorologi tertentu dan pengukuran polusi tertentu dapat membantu mengembangkan "prediktor" konsentrasi Temperatur maksimum
Tmax vs. O3
Previous day O3 vs. O3
(Tmax) adalah prediktor yang baik untuk puncak konsentrasi ozon Bebebrapa korelasi lebih kuat 23
dari pada yang lainnya.
Wind Speed vs. O3
Contoh : Kota Mexico , Mexico
Proses Fotokimia di Pico Tres Padres, di atas kota Mexico Boundary layer rise
sun rise Measurements above nighttime boundary layer
Photochemistry
Sesi 4 Review Metode dan peralatan untuk pengukuran , penyimpanan
, analisis data parameter meteorologi telah didiskusikan
26
