Nghiên cứu mối tương quan giữa nồng độ bụi mịn, chiều cao lớp biên hành tinh và các yếu tố khí tượng

• Tác giả: Do Minh Hong
• Người hướng dẫn: Ph., Associate Professor Tang-Huang Lin
• Trường học: Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
• Chuyên ngành: Environmental Science and Management
• Đề tài: The correlations between particulate matter concentration, planetary boundary layer height and meteorological parameters
• Loại tài liệu: Bachelor thesis
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thai Nguyen

• ACKNOWLEDGEMENTS
• ABSTRACT
• 1. PART I: RESEARCH RATIONALE
• 1.1. Research's objectives
• 1.2. Limitations
• 1.3. Particulate Matter
• 1.4. Factors that affect particulate matter
• 1.5. Planetary Boundary Layer
• 1.6. Taiwan Air Quality Monitoring Network
• 1.7. Global Modeling and Assimilation Office
• 1.8. MATLAB
• 1.9. Pearson's Correlation Coefficient
• 2. MATERIALS AND METHODS
• 2.1. Description of the Study Area
• 2.2. Data and Equipment
• 3. RESULTS AND DISCUSSION
• 3.1. Statistics of the variables
• 3.2. Relationship between the variables
• 3.3. Relationship between PM10 and planetary boundary layer
• 3.4. Relationship between PM10 and meteorological parameters
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATION

I. Nồng độ bụi mịn và các yếu tố khí tượng

Nghiên cứu tập trung vào nồng độ bụi mịn (PM10) và mối tương quan của nó với các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió. Dữ liệu được thu thập từ một trạm quan trắc chất lượng không khí tại thành phố Taoyuan, Đài Loan. Kết quả cho thấy nồng độ PM10 dao động từ 10 đến 104 µg/m³, thấp hơn tiêu chuẩn quốc gia (125 µg/m³). Nồng độ PM10 cao nhất được ghi nhận vào mùa đông và thấp nhất vào mùa hè. Phân tích Pearson chỉ ra mối tương quan âm mạnh giữa PM10 với nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió (>4 m/s).

1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối có ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ bụi mịn. Khi nhiệt độ tăng, PM10 có xu hướng giảm do sự gia tăng quá trình khuếch tán. Độ ẩm cao cũng làm giảm PM10 thông qua cơ chế lắng đọng ẩm. Tuy nhiên, mối tương quan này không đồng nhất trong các mùa, đặc biệt là vào mùa đông khi PM10 thường cao hơn.

1.2. Tác động của tốc độ gió

Tốc độ gió đóng vai trò quan trọng trong việc pha loãng và phân tán bụi mịn. Gió mạnh (>4 m/s) làm giảm đáng kể nồng độ PM10 bằng cách khuếch tán các hạt bụi vào không khí xung quanh. Ngược lại, khi tốc độ gió thấp, PM10 có xu hướng tích tụ, dẫn đến ô nhiễm không khí nghiêm trọng hơn.

II. Chiều cao lớp biên hành tinh và bụi mịn

Chiều cao lớp biên hành tinh (PBLH) là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phân bố của bụi mịn. Nghiên cứu chỉ ra rằng PBLH thay đổi theo mùa, cao hơn vào mùa hè và thấp hơn vào mùa đông. Mối tương quan giữa PM10 và PBLH tuy yếu (-0.48) nhưng có ý nghĩa thống kê trong các khoảng thời gian gần bề mặt, với hệ số tương quan gần -0.8. Điều này cho thấy PBLH ảnh hưởng đáng kể đến sự tích tụ bụi mịn gần mặt đất.

2.1. Biến đổi theo mùa của PBLH

Chiều cao lớp biên hành tinh thay đổi rõ rệt theo mùa. Vào mùa hè, PBLH cao hơn do sự gia tăng nhiệt độ và hoạt động đối lưu mạnh. Ngược lại, vào mùa đông, PBLH thấp hơn do nhiệt độ giảm và sự suy yếu của các dòng đối lưu. Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố và tích tụ của bụi mịn trong khí quyển.

2.2. Tương quan giữa PBLH và PM10

Mặc dù mối tương quan tổng thể giữa PM10 và PBLH là yếu, nhưng trong các khoảng thời gian gần bề mặt, mối tương quan này trở nên mạnh mẽ hơn. Điều này cho thấy PBLH có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sự tích tụ bụi mịn gần mặt đất, đặc biệt là trong các điều kiện thời tiết ổn định.

III. Ứng dụng thực tiễn và ý nghĩa nghiên cứu

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối tương quan giữa nồng độ bụi mịn, chiều cao lớp biên hành tinh và các yếu tố khí tượng. Kết quả có thể được ứng dụng trong việc đánh giá và dự báo chất lượng không khí, đặc biệt là tại các khu vực đô thị như Taoyuan. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến PM10 giúp các nhà quản lý đưa ra các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí hiệu quả hơn.

3.1. Đánh giá chất lượng không khí

Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu quan trọng để đánh giá chất lượng không khí tại Taoyuan. Việc phân tích mối tương quan giữa PM10 và các yếu tố khí tượng giúp dự đoán các đợt ô nhiễm không khí và đưa ra cảnh báo kịp thời cho người dân.

3.2. Kiểm soát ô nhiễm không khí

Hiểu biết về ảnh hưởng của chiều cao lớp biên hành tinh và các yếu tố khí tượng đến PM10 giúp các nhà quản lý đưa ra các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí hiệu quả. Ví dụ, trong các điều kiện thời tiết ổn định, việc giảm phát thải từ các nguồn công nghiệp và giao thông có thể làm giảm đáng kể nồng độ bụi mịn.