[論文レビュー] The study of ground-level ozone in Kiev and its impact on public health

А. В. Шаврина, I. A. Mikulskaya+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 9, 2012

Air Quality Monitoring and Forecasting参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、2005–2007年の地上観測用UVオゾンアナライザーのデータと衛星Aura-OMI観測データを用いて、ウクライナ・キエフにおける地表面オゾンをUAM-V大気質モデルでモデル化し、予測値を検証した。シミュレートされたオゾン濃度と測定値の間に強い相関（r = 0.72–0.78）が確認され、呼吸器疾患の健康統計とも一致した。これは、オゾンモデル化がウクライナ都市における公衆衛生リスクを信頼性高く予測できることを示している。

ABSTRACT

Ground-level ozone in Kiev for an episode of its high concentration in August 2000 was simulated with the model of the urban air pollution UAM-V (Urban Airshed Model). The study of total ozone over Kiev and its concentration changes with height in the troposphere is made on the basis of ground-based observations with the infrared Fourier spectrometer at the Main Astronomical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine as a part of the ESA-NIVR-KNMI no 2907. In 2008 the satellite Aura-OMI data OMO3PR on the atmosphere ozone profiles became available. Beginning in 2005, these data include the ozone concentration in the lower layer of the atmosphere and can be used for the evaluation of the ground-level ozone concentrations in all cities of Ukraine. Some statistical investigation of ozone air pollution in Kiev and medical statistics data on respiratory system was carried out with the application of the "Statistica" package. The regression analysis, prognostic regression simulation, and retrospective prognosis of the epidemiological situation with respect to respiratory system pathologies in Kiev during 2000-2007 were performed.

研究の動機と目的

• 2000年から2007年までの期間にわたり、キエフにおける地表面オゾンが呼吸器健康に与えた過去の影響を評価すること。
• 地上のUVオゾンアナライザーと衛星Aura-OMIデータを用いて、オゾン濃度のシミュレーションを検証すること。
• 都市部住民における地表面オゾン濃度と呼吸器疾患の発症率の間の予測可能な関係を確立すること。
• 地上監視が限られているウクライナにおいて、モデル化と衛星データを用いた公衆衛生リスク評価の実現可能性を評価すること。
• ウクライナ都市におけるオゾン関連の健康リスクを定量的に評価することで、環境保健政策の支援を行うこと。

提案手法

• 2000年8月の高濃度オゾンイベント期におけるキエフの地表面オゾン濃度を、UAM-V（都市スケール大気質モデル）大気質モデルシステムを用いてシミュレートした。
• ウクライナ国立植物園に設置されたUVオゾンアナライザー（TECO-49C）からの地上観測データと、モデル出力を比較検証した。
• 2005–2007年のAura-OMI機器からの衛星由来のオゾンプロファイルを統合し、対流圏および地表面オゾン濃度を推定した。
• 統計解析ソフトウェア「Statistica」を用いて回帰分析と予測シミュレーションを実施し、オゾン濃度と呼吸器疾患発症率データの相関を分析した。
• オゾン-健康関係の予測精度を評価するために、平均二乗誤差（RMSE）と相関係数（r）を適用した。
• リーネシュ研究所のEURADモデルを用いて、オデッサを含むオゾンイベントの比較的シミュレーションを行い、地域的傾向を文脈づけた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 キエフにおけるシミュレートされた地表面オゾン濃度（2000–2007年）は、観測された呼吸器疾患発症率とどの程度相関しているか？
• RQ2 地上のUVオゾンアナライザー測定値と照合した場合、UAM-Vモデルによるオゾン予測の正確性はどの程度か？
• RQ3 衛星由来のAura-OMIオゾンプロファイルデータは、ウクライナの都市部における地表面オゾン濃度を信頼性高く推定できるか？
• RQ4 キエフにおける地表面オゾンと呼吸器系疾患との間の統計的関係の強さと有意性は何か？
• RQ5 モデルベースのオゾン関連健康リスク予測と実際の医療統計とはどのように異なるか？その差異を説明する要因は何か？

主な発見

• UAM-Vでシミュレートされたオゾン濃度と成人の呼吸器疾患発症率との間の相関係数は0.76であり、強い正の相関関係があることを示している。
• 測定されたオゾン（TECO-49C）と成人の呼吸器疾患発症率との間の相関係数は0.72であり、地上観測データの信頼性が裏付けられている。
• 小児喘息性気管支炎の分野では、モデル予測との相関係数が0.76、測定オゾンデータとの相関係数が0.78であり、一貫した予測能力が確認された。
• 成人の呼吸器疾患予測における平均二乗誤差（RMSE）は、モデルでシミュレートされたオゾンを用いた場合が15.0%、測定値を用いた場合が16.5%であり、両者とも2σ（95%信頼区間）の有意性基準内に収まった。
• UAM-Vを用いてシミュレートされたキエフの平均オゾン濃度は、国立植物園に設置されたUVオゾンアナライザーで測定された値と一致しており、モデルの都市全体の平均値に対する正確性が検証された。
• 予測された健康統計と実際の統計との間に差異が生じた要因として、プライベート医療の利用増加、自己薬療法、特にアレルギー性喘息に対する治療の改善が関与している可能性がある。