تحلیل ماهواره ای آلاینده کربن سیاه در تهران، ایران: اعتبارسنجی زمینی و چشم انداز آینده

کربن سیاه (BC) یک آلاینده هوای مهم با اثرات قابل‌توجه بر بهداشت عمومی و اقلیم است. این مطالعه با تلفیق مشاهدات ماهواره‌ای و اندازه‌گیری‌های زمینی، یک تحلیل جامع از روندهای دو دهه غلظت BC بر فراز تهران، ایران، ارائه می‌دهد. ما از داده‌های میانگین ماهانه غلظت جرمی BC در سطح زمین از  MERRA-2 برای دوره ۲۰0۲ تا ۲۰۲۱ استفاده کردیم و آن را با اندازه‌گیری‌های روزانه از یک ایستگاه اتالومتر زمینی (۲۰۱۴-۲۰۱۷) مقایسه نمودیم. نتایج نشان‌دهنده یک مغایرت قابل‌توجه بین دو مجموعه‌داده است، به‌طوری‌که MERRA-2 غلظت BC در سطح زمین را چهار برابر کمتر ‌برآورد می‌کند. آزمونWilcoxon signed-rank  تأیید کرد که این مجموعه‌داده‌ها از نظر آماری متمایز هستند .(p<0.001) علی‌رغم تفاوت در بزرگی، MERRA-2 با موفقیت چرخه فصلی قوی BC را، با قله‌های برجسته در زمستان و کمینه‌ها در تابستان که ناشی از شرایط هواشناسی است، ثبت می‌کند. یک مدل SARIMA بر اساس داده‌های تاریخی ۲۰ساله MERRA-2 برای پیش‌بینی روندهای آینده توسعه داده شد. این مدل عملکرد پیش‌بینی قوی از خود نشان داد و ادامه غلظت‌های بالای فعلی و الگوهای فصلی را پیش‌بینی می‌کند. این مطالعه اهمیت داده‌های ماهواره‌ای را برای تحلیل روندهای بلندمدت برجسته می‌کند و هم‌زمان بر ضرورت داده‌های زمینی برای ارزیابی دقیق کیفیت هوای محلی و کاربردهای بهداشت عمومی تأکید می‌نماید. پیش‌بینی حاصل، یک مبنای کمی برای برنامه‌ریزی‌های محیط زیستی‌ آینده در تهران فراهم می‌کند.