Atmosphere, Vol. 15, Pages 1020: A Deep Forest Algorithm Based on TropOMI Satellite Data to Estimate Near-Ground Ozone Concentration

การประเมินความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินด้วยอัลกอริทึม Deep Forest จากข้อมูลดาวเทียม TropOMI

โอโซน (O₃) เป็นก๊าซที่มีความสำคัญทั้งในชั้นสตราโตสเฟียร์และโทรโพสเฟียร์ ในขณะที่โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ช่วยปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลต โอโซนใกล้พื้นดินกลับเป็นมลพิษทางอากาศที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์และสิ่งแวดล้อม การวัดและประเมินความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินจึงเป็นเรื่องสำคัญที่นักวิจัยทั่วโลกให้ความสนใจ

ข้อมูลดาวเทียม TropOMI และการประยุกต์ใช้

ดาวเทียม TropOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) เป็นเครื่องมือที่พัฒนาขึ้นเพื่อตรวจสอบองค์ประกอบของบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ โดยเฉพาะการวัดก๊าซต่าง ๆ เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO₂), คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO), และโอโซน (O₃) ข้อมูลจาก TropOMI มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง (3.5 x 7 กม.) ทำให้สามารถวิเคราะห์การกระจายตัวของมลพิษทางอากาศได้อย่างแม่นยำ

อัลกอริทึม Deep Forest คืออะไร?

Deep Forest เป็นอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่อง (Machine Learning) ที่พัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหาการจำแนกข้อมูลที่มีความซับซ้อนสูง โดยอัลกอริทึมนี้ใช้โครงสร้างแบบต้นไม้หลายชั้น (Multi-layer Forest) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ข้อมูล งานวิจัยล่าสุดได้นำ Deep Forest มาใช้ในการประเมินความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินจากข้อมูลดาวเทียม TropOMI

ผลการวิจัยที่น่าสนใจ

จากการศึกษาพบว่า อัลกอริทึม Deep Forest สามารถประเมินความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินได้อย่างแม่นยำ โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย (Mean Absolute Error) ต่ำกว่า 5% เมื่อเทียบกับการวัดจากสถานีตรวจวัดภาคพื้นดิน นอกจากนี้ ยังพบว่าความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในเขตเมืองใหญ่ที่มีการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NO_x) สูง

ข้อมูลสถิติที่น่าเหลือเชื่อ

• โอโซนใกล้พื้นดินเป็นสาเหตุของโรคระบบทางเดินหายใจในประชากรกว่า 1 ล้านคน ทั่วโลกทุกปี
• ความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดินในเขตเมืองใหญ่เพิ่มขึ้นเฉลี่ย 2-3% ต่อปีในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา
• ข้อมูลจาก TropOMI ช่วยลดเวลาในการวิเคราะห์ข้อมูลโอโซนจากเดิมที่ใช้เวลา หลายสัปดาห์ เหลือเพียง ไม่กี่ชั่วโมง

ตารางแสดงความเข้มข้นของโอโซนในเมืองใหญ่

เมือง	ความเข้มข้นโอโซน (ppb)	แนวโน้ม
กรุงเทพฯ	45	เพิ่มขึ้น
โตเกียว	50	คงที่
นิวยอร์ก	55	เพิ่มขึ้น

Fun Fact เกี่ยวกับโอโซน

โอโซนใกล้พื้นดินไม่ได้มีแต่โทษเสมอไป ในปริมาณที่เหมาะสม โอโซนสามารถใช้ฆ่าเชื้อโรคในน้ำและอากาศได้ แต่หากมีความเข้มข้นสูงเกินไป จะกลายเป็นมลพิษที่อันตรายต่อสุขภาพ

สรุป

การนำอัลกอริทึม Deep Forest มาใช้ร่วมกับข้อมูลดาวเทียม TropOMI ถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาวิธีการประเมินความเข้มข้นของโอโซนใกล้พื้นดิน ด้วยความแม่นยำและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ข้อมูลเหล่านี้จะช่วยให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องสามารถวางแผนจัดการมลพิษทางอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

#โอโซน #มลพิษทางอากาศ #DeepForest #TropOMI