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Gwalior, ein ehemaliger Fürstenstaat, liegt im Bundesstaat Madhya Pradesh. Es ist eine kleine Stadt, bekannt für seine Geschichte, Touristenattraktionen, und ist ein Zentrum der Literatur, Kunst und Musik. Rani Lakshmibai war eine wichtige historische Figur in ihrer Geschichte und die Lakshmibai National University of Physical Education ist nach ihr benannt. Die Stadt wird auch zu einer Drehscheibe für Coaching-Kurse für die gemeinsamen Aufnahmeprüfungen. Es beherbergt mehrere staatliche und private Universitäten und Hochschulen.
Gwalior unterstützt kleine und mittlere Industrieeinheiten, die Textilien, landwirtschaftliche Verarbeitung, Gummi- und Reifenherstellung, Eisenbahnfedern und Transformatorkomponenten herstellen. Leder, Papiermache und Holzmöbel sind auch prominente handwerkliche Aktivitäten in der Stadt. Laut der Volkszählung von 2011 hat es eine Bevölkerung von etwa einer Million Menschen. Die städtische Gesellschaft umfasst eine Fläche von 289 Quadratkilometern.
Um die Luftqualität von Gwalior zu beurteilen, wählten wir eine Luftscheide von 30km x 30km aus. Diese Domäne wird weiter in 1km-Gitter unterteilt, um die räumlichen Variationen der Emission und der Verschmutzungslasten zu untersuchen.
Meteorologische Felder sind wichtig, da sie einen direkten Einfluss auf die Luftverschmutzungskonzentrationen haben. In Zeiten hoher Niederschläge oder Hochgeschwindigkeitswinde werden Emissionen aus einer Stadt weggefegt und haben keinen Einfluss auf die Konzentrationen. Andererseits haben die Emissionen in den Wintermonaten, wenn die Temperaturen und Inversionshöhen niedrig sind, einen größeren Einfluss auf die Schadstoffkonzentrationen. Niedrige Temperaturen beeinflussen auch das Verhalten durch den Bedarf an Raum und Warmwasserbereitung – was wiederum die Emissionen erhöht.
Wir haben die NCEP-Reanalyse globaler meteorologischer Felder von 2010 bis 2018 mit dem 3D-WRF-Meteorologiemodell verarbeitet. Eine Zusammenfassung der Daten für ein Jahr, gemittelt für die Luftscheide der Stadt, ist nach Monat dargestellt. Laden Sie die verarbeiteten Daten herunter, die Informationen zu Jahr, Monat, Tag, Stunde, Niederschlag (mm / Stunde), Mischhöhe (m), Temperatur (C), Windgeschwindigkeit (m / s) und Windrichtung (Grad) enthalten.
Multi-Pollutant Emission Inventory
Wir haben für die Region Gwalior ein Emissionsinventar für die folgenden Schadstoffe erstellt – Schwefeldioxid (SO2), Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), flüchtige organische Verbindungen ohne Methan (NMVOCs), Kohlendioxid (CO2); und Feinstaub (PM) in vier Behältern (a) grober PM mit einer Korngröße zwischen 2,5 und 10 µm (b) feiner PM mit einer Korngröße unter 2,5 µm (c) Ruß (BC) und (d) organischer Kohlenstoff (OC) für das Jahr 2015 und voraussichtlich bis 2030. In Phase 1 war das Basisjahr für alle Berechnungen 2015. In Phase 2 werden alle Berechnungen für das Jahr 2018 aktualisiert.
Wir haben die SIM-air-Toolfamilie an die Basisinformationen angepasst, die aus unterschiedlichen Quellen zusammengestellt wurden. Abgesehen von den offiziellen Berichten reicht das Ressourcenmaterial von GIS-Datenbanken über Landnutzung, Landbedeckung, Straßen und Schienen, Gewässer, bebaute Fläche (in der nebenstehenden Abbildung dargestellt), kommerzielle Aktivitäten (wie Hotels, Krankenhäuser, Kioske, Restaurants, Einkaufszentren, Kinokomplexe, Verkehrskreuzungen, Andachtspunkte, Industriezentren und Telekommunikationstürme) bis hin zu Bevölkerungsdichte und Meteorologie mit der bestmöglichen räumlichen Auflösung (1 km). Eine detaillierte Beschreibung dieser Ressourcen wird 2019 als Zeitschriftenartikel veröffentlicht, der auch eine Zusammenfassung der Basislinien und der Verschmutzungsanalyse für 20 indische Städte enthält.
Dieses Emissionsinventar basiert auf verfügbaren Schätzungen der lokalen Aktivität und des Kraftstoffverbrauchs für die ausgewählte städtische Luftscheide (dargestellt im obigen Raster). Diese Informationen werden von mehreren Agenturen zusammengestellt, die vom Central Pollution Control Board, dem State Pollution Control Board, dem Census Bureau, dem National Sample Survey Office, dem Ministerium für Straßenverkehr und Autobahnen, dem Annual Survey of Industries, der Central Electrical Authority, dem Ministerium für Schwerindustrie und der kommunalen Abfallwirtschaft reichen, und Veröffentlichungen von akademischen und nichtstaatlichen Institutionen.
Für das Emissionsinventar des Straßenverkehrs haben wir neben der Gesamtzahl der Fahrzeuge und deren Nutzungsinformationen auch Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen verwendet, um die geschätzten Emissionen den jeweiligen Netzen räumlich und zeitlich zuzuordnen. Dies ist ein Produkt von Google Maps Services. Für die Stadt Gwalior haben wir die Geschwindigkeitsinformationen für repräsentative Routen durch die Stadt für mehrere Tage extrahiert. Diese Daten sind unten für einen schnellen Blick zusammengefasst.
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Die Zusammenfassung für das Emissionsinventar einer Stadt enthält keine natürlichen Emissionsquellen (wie Staub b. Stürme, Blitze und Meersalz) und saisonale offene (Agrar- und Wald-)Brände. Diese werden jedoch in die Gesamtmodellierung des chemischen Transports in den Simulationen auf nationaler Ebene einbezogen. Diese Emissionsquellen werden in der Konzentrationsberechnung als externer (auch als Grenz- oder Fernbeitrag bezeichnet) Beitrag zur Luftqualität der Stadt berücksichtigt.
Projektionen bis 2030 unter dem Business as Usual-Szenario werden von der sozialen, wirtschaftlichen, Landnutzungs-, Stadt- und Industrielage der Stadt beeinflusst, und daher sind die projizierten (steigenden und abnehmenden) Raten, von denen wir annehmen, dass sie nur eine Schätzung sind. Wir basierten die Fahrzeugwachstumsrate auf den Absatzprognosen; industrielles Wachstum auf dem Bruttoinlandsprodukt des Staates; häuslicher Sektor, Bautätigkeiten, Ziegelnachfrage, Dieselverbrauch in den Stromaggregaten und offene Abfallverbrennung zu Bevölkerungswachstumsraten und Anmerkungen der Gemeinden zu Plänen zur Umsetzung von Abfallbewirtschaftungsprogrammen. Wir haben diese Schätzungen verwendet, um den Trend der Gesamtemissionen und ihre wahrscheinlichen Auswirkungen auf die PM2.5-Konzentrationen in der Umgebung bis 2030 zu bewerten.
Das Emissionsinventar wurde dann mit einer Gitterauflösung von 0,01 ° in Längen- und Breitengrad (entsprechend 1 km) räumlich getrennt, um eine räumliche Karte der Emissionen für jeden Schadstoff (PM2,5, PM10, SO2, NOx, CO und VOCs) zu erstellen. Die gerasterten PM2,5-Emissionen und die Gesamtemissionen (Anteile nach Sektoren) sind nachstehend aufgeführt.
Gerasterte PM2.5-Emissionen (2018 und 2030)
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PM2,5-Gesamtemissionen nach Sektoren 2018-2030
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TRANS = Transportemissionen von Straße, Schiene, Luftfahrt und Schifffahrt (für Küstenstädte); RESIDEN = Wohnemissionen aus Koch-, Heizungs- und Beleuchtungsaktivitäten; INDUS = Industrieemissionen aus der Klein-, Mittel- und Schwerindustrie (einschließlich Stromerzeugung); ALLE.STAUB = Staubemissionen aus Straßenaufhängungs- und Bautätigkeiten; W.BRENNEN = offene Abfallverbrennungsemissionen; DG.SETS = Dieselaggregatemissionen; B.ÖFEN = Ziegelofenemissionen (nicht in den Industrieemissionen enthalten)
Geschätzte Gesamtemissionen nach Sektoren für 2018 (Einheiten – Tonnen / Jahr)
| Gwalior | PM2.5 | PM10 | BC | OK | NOx | CO | VOC | SO2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Transportemissionen von Straße, Schiene, Luftfahrt und Schifffahrt (für Küstenstädte) | 1,600 | 1,700 | 650 | 500 | 7,200 | 52,350 | 12,050 | 100 |
| Emissionen von Wohngebäuden durch Kochen, Heizen und Beleuchtung | 1,150 | 1,250 | 200 | 550 | 150 | 13,500 | 1,750 | 100 |
| Industrieemissionen aus der Klein-, Mittel- und Schwerindustrie (einschließlich Stromerzeugung) | 3,550 | 3,600 | 1,300 | 750 | 1,250 | 3,600 | 400 | 850 |
| Staubemissionen aus Straßenumbau- und Bautätigkeiten | 1,800 | 11,500 | – | – | – | – | – | – |
| Offene Abfallverbrennungsemissionen | 550 | 600 | 50 | 350 | – | 2,750 | 550 | – |
| Dieselaggregat Emissionen | 250 | 300 | 150 | 100 | 1,800 | 5,700 | 2,550 | 50 |
| Ziegelofenemissionen (nicht in den Industrieemissionen enthalten) | 600 | 650 | 150 | 250 | 600 | 7,350 | 850 | 250 |
| 9,500 | 19,600 | 2,500 | 2,500 | 11,000 | 85,250 | 18,150 | 1,350 |
Chemietransportmodellierung
Wir berechneten die PM2,5-Konzentrationen in der Umgebung und die Quellenbeiträge unter Verwendung eines gerasterten Emissionsinventars, meteorologischer 3D-Daten (von WRF) und des regionalen CAMX-Chemikalientransportmodells. Das Modell simuliert Konzentrationen bei 0.01 ° Gitterauflösung und Sektorbeiträge für den städtischen Raum, die Beiträge von Primäremissionen, sekundären Quellen über chemische Reaktionen und Ferntransport über Randbedingungen (dargestellt als „Grenze“ im Kreisdiagramm unten) umfassen.
Die Farbbandgrafik zeigt die Variation der durchschnittlichen PM2.5-Verschmutzung pro Monat. Wegen des Niederschlags während des Monsuns sinken normalerweise Verschmutzungsniveaus und können innerhalb der nationalen Luftverschmutzungsstandards fallen, jedoch sind die meisten Städte unfähig, diese Standards zu anderen Zeiten des Jahres zu erreichen.
Das Folgende ist eine Karte der jährlichen durchschnittlichen PM2.5-Verschmutzung für die Stadt Gwalior. Die Hauptquellen, die 2018 zu PM2,5 beigetragen haben, sind im Kreisdiagramm links dargestellt. Die Veränderung der Beiträge im Jahr 2030 aus verschiedenen Quellen ist rechts dargestellt.
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Es gibt eine zeitliche Variation der Quellenbeiträge und der räumlichen Beiträge in Abhängigkeit von meteorologischen Faktoren. Wir haben eine Karte der monatlichen durchschnittlichen PM2.5-Werte sowie deren Quellenbeiträge für jeden Monat in den folgenden Diagrammen.
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Satellitendaten abgeleitet Oberfläche PM2.5 Konzentrationen
Die Ergebnisse der von Satellitendaten abgeleiteten Konzentrationen sind nützlich für die Bewertung der jährlichen Trends der Verschmutzungsgrade und stellen keinen Proxy für Bodenüberwachungsnetze dar. Diese Daten werden mithilfe von Satelliten-Feeds und globalen chemischen Transportmodellen geschätzt. Satelliten messen nicht ständig einen Ort, sondern eine Kombination von Satelliten liefert einen Cache von Messungen, die mithilfe globaler chemischer Transportmodelle (GEOS-Chem) interpretiert werden, um den vertikalen Verschmutzungsmix darzustellen und bodenbasierte Konzentrationen mit Hilfe früherer bodenbasierter Messungen abzuschätzen. Die globalen Transportmodelle stützen sich auf Rasteremissionsschätzungen für mehrere Sektoren, um eine Beziehung zu Satellitenbeobachtungen über mehrere Jahre herzustellen. Diese Datenbanken wurden auch verwendet, um die globale Krankheitslast zu untersuchen, die die Luftverschmutzung als die 10 Hauptursachen für vorzeitige Mortalität und Morbidität in Indien schätzte. Eine Zusammenfassung der PM2,5-Konzentrationen für den Zeitraum von 1998 bis 2016 für die Stadt Gwalior ist nachstehend aufgeführt. Die globalen PM2.5-Dateien stehen zum Download und zur weiteren Analyse an der Dalhousie University zur Verfügung.
Die Grafiken für andere Distrikt-PM2.5-Konzentrationen für diesen Zeitraum, Karten der nationalen Durchschnittswerte und jährliche Änderungen sind hier verfügbar. Die Daten für Bezirksebene PM2.5 konzentrationen für den Zeitraum 1998-2016 können hier heruntergeladen werden.
Überwachung
Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Umgebungsüberwachungsdaten, die im Rahmen des National Ambient Monitoring Program (NAMP) verfügbar sind und vom Central Pollution Control Board (CPCB, Neu-Delhi, Indien) betrieben und gewartet werden. In Gwalior sind ab November 2018 0 kontinuierliche und 2 manuelle Luftqualitätsstationen in Betrieb. Ein Archiv aller Daten aus dem NAMP-Netzwerk von Stationen in ganz Indien für den Zeitraum 2011-2015 finden Sie hier.
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Ressourcenmaterial
- CPCB Repository für kontinuierliche Luftüberwachungsdaten (Link)
- CPCB Liste der Städte ohne Erreichung (Link)
- Madhya Pradesh Pollution Control Board (Link)
- Gwalior Municipal Corporation (Link)
- „Gwalior Development Plan 2021“, Direktion für Stadt- und Landplanung, Madhya Pradesh (Link)
- Gwalior Smart City Vorschlag (Link)
- „Aktionsplan zur Bekämpfung der Luftverschmutzung in der Stadt Gwalior (M.P.)“, Madhya Pradesh Pollution Control Board. (2019) (Link)
- Industrial Infrastructure Development Corporation von Gwalior (Link)
- „Exposition der Luftverschmutzung und ihre gesundheitlichen Auswirkungen bei Verkehrspolizisten der Stadt Gwalior, Indien“, Sharma, K. H. et. Al. (2017) (Link zum Zeitschriftenartikel)
- „Auswirkungen meteorologischer Parameter auf gasförmige Luftschadstoffkonzentrationen im Stadtgebiet von Gwalior City, Indien“, Dandotiya, B. et. Al. (2018) (Zeitschriftenartikel Link)
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