Despliegue y Evaluación de una Red de Sistemas de Sensores de Calidad del Aire Abiertos y de Bajo Costo
Autores: Schneider, Philipp; Vogt, Matthias; Haugen, Rolf; Hassani, Amirhossein; Castell, Nuria; Dauge, Franck R.; Bartonova, Alena
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Despliegue y Evaluación de una Red de Sistemas de Sensores de Calidad del Aire Abiertos y de Bajo Costo
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Sensores de calidad del aire de bajo costo
Calidad de los datos
Dióxido de nitrógeno
Material particulado fino
Sistemas de sensores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Los sensores de calidad del aire de bajo costo tienen el potencial de complementar la red regulatoria de estaciones de monitoreo de calidad del aire, en lo que respecta a una mayor densidad espacial de observaciones; sin embargo, la calidad de sus datos sigue siendo motivo de preocupación. Aquí informamos sobre nuestra experiencia con una pequeña red de sistemas de sensores abiertos y de bajo costo para la calidad del aire, que se desplegó en la región de Stavanger, Noruega, bajo condiciones invernales nórdicas. La red consistió en sistemas de sensores AirSensEUR, equipados con sensores para, entre otros, dióxido de nitrógeno y material particulado fino. Los sistemas se ubicaron en una estación de monitoreo de calidad del aire, durante un período de aproximadamente seis semanas. Un subconjunto de los sistemas se desplegó posteriormente en varias ubicaciones junto a la carretera durante medio año, y finalmente se volvió a ubicar en la misma estación de monitoreo de calidad del aire para una evaluación posterior al despliegue. Para el material particulado fino, los resultados de la co-ubicación indican una buena consistencia entre unidades, pero un rendimiento promedio deficiente desde el principio (R = 0.25, RMSE = 9.6 g m). Si bien la corrección de Köhler no mejoró significativamente la precisión en nuestro estudio, el filtrado para condiciones de alta humedad relativa mejoró los resultados (R = 0.63, RMSE = 7.09 g m). Para el dióxido de nitrógeno, se encontró que la consistencia entre unidades era excelente, y se desarrollaron modelos de calibración que mostraron un buen rendimiento durante el período de prueba (en promedio R = 0.98, RMSE = 5.73 g m); sin embargo, debido al corto período de entrenamiento, es probable que los modelos de calibración no puedan capturar la variabilidad anual completa en las condiciones ambientales. Una co-ubicación posterior al despliegue mostró, respectivamente, una ligera y significativa disminución en la consistencia entre sensores para el material particulado fino y el dióxido de nitrógeno. Además, demostramos cómo las observaciones de incluso una red tan pequeña pueden ser aprovechadas mediante la asimilación en un modelo de calidad del aire de alta resolución, añadiendo así valor tanto a las observaciones como al modelo, y, en última instancia, proporcionando una perspectiva más completa de la calidad del aire que la que es posible obtener de cualquiera de los dos conjuntos de datos de entrada por sí solos. Nuestro estudio proporciona valiosos conocimientos sobre el funcionamiento y rendimiento de un sistema de sensores abiertos para la calidad del aire, particularmente bajo desafiantes condiciones ambientales nórdicas.
Descripción
Los sensores de calidad del aire de bajo costo tienen el potencial de complementar la red regulatoria de estaciones de monitoreo de calidad del aire, en lo que respecta a una mayor densidad espacial de observaciones; sin embargo, la calidad de sus datos sigue siendo motivo de preocupación. Aquí informamos sobre nuestra experiencia con una pequeña red de sistemas de sensores abiertos y de bajo costo para la calidad del aire, que se desplegó en la región de Stavanger, Noruega, bajo condiciones invernales nórdicas. La red consistió en sistemas de sensores AirSensEUR, equipados con sensores para, entre otros, dióxido de nitrógeno y material particulado fino. Los sistemas se ubicaron en una estación de monitoreo de calidad del aire, durante un período de aproximadamente seis semanas. Un subconjunto de los sistemas se desplegó posteriormente en varias ubicaciones junto a la carretera durante medio año, y finalmente se volvió a ubicar en la misma estación de monitoreo de calidad del aire para una evaluación posterior al despliegue. Para el material particulado fino, los resultados de la co-ubicación indican una buena consistencia entre unidades, pero un rendimiento promedio deficiente desde el principio (R = 0.25, RMSE = 9.6 g m). Si bien la corrección de Köhler no mejoró significativamente la precisión en nuestro estudio, el filtrado para condiciones de alta humedad relativa mejoró los resultados (R = 0.63, RMSE = 7.09 g m). Para el dióxido de nitrógeno, se encontró que la consistencia entre unidades era excelente, y se desarrollaron modelos de calibración que mostraron un buen rendimiento durante el período de prueba (en promedio R = 0.98, RMSE = 5.73 g m); sin embargo, debido al corto período de entrenamiento, es probable que los modelos de calibración no puedan capturar la variabilidad anual completa en las condiciones ambientales. Una co-ubicación posterior al despliegue mostró, respectivamente, una ligera y significativa disminución en la consistencia entre sensores para el material particulado fino y el dióxido de nitrógeno. Además, demostramos cómo las observaciones de incluso una red tan pequeña pueden ser aprovechadas mediante la asimilación en un modelo de calidad del aire de alta resolución, añadiendo así valor tanto a las observaciones como al modelo, y, en última instancia, proporcionando una perspectiva más completa de la calidad del aire que la que es posible obtener de cualquiera de los dos conjuntos de datos de entrada por sí solos. Nuestro estudio proporciona valiosos conocimientos sobre el funcionamiento y rendimiento de un sistema de sensores abiertos para la calidad del aire, particularmente bajo desafiantes condiciones ambientales nórdicas.