Kvalitetsmål för luftkvalitetsberäkningar

För att säkerställa kvaliteten på modellberäkningar av luftkvalitet finns vissa fastställda kvalitetsmål. Dessa krav på beräkningar ska uppfyllas av minst 90 % av alla stationer/beräkningspunkter.

Enligt Naturvårdsverkets författningssamling NFS 2010:8 finns kvalitetsmål uppställda som luftkvalitetsmodeller ska uppfylla, vilka återspeglar kraven på modellberäkningar som finns definierade i EUs Luftdirektiv. Minst 90 % av stationerna/beräkningspunkterna i utvärderingen ska ha en osäkerhet som underskrider osäkerheten enligt kvalitetsmålen i tabellen nedan.

Det bör betonas att kvalitetsmålen inte ska tolkas som mål, utan snarare som krav på kvaliteten för de utförda beräkningarna. Ansvaret för denna kvalitetskontroll åligger modellanvändaren.

Hur du kan tolka och beräkna kvalitetsmålen beskrivs i texten nedan. I länken i högerspalten når du även ett lättanvänt Excel-verktyg som du kan använda som hjälp för att beräkna kvalitetsmålen.

Kvalitetsmål spridningsmodeller
Kvalitetsmål för modellberäkningar enligt NFS 2010:8. Minst 90 % av stationerna ska underskrida ovan angiven osäkerhet. Förstora Bild

Tolkning av kvalitetsmålen

Det finns två matematiska tolkningar av kvalitetsmålen; RDE (Relative Directive Error) respektive RPE (Relative Percentile Error).

Den grundläggande skillnaden mellan de två statistiska måtten är att RDE utgår från gränsvärdena i EUs Luftdirektiv, medan RPE utgår från percentiler. Definitionen av RDE och RPE framgår av ekvationerna nedan.

Tolkningarna har tagits fram inom ramen för det europeiska initiativet Fairmode som syftar till att öka kunskapen av användning, kvalitetssäkring och validering av spridningsmodeller i Europa.

Reflab RDE och RPE

Beteckningarna förklaras nedan.

Hur går du går till väga när du beräknar kvalitetsmålen?

Beräkna RDE

1) Sortera mätdata i storleksordning från minsta till högsta värde.

2) Gör en likadan sortering för modellberäkningarna (oberoende av mätdata).

3) Utgå från mätningarna och gå till det haltvärde som ligger närmast gränsvärdet LV, Limit Value. Avläs detta värde (OLV). Avläs sedan motsvarande modellerad halt som är direkt bredvid (MLV).

4) Beräkna sedan RDE enligt ekvationen ovan.

5) Om du undersöker årsmedelvärden behöver du inte genomföra stegen ovan, utan kan använda årsmedelvärdena direkt i ekvationen för RDE ovan (observera dock att division ska ske med gränsvärdet).
 

Beräkna RPE

1) Sortera mätdata i storleksordning från minsta till högsta värde.

2) Gör en likadan sortering för modellberäkningarna (oberoende av mätdata).

3) Utgå från en viss percentil i enlighet med gränsvärdena. Gå till percentilen (t.ex. 36:e högsta dygnsmedelhalt för 90-percentilen för dygnsmedelvärden av PM10). Avläs mätvärde (Op) och modellvärde (Mp).

4) Ett alternativt förfarande är att med hjälp av funktionen PERCENTIL i Excel direkt beräkna percentilen för mätdata respektive modelldata (på så sätt behöver ej sortering och manuell avläsning utföras). För detta exempel skriver man =PERCENTIL(område;0.9).

5) Beräkna sedan RPE enligt ekvationen ovan.

6) Om du undersöker årsmedelvärden behöver du inte genomföra stegen ovan, utan kan använda årsmedelvärdena direkt i ekvationen för RPE ovan. 


Kvalitetsmålen ska klaras för 90 % av alla stationer/beräkningspunkter.

Exempel

En luftkvalitetsmodell har beräknat 98-percentils dygnsmedelhalt av NO2 till 56 µg m-3 medan motsvarande uppmätta värde är 43 µg m-3. RPE är då:

RPE = |43 – 56|/43 = 30 %

För att räkna ut RDE behöver man först sortera dygnsmedelhalterna från lägst halt till högst halt, för såväl mät- som modelldata. Därefter går man till mätvärdet som ligger närmast gränsvärdet, som för dygnsmedelvärde av NO2 är 60 µg m-3, och sedan subtraherar man detta med motsvarande modellberäknade värde. Denna differens divideras sedan med gränsvärdet (60 µg m-3). I detta fall blev det:

RDE = |59.9 – 71.8|/60 = 20 %

Eftersom modellosäkerheten för såväl RPE och RDE är mindre än 50 % (jämför tabellen ovan) uppfylls kvalitetsmålen.

Varför använda två statistiska mått?

Vilket av de två måtten RPE och RDE som är att föredra beror på hur halterna förhåller sig till gränsvärdena.

Om dygns- och timmedelhalterna är låga och väl underskrider gränsvärdet, vilket ofta är fallet för svenska förhållanden, rekommenderas användning av RPE. Orsaken är att utvärdering med RDE då skulle riskera att återspegla de mest extrema halterna, vilka kan vara orsakade av slumpmässiga händelser, såsom bränder, fasadrenoveringar, fyrverkerier mm.

För årsmedelvärden rekommenderas däremot RDE att användas för halter som väl underskrider gränsvärdena, medan RPE bör användas vid höga halter.