A model inter-comparison exercise in Belgium – determination of best large scale concentration maps Bino Maiheu(*) Nele Veldeman, Koen De Ridder, Dirk.

Slides:



Advertisements
Verwante presentaties
Nieuw tijdschrift voor praktijkonderzoek Onder auspiciën van de NOSMO.
Advertisements

Plan.be Armoede, vergrijzing en economische context: basiscijfers 1 Uiteenzetting: Michel Englert Adviseur bij het Plan Auteurs:Greet De Vil, Michel Englert,
Accessible Instructional Materials. § Discussion: Timely access to appropriate and accessible instructional materials is an inherent component.
Chapter 9. Understanding Multivariate Techniques
Usage of spatial audio for coordination of simultaneous interaction and feedback Sven Volders Promotor: Prof. dr. Karin Coninx Co-promotor: Prof. dr. Kris.
Theory of Change-evaluatie: weten is méér dan meten
Deltion College Engels B1 Schrijven [Edu/004]/ subvaardigheid lezen thema: reporting a theft can-do : kan formulieren waarin meer informatie gevraagd wordt,
MIRA-infodag studies luchtkwaliteit 5 april 2011
Validatie en kwalificatie van een temperatuur gecontroleerde Supply Chain Gert-Jan van Diest IGZ Congres - De Nieuwe GDP Guideline Nieuwegein, 2 september.
EUROCITIES-NLAO is supported under the European Community Programme for Employment and Social Solidarity (PROGRESS ). The information contained.
Deltion College Engels B1 Gesprekken voeren [Edu/006] thema: Look, it says ‘No smoking’… can-do : kan minder routinematige zaken regelen © Anne Beeker.
IR pictures Hoe goed is jouw woning?. How to assess the energetic quality of a dwelling? To know = to measure But: “De spreiding in het gasverbruik van.
Deltion College Engels B2 En Spreken/Presentaties [Edu/006] Thema: My favourite recipe… Can-do : kan veel zaken binnen het eigen interessegebied duidelijk.
Deltion College Engels C1 Spreken [Edu/002] thema: A book that deserves to be read can-do : kan duidelijke, gedetailleerde samenvatting geven van een gelezen.
Deltion College Engels B1 En Spreken/Presentaties [Edu/006] Thema: “The radio station“ can-do : kan een publiek toespreken, kan verzonnen gebeurtenissen.
Deltion College Engels B2 Lezen [Edu/003] thema: Topical News Lessons: The Onestop Magazine can-do: kan artikelen en rapporten begrijpen die gaan over.
Deltion College Engels B2 Gesprekken voeren [Edu/009] thema: ‘We’d better go to…’ can-do : kan in vertrouwde situaties actief meedoen aan discussies over.
Deltion College Engels B2 Schrijven [Edu/005] thema: Writing a hand-out can-do: kan een begrijpelijke samenvatting schrijven © Anne Beeker Alle rechten.
Criteria for Invasive management Acute Coronary Syndromes (ACS) in patients presenting without persistent ST-segment elevation Eduard van den.
--1-- An exploration of synchronization solutions for parallel short-range optical interconnect in mesochronous systems Harald Devos.
Deltion College Engels B2 Gesprekken voeren [Edu/007] thema: ‘With this mobile you can…’ can-do : kan op betrouwbare wijze gedetailleerde informatie doorgeven.
Sociale ongelijkheid in het leerplichtonderwijs, met specifieke aandacht voor het secundair onderwijs Studiedag VFO/SSL - 22 november Jan Van Damme,
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Semantic Web and Library Applications Workshop Presented by Luit Gazendam.
Spelen Instructions: 1) Verdeel klas in teams. 2) Stel een vraag aan een team. 3) Bij een goed antwoord mag er aan het rad gedraaid worden. 4) Typ het.
Hypnose bij het prikkelbare darmsyndroom
Minor Project- en Programmamanagement
Referentievlakken in de Noordzee zowel een nationaal als internationaal verhaal.
Titeldia ENTRADA: The Impact of a TTL Change at the TLD Level Maarten Wullink| DNS-OARC Spring 2016 workshop March 31 st 2016.
De incidentie-trend van dementie Analyse van Nederlandse eerstelijns data Emma F. van Bussel PhD student en huisarts in opleiding.
The Research Process: the first steps to start your reseach project. Graduation Preparation
Association between Advanced Glycation End products
DOELEN VAN W&T ONDERWIJS
Van BiSL naar BiSL Next Lucille van der Hagen
Justian Knobbout Promovendus bij het lectoraat Digital Smart Services
Mylène Böhmer, Promovendus Marlies Valstar, AVG, PhD
Key Process Indicator Sonja de Bruin
‘Analysis of Dutch urban mobility policy’ Dutch plans SUMP proof?
Student: Christof Dolphens Mentor: Dr. Jomjai Peerapattana
Sector, Firm Size and ICT investments
Microbial ecology of high-rate versus conventional activated sludge: environmental and operational parameters shape microbial structure, co-occurrence.
Luchtvervuiling zwangerschap
SDI from a technological perspective: Architecture
Werkwijze Hoe zullen we als groep docenten te werk gaan?
De taaltaak
Moving objects in a geo-DBMS
Direct NO2 emissions: the state of knowlegde and consequences
Moving objects in a geo-DBMS
Sessie: Structurele evaluatie voor adaptief beleid
<Typ titel via Beeld, Koptekst en voettekst, Koptekst>
VOS-identificatie en kwantitatieve bepaling d.m.v. gaschromatografie
Introduction of second Rijkswaterstaat Pilot Asses further improvements of the HIJ barrier in relation to system of HIJ Welcome, my name is Pim Neefjes.
What is ProRail’s Life Cycle (cost) Management?
Utrecht Attractive and Accessible: Focus on the User
Disclosure belangen NHG spreker
De computer weet het beter
ACTION RESEARCH MODULE 14: COHORT 2 YEAR 3.
R&D Satellite Accounts in the Netherlands OECD-NAWP 3-5 October 2007
Rob Heyman and Ilse Mariën
Who knows something about scenarioplanning?
Dynamic Architecture What about you?
Assignment: calling for a meeting about internet use at work
Welcoming Remarks Dick Both, Netherlands
UGlobe Utrecht University, 9 March 2018
Meaning maning by public leaders in times of crisis
Fred Langeweg Deputy Director MNP
VOS-identificatie en kwantitatieve bepaling d.m.v. gaschromatografie
Waarde van duurzame energiesystemen
GIRLS OUTPERFORMING BOYS IN LISTENING AND READING SKILLS
Leerlingen zeiden: “Je MOET hem loslaten
June 2019 | Budapest | CoE Youth centres Platform meeting
Transcript van de presentatie:

A model inter-comparison exercise in Belgium – determination of best large scale concentration maps Bino Maiheu(*) Nele Veldeman, Koen De Ridder, Dirk Lauwaet, Peter Viaene, Felix Deutsch, Nele Smeets, Stijn Janssen 6th FAIRMODE Plenary and Workshop – Antwerp, Belgium (*) email: bino.maiheu@vito.be

Outline Mission statement Producing yearly large scale concentration maps for Belgium/Flanders Brief overview of modelling techniques RIO geospatial interpolation model AURORA deterministic model AURORA + data assimilation (VL)-OPS Qualitative comparison Temporal validation Spatial validation Application of the JRC Delta-tool, comparison v1 and latest version

Mission statement : why ? What are the best large scale concentration maps for Flanders/Belgium ? Env. impact assessments -> background concentrations Communication : the air quality map for Flanders/Belgium ? Harmonisation & optimization of resources different environmental administrations Boundary conditions : different application domains Operational mapping Scenario (e.g. long term prognoses) analysis Exposure assessment

Mission statement : how ? Elaborate validation excercise : qualitative, quantitative PM10 (58 stations), PM2.5 (34 stations), NO2 (67 statoins)and O3 (39 stattions) all except traffic Different aspects Temporal (where possible)/ spatial Sensitivity studies e.g. spatial correlation Norm exceedances (e.g. PM10 > 50 µg/m3) Impact of calibration/correction methods in deterministic modelling Data assimilatoin Bias correction Spatial resolution 4x4 km2, reference year 2009

Modelling techniques : RIO Geospatial Interpolation : RIO v3.4 Land use regression + Ordinary Kriging of the residuals Janssen, S. et al. Spatial interpolation of air pollution measurements using CORINE land cover data, Atmospheric Environment, 42(20), 4884–4903 …

Modelling techniques : AURORA Detailed vertical structure : higher resolution For urban air quality (~1 km) Deterministic modelling AURORA emissions meteorology boundary cond. 3-D hourly gridded concentration diff. adv. chem. dep. Van de Vel, K., et al., 2009. Environmental Monitoring and Assessment 165, p665.

AURORA+ Hourly OI interpoleert modelwaarden naar positie meetstations gecorrigeerde concentratie (‘analyse’) verschil tussen geobserveerde en gemodelleerde waarde niet-gecorrigeerde gemodelleerde concentratie gain matrix: spreidt de model-vs-obs verschillen naar alle roostercellen v/h model model error covariance matrix observational error (co-)variance matrix

Qualitative comparison rio 09 aur bias ortho oi kf ops inzetbaarheid assessment + scenario ± domein BE VL resolutie temporeel uurlijks jaarlijks ruimtelijk - gridcel 3-4km 1-10km 1km ruimtelijk - receptor - input data metingen emissies meteo randvwn output data polluenten PM10; PM2.5; NO2; O3 PM10; PM2.5; NO2 tijdreeksen depositie performantie Rekentijd +++ + +

Validation indicators Spatial & temporal validation RMSE, R2, BIAS, target plots (cmp v1) : timeseries/distribution But also : QQ plots (temporal) PM10 exceedances of 50 µg/m3 : FFA, FCF, RPE Use JRC DELTA as well !

Results temporal validation NO2

Results temporal validation PM10

PM10 exceedance indicators FCF FFA ? RPE

What model has best temporal characteristics ? Conclusion : RIO best, data assimilation method needed to calibrate aurora, simple land use regression scheme > OI + deterministic model ! Ideally : MCA -method assigning importance weights to each statistical indicator for different applications : Assessement : target indicators, bias, RMSE Exceedance mapping : FFA, FCF, RPE Here : simple score assignment 10 points : winner 5 points : median over models Rescale & add MODEL ZONE rio rio09 aur auroi aurkf aurbias PM10_MEDIAN_STATION_BIAS 9.28 8.94 0.00 1.06 10.00 PM10_MEDIAN_STATION_RMSE 9.79 5.98 4.02 3.38 PM10_MEDIAN_STATION_TCOR 9.84 6.11 3.89 0.87 PM10_MEDIAN_STATION_TARGET 9.92 5.32 3.43 4.68 PM10_MEDIAN_STATION_QQID 9.02 0.11 1.58 2.40 7.60 SCORE : 47.93 48.86 18.99 14.79 26.54 MODEL ZONE rio rio09 aur auroi aurkf aurbias PM10_MEDIAN_STATION_FFA 7.10 6.46 0.00 10.00 3.54 1.78 PM10_MEDIAN_STATION_FCF 2.93 7.07 PM10_MEDIAN_STATION_QQID 9.02 0.11 1.58 2.40 7.60 PM10_MEDIAN_STATION_RPE 9.22 0.78 9.73 SCORE : 36.12 35.67 11.58 9.66 26.18 MODEL ZONE rio rio09 aur auroi aurkf aurortho aurbias NO2_MEDIAN_STATION_BIAS 8.36 9.29 0.02 10.00 2.75 5.00 3.74 NO2_MEDIAN_STATION_RMSE 0.00 7.25 4.08 3.47 NO2_MEDIAN_STATION_TCOR 9.90 6.33 1.54 3.27 NO2_MEDIAN_STATION_TARGET 9.54 6.87 4.50 2.71 NO2_MEDIAN_STATION_QQID 7.78 4.23 4.37 5.82 SCORE : 46.13 43.73 4.25 40.44 16.33 17.09 22.83

Results spatial validation NO2

Results spatial validation PM10

Robustness spatial correlation Test for robustness of spatial correlation ? Progressively leave out stations with worst BIAS

Summary spatial validation MODEL ZONE rio rio09 aur auroi aurorth aurbias PM10_SPATIAL_CORR 9.79 10.00 3.81 6.19 3.54 1.31 PM10_SPATIAL_DSLOPE 6.50 7.26 1.92 3.50 1.77 PM10_SPATIAL_MEDERR 5.40 4.60 0.00 9.14 3.92 PM10_SPATIAL_RMSE 8.00 7.14 2.86 SCORE : 31.70 29.85 5.73 25.97 17.46 15.95 MODEL ZONE rio rio09 aur auroi aurorth aurbias NO2_SPATIAL_CORR 10.00 9.72 4.21 5.79 3.39 3.83 NO2_SPATIAL_DSLOPE 4.18 6.10 0.00 5.82 NO2_SPATIAL_MEDERR 7.35 9.89 2.65 NO2_SPATIAL_RMSE 9.34 6.42 3.58 2.88 SCORE : 31.5 39.1 13 22.1 6.97 15.2 Comparision RIO/AUR-OI : fair ? JRC DELTA v3.2 !

JRC DELTA Results target plots : PM10 JRC Delta v1 JRC Delta v3.2 AURORA AURORA + OI RIO

JRC DELTA Results target plots : NO2 JRC Delta v1 JRC Delta v3.2 AURORA AURORA + OI RIO

General conclusions Simple geospatial interpolation model using land cover information outperforms deterministic modelling approaches for Belgium Even with data assimilation techniques ! Correction technique raw output determinisitc model : OI In harmonised approach still need for deterministic modelling Scenario assessement Prognoses Apply differences between scenario/base run with deterministic model to RIO maps RIO results in JRC delta tool largely fall within the RMSEU < 0.5 region But : more stringent requirements for data-assimilated techniques ! RMSEU for PM10 mostly dominated by R, whereas NO2 mostly by SD Consistent for both modelling approaches Inclusion of uncertainty in delta tool appears not to change the conclusion : RIO outperforms AURO+OI Discussion point : treatment of data assimilation/geospatial interpolation models in delta tool

Backup slides

Temporele validatie Validatie statistieken op tijdsreeksen van stations Gepaarde uurlijkse observatie/model waarden Usual suspects : RMSE, BIAS, R2 , Geavanceerdere : (CRMSE), Target indicator/plot, QQ plot, QQID Overschrijdingsindicatoren (PM10 - da): RPE, FFA, FCF Analyse apart per zone : Vlaanderen, Wallonië, Brussel & België Geen OPS resultaten : enkel jaargemiddelde

Hoe kwantificeren ? : QQID Om te kwantificeren tot welke concentraties de QQ plot de x=y lijn blijft volgen : QQID. Wat experimentele index (©Bino), waarschijnlijk betere manieren om dit te doen… Neem residu van de QQ plot t.o.v. de x=y lijn Normaliseer de model & observatie quantielen op het 99ste percentiel Bepaal waar de model quantielen onder de 10% van het 99ste percentiel duiken (zowel vanaf lage waarden -> groene lijn, als hoge waarden -> rode lijn) Minimum van beide is de QQID

Kwantitatieve vergelijking : scores Scores gebaseerd op de mediaan van een statistische indicator over alle stations in een bepaalde zone (België, Vlaanderen, … ) Berekeningswijze scores : 10 punten voor best scorende model 5 punten aan de mediaan van een validatie statistiek over alle modellen, e.g. de mediaan RMSE over alle modellen Op basis hiervan worden de indicatoren geschaald tussen 0 en 10 Resulterende scores lager dan 0 worden op 0 gezet. Uiteindelijke winnaar is het model met de meeste punten over een aantal statistische indicatoren. We nemen als basisset : BIAS, RMSE, TARGET, Temporele R2 en de QQID. Voor PM10 vergelijken we ook FFA, FCF, QQID en RPE. AUR_ortho weggelaten voor PMx wegens op het zicht reeds weinig zinvol