Varför avviker min modellberäkning från mätningar?

Att resultaten från modellberäkningar för en viss plats avviker från uppmätta haltnivåer kan bero på många faktorer, där de vanligaste orsakerna är osäkerheter i indata, osäkerhet i modellen, osäkerheter och/eller representativitet av mätningarna och osäkerheter i själva jämförelsen.

Det är viktigt att du kvalitetskontrollerar indata till beräkningarna så att de är korrekta, aktuella och representativa. Vid utvärdering bör du använda en mätstation som är representativ för platsen som du har gjort beräkningar för.

När du har beaktat ovanstående faktorer kan du med fördel använda dig av Reflab:s Excel-verktyg för kvalitetssäkring av beräkningar mot mätdata (se mer nedan).

Vilka indata har du använt vid beräkningarna?

Ett beräkningsresultat för en luftkvalitetsmodell kan aldrig vara bättre än dess indata. Låg kvalitet på beräkningar kan ofta spåras till brister i indata till modellen. Det är viktigt att korrekta och representativa indata används i beräkningarna exempelvis vad gäller:

  • Emissionsdata, trafikdata, eventuella byggnader i gaturum etc.
  • Meteorologiska data och att de är representativa för platsen som studeras.
  • Bakgrundshalter.

Det är även viktigt att betona att indata bör vara aktuella. Om du gör beräkningar för ett visst år är det viktigt att (i så stor utsträckning det går) använda indata som representerar samma år. Variationer i emissioner, trafikdata, meteorologi och bakgrundshalter kan vara stor mellan olika år.

Mer om kvalitetssäkring av indata

Är mätstationen som jämförelsen görs med representativ?

När du väljer en mätstation att göra jämförelser mot är kännedom om mätplatsen mycket viktig. Mätstationens egenskaper, och i synnerhet dess placering, är en central aspekt vid jämförelsen. Självklart kan en modell som representerar halter i urban bakgrund inte återge halterna som uppmätts i ett gaturum. Mätstationens klassificering är något som du bör beakta när du utvärderar din modell.

Det förekommer att mätstationer kan påverkas av lokala emissionskällor som inte inkluderas i beräkningarna. Du bör försäkra dig om att mätningarna inte har påverkats av exempelvis damm från närliggande byggarbeten och arbetsmaskiner, marschaller, skorstenar etc.

Vid jämförelse mellan beräkningar och mätningar i gaturum är det viktigt att provtagaren är placerad högst 10 meter från trottoarkanten och på några meters avstånd från den närliggande bebyggelsen. Höjden bör vara mellan 1.5 till 4 meter ovan gatuplan. Vidare är det viktigt att mätstationen är placerad minst 25 meter från en större vägkorsning; annars är det stor risk att mätningarna återger högre halter på grund av köbildning som ofta uppstår vid vägkorsningar och därmed snarare representerar halterna i korsningens närhet än gaturummet längst det aktuella kvarteret. Mer rekommendationer om mätstationers placering i gaturum finner du Luftguiden.

Om du gör jämförelser med mätdata för beräknade halter i urban bakgrund kan du göra jämförelser med mätstationer som är placerade antingen i taknivå eller några meter ovan marknivå på platser som inte influeras av närliggande emissionskällor (gågator, torgytor utan gator etc). Notera dock att:

● Takmätningar ofta är att rekommendera att använda vid jämförelser. Detta på grund av att stationen då är placerad ovanför det så kallade ”canopy layer” – därmed påverkas spridningsförhållandena i mindre utsträckning av närliggande byggnader. Samtidigt är risken mindre att stationen influeras av närliggande lokala emissionskällor.
 
● Mätstationer som används i IVLs urbanmätnät är ofta placerade centralt i tätorter på torgytor och liknande, några fåtal meter ovan marknivå. Dessa stationer syftar till att återspegla halterna som befolkningen i tätorten utsätts för i medeltal, men vissa är inte lämpliga att validera spridningsmodeller mot (av samma anledning som beskrivs i punkten ovan).
 
● Den urbana bakgrundshalten i tätorter kan ha relativt stor variabilitet mellan olika delar av tätorten, så om du gör beräkningar en bit bort från centrum bör du förvänta dig en avvikelse jämfört med halterna i centrala tätorten.
 
● Det är inte trivialt att jämföra yttäckande beräkningar, exempelvis på 1 x 1 km, med punktmätningar. Haltvariationer inom en beräkningsruta kan vara stor.

Är din jämförelse korrekt genomförd?

Det är självklart viktigt att såväl uppmätta som beräknade halter är kvalitetskontrollerade. Orimligt höga eller låga (negativa) haltnivåer bör uteslutas.

När du jämför beräknade med uppmätta haltnivåer är det viktigt att tänka på att använda konsistent tidsperiod för såväl mätningar som beräkningar. Är mätningar enbart gjorda under vinterhalvår? Då bör du använda samma tidsperiod för beräkningarna (det vill säga undvik att jämföra helår- med vinterhalvsårsmedelvärden utan att korrigera för detta).

Vidare kan det finnas tidsperioder, mer eller mindre långa, där mätningarna saknar data. Om beräkningar finns för motsvarande perioder bör du i jämförelsen utesluta dessa (eftersom tidssträckningen bör vara konsistent).

Vid jämförelse mellan uppmätta och beräknade halter kan du med fördel använda dig av Excel-verktyget som beskrivs nedan.

Hur kan jag kontrollera kvaliteten på mina beräkningar?

Enligt Naturvårdsverkets författningssamling NFS 2010:8 finns kvalitetsmål uppställda som luftkvalitetsmodeller ska uppfylla, vilka återspeglar kraven på modellberäkningar som finns definierade i EUs Luftdirektiv.

När du har kvalitetskontrollerat indata till modellen och valt ut en representativ mätstation att utvärdera dina modellberäkningar mot, kan du använda dig av Reflab:s Excel-verktyg för jämförelse med kvalitetsmålen definierade i Naturvårdsverkets författningssamling.

Modellen avviker från mätningarna – vad kan jag göra då?

Om du har konstaterat att modellen avviker från mätdata, men samtidigt klarar kvalitetsmålen, kan modellen ändå ge värdefull information om luftkvaliteten över större områden i kommunen.

Det kan vara rimligt att anta att motsvarande avvikelse mellan beräkningar och mätningar kan vara att vänta även för andra områden i kommunen. Därför kan modellen användas för att kontrollera luftkvaliteten över större områden, om du korrigerar haltnivåerna i beräkningarna enligt dina tidigare slutsatser (dvs. införa en enkel linjärregression av halterna för att korrigera haltnivåerna mot mätningarna, vilket betyder att ta fram korrektionsfaktorer för olika haltmått såsom medelvärden och percentiler).

Andra faktorer som du bör tänkta på vid jämförelse mellan beräkningar och mätningar

● Varken modellen eller mätningen kan perfekt återge atmosfärens kemiska tillstånd (det finns felkällor och osäkerheter även för mätningarna).
 
● Ett perfekt modellresultat innebär inte 100 % överensstämmelse med mätdata – en liten spridning är att vänta. Detta eftersom turbulens förekommer i atmosfären, med stokastiska och icke-linjära egenskaper.