پيش‌بيني و تحليل مكاني-زماني ذرات ريز جوي و اثرپذيري آن از دما و پوشش گياهي در سطح ايران با استفاده از رويكرد هموارسازي نمايي در پايتون

پيش‌بيني نسبتاً دقيق غلظت آلاينده ها و متغيرهاي محيط زيستي كوتاه‌مدت و بلندمدت، گام مهمي در كاهش آسيب‌هاي ناشي از كيفيت پايين هوا مي باشد. در اين مطالعه، ابتدا به تحليل مكاني-زماني و سپس با استفاده از تكنيك‌هاي پيش‌بيني، به پيش بيني غلظت ذرات ريز جوي (PM2.5)، دما و شاخص پوشش گياهي (NDVI) بر روندPM2.5  در دوره‌ زماني 5 ساله (1400-1396) در سطح كشور ايران پرداخته شده است. داده هاي غلظت ذرات ريز جوي PM2.5، دما و شاخص پوشش گياهي بر مبناي مدلهاي ماهواره اي MERRA-2، FLDAS و MODIS استخراج شده است. در دوره‌ پنج ساله‌ مطالعاتي، يك روند تا حدودي نزولي براي غلظت هواي PM2.5 مشاهده گرديد. نتايج كمترين ميانگين سالانه‌ غلظت ذرات ريز جوي را در طي سال هاي 1398 و 1399 نشان داد. همچنين يك همبستگي قوي بين غلظت PM2.5 و دما به‌دست آمد. بيشترين ميانگين غلظت PM2.5 در شمال غربي، غرب و جنوب غرب ايران رخ داده است. در مرحله‌ بعد، براي پيش‌بيني وضعيت غلظت آتي ذرات ريز جويPM2.5  هوا، دما و شاخص پوشش گياهي از رويكرد هموارسازي نمايي (Exponential Smoothing) در كتابخانه‌ آماري پايتون (Statsmodels) براي مدل‌سازي سري‌هاي زماني ماهانه استفاده شد. ارزيابي مدلها با دو معيار خطاي جذر ميانگين مربعات (RMSE) و ضريب تعيين (R^2) به‌منظور حداقل نمودن خطاي برآورد و يافتن مناسب ترين مدل از ميان يازده مدل پيش بيني شده انجام شد. نتايج حاصل بيانگر آن است كه مدل هاي هموارسازي نمايي دوگانه براي پيشبيني غلظتPM2.5  و مدل هاي هموارسازي نمايي سه گانه با روند Holt-Winter براي پيش بيني داده هاي دما و NDVI مناسب تر است.  اين مطالعه مي تواند به درك بهتر اثرات اقتصادي، بهداشتي و محيط زيستي متأثر از آلودگي هوا با پيش بيني دورهاي كه سطوح آلودگي هوا ممكن است به‌ويژه بالا باشد، براي برنامه ريزي بهتر به مؤسسات دولتي و خصوصي كمك نمايد.