Development of the method for rapid detection of hazardous atmospheric pollution of cities with the help of recurrence measures

Abstract

Розроблено метод оперативного виявлення небезпеч- ної забрудненостi атмосфери мiст, який ґрунтується на динамiчних мiрах рекурентностi (повторюваностi) станiв вектора концентрацiй забруднень. Новий науковий резуль- тат полягає в використаннi нетрадицiйної модифiкацiї вiдомих мiр рекурентностi, що базується на динамiчному вiконному усередненнi поточної рекурентностi станiв кон- центрацiї атмосферних забруднень. Один тип вiкна має наростаючу в реальному часi вимiрювань ширину. Iнший тип використовує рухоме в часi вимiрювань вiкно фiксо- ваної ширини. Модифiкованi мiри враховують комплек- сний характер явних i прихованих дестабiлiзуючих фак- торiв, що впливають на поточну концентрацiю забруднень в пунктi контролю. При цьому наголошується, що немає потреби враховувати традицiйнi метеорологiчнi чи iншi умови при виявленнi небезпечних забруднення атмосфери. Розроблений метод дозволяє оперативно виявляти не тiль- ки явнi, але i прихованi небезпечнi забруднення повiтряного басейну мiст i пiдвищувати тим самим результативнiсть i своєчаснiсть заходiв щодо зниження шкiдливого впливу забруднень атмосфери на населення i навколишнє сере- довище. При експериментальнiй перевiрцi методу в яко- стi небезпечного забруднювача розглядався двоокис азоту. Експериментально встановлено, що динамiка концентрацiї двоокису азоту в атмосферi типової мiської конфiгурацiї має фрактальну структуру, що залежить вiд мiсць контр- олю забруднення. При цьому для структур характерно наявнiсть елементiв перiодичної i екстремальної тополо- гiй з рiзкими змiнами динамiки. Встановлено, що модифiко- ванi мiри характеризують особливостi конкретних струк- тур i дозволяє виявляти не тiльки явнi, але й прихованi небезпеки забруднення атмосфери. В даному експериментi динамiка модифiкованих мiр змiнюється вiд нуля до 0,78 од. Показано, що максимальнi значення мiр належать iнтер- валу спостереження, який визначається 12-36 вiдлiками. Встановлено, що в розглянутих пунктах контролю поточ- нi концентрацiї двоокису азоту перевищували граничнi кон- центрацiї в 2,75-4,5 разiв, а допустимi максимально разовi концентрацiї - в 1,3-2,1 рази. Визначено, що рiзкi змiни в динамiцi модифiкованих мiр можуть служити iндикато- ром не тiльки явної, а й прихованої небезпечної забруднено- стi атмосфери мiст.