Пятна на городе

Гурьянов А.
(«ХиЖ», 2021, №7)

Самые опасные загрязнители воздуха городов — это вредные аэрозоли, частицы которых меньше двух с половиной микрон; международная классификация называет их PM2.5 и ставит на пятое место среди факторов смертельного риска: они ответственны за 4,4 миллиона смертей в год.

Однако многие страны мира просто не имеют данных о загрязнении воздуха такими частицами. Если их сегодня и получают, то по большей части редкими стационарными датчиками или датчиками, перемещаемыми на автомобилях по дорогам. Из-за этого удается детально и с высоким разрешением очертить области загрязнения только вдоль дорог. Кроме прочего, наземные датчики просто дороги. Даже большие города не могут позволить себе развернуть их сеть.

Поэтому четверо американских исследователей из Университета Дьюка под руководством профессора Майка Бергина решили найти способ получить более детальные карты концентраций частиц PM2.5 в воздухе. Они разработали метод, который использует машинное обучение, снимки Земли спутником PlanetScope и метеорологические данные. Метод позволил находить пятна загрязнений с разрешением в триста метров, то есть размером с городской квартал. Для этого в конкретном городе в определенном месте алгоритм сначала оценивает степень загрязнения по данным о параметрах погоды с трехметровым пространственным разрешением, а затем минимизирует разницу между своей оценкой и показаниями наземных датчиков частиц. Так он обучается правильно интерпретировать данные спутника.

На примерах Дели и Пекина ИИ показал ошибку в 20%. Это превосходный результат для эколого-метеорологической области исследований. Повышенные концентрации PM2.5 обычно наблюдают над областями компактной застройки, пониженные — в зеленых зонах. В абсолютных значениях эта разница для Дели, например, составляет около 10 микрограммов на кубометр. Напомним, что, по американским рекомендациям, безопасная загрязненность воздуха такими частицами составляет 12—35 мкг на кубометр в зависимости от времени пребывания частиц в воздухе.

Хотя обучение нейросети следует проводить для каждого города отдельно, будущее технологии выглядит заманчиво, поскольку тренировка ИИ происходит быстро. Да и число наземных датчиков частиц с каждым годом будет только возрастать. На следующем этапе работ профессор Бергин надеется изучить, как связано распределение областей загрязнения с распределением температуры на поверхности Земли.


Remote Sensing 13, 7, 1356, 2021

123

Разные разности

20.11.2022 17:30:00

Исследователи из Университета Тренто в Италии проанализировали, как хранение в прозрачных бутылках влияет на концентрацию летучих веществ, из которых складывается аромат белого вина.

>>
14.11.2022 15:30:00

…порошок безопасного трехкомпонентного сплава Nd2Fe14B при внесении в горелку дает фонтан длинных искр, каждая из которых со временем становится ярче и порождает пучки новых искр…

…приматологи получили первые свидетельства длительных социальных отношений между шимпанзе и гориллами в дикой природе

…низкие концентрации хлорида цетилпиридиния, входящего в состав некоторых ополаскивателей для рта, уничтожают вирус SARS-CoV-2, разрушая его липидную мембрану


>>
10.11.2022 14:00:00

Можно ли что-то противопоставить засухе и защитить посевы? Неожиданное решение придумали ученые из Института физико-химических исследований в Японии. Они предлагают добавлять в почву этиловый спирт.

>>
08.11.2022 15:30:00

Менделеев считал, что углеводороды образуются в мантии Земли из неорганического углерода и водорода на сверхбольших глубинах. С начала ХХI века в разных лабораториях мира физики проводят эксперименты, подтверждающие эту идею.

>>
02.11.2022 12:00:00

Однажды на мероприятии в Белом доме директор компании Goya Foods хвалебно отозвался о президенте Дональде Трампе, после чего в соцсетях сразу появились призывы объявить этой фирме бойкот. Эту историю, которая описывается научным понятием «политический консьюмеризм», исследовали ученые из Школы прикладной экономики и менеджмента Корнеллского университета.

>>