Беспокойство по поводу загрязнения и его влияния на погодные условия продолжает расти — но что, если экстремальные погодные явления также влияют на загрязнение?
Исследователи из Техасского университета A&M используют искусственный интеллект для отслеживания загрязнения, вызванного аварийными выбросами химических веществ после стихийных бедствий. Более глубокое понимание взаимосвязи между стихийными бедствиями и незапланированными выбросами химических веществ может помочь исследователям и политикам прогнозировать и, надеюсь, предотвращать загрязнение в будущем.
Результаты исследования изложены в недавно опубликованной статье в журнале Process Safety and Environmental Protection.
«В этом исследовании мы стремились понять, как климатические экстремумы повышают вероятность чрезмерных промышленных выбросов», — сказал доктор Циншэн Ван, профессор химического машиностроения в Техасском университете A&M. «Это понимание закладывает основу для инструментов прогнозирования, позволяющих регулирующим органам и операторам предвидеть технологические аварии, вызванные стихийными бедствиями».
Стихийные бедствия и химические выбросы
Событие, связанное с аварийными выбросами химических веществ, — это незапланированный выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Сильные погодные явления часто становятся причиной таких событий, причём некоторые погодные условия приводят к большему количеству инцидентов, чем другие.
Например, инцидент, связанный с аварийными выбросами химических веществ, произошёл в августе 2017 года после того, как паводковые воды от урагана Харви вывели из строя рефрижераторные прицепы на перерабатывающем предприятии. В результате более 350 000 фунтов химикатов разложились и сгорели, что привело к неожиданному загрязнению.
Исследователи использовали искусственный интеллект для анализа отчётов о химических выбросах и данных о погоде, собранных в районе Хьюстона за последние 20 лет.
Результаты показывают, что осадки и молнии являются двумя основными предикторами инцидентов, связанных с химическими выбросами, и, следовательно, повышенного загрязнения. Наводнения, связанные с сильными дождями или ураганами, приводят к сбоям в работе оборудования, а вызванные молнией перебои в электроснабжении — к аварийному сжиганию.
«Молния и осадки — это не просто пункты прогноза погоды; это ведущие индикаторы всплесков загрязнения», — сказал Хаоюй Ян, доктор философии в области химического машиностроения в Техасском университете A&M.
Подготовка к условиям, ведущим к химическим выбросам
Оснащённые знаниями о том, что молния и осадки являются наиболее вероятными погодными факторами, которые могут привести к инцидентам, связанным с химическими выбросами, исследователи и местные чиновники могут быть лучше подготовлены к этим условиям и даже находить способы их предотвращения.
Это может привести к более чистому воздуху и повышению защиты здоровья граждан. Прогнозирование «дней высокого риска» позволяет агентствам выдавать ранние предупреждения и снижать воздействие на население канцерогенов и прекурсоров смога, выделяемых во время инцидентов, связанных с химическими выбросами.
Выявление тенденций может также поддержать реализацию научно обоснованной политики. Количественная оценка рисков, связанных с молнией и осадками, поддерживает целевые модернизации, такие как резервное питание и защита от наводнений на предприятиях, расположенных вблизи населённых пунктов. Это может повысить готовность к чрезвычайным ситуациям и устойчивость сообщества.
«Мы обнаружили, что сила корреляции между климатическими явлениями со временем меняется, что намекает на повышение промышленной устойчивости, возможно, благодаря модернизациям после Харви», — сказал Ян. «Это ослабляет ранее сильные климатические сигналы в последующие годы исследования. Определение изменений в данных с течением времени является приоритетом для будущих исследований».
Это исследование является результатом сотрудничества между кафедрой химического машиностроения Арти Макферрина и кафедрой географии Техасского университета A&M. Ян — первый автор, а соответствующий автор — доктор Циншэн Ван. Соавторы включают доцента кафедры географии доктора Лэй Цзоу и доктора философии в области химического машиностроения Чи-Ян Ли.
Эта работа является одним из аспектов инициативы Climate-LEAD («Влияние климата на локальные экологические различия в условиях перегруженности общин Техаса вдоль побережья Мексиканского залива»). Группа доктора Вана по обеспечению безопасности процессов объединилась с климато-геопространственной лабораторией доктора Цзоу, чтобы объединить данные о промышленных инцидентах с метеорологическими записями высокого разрешения. Выпускники-исследователи Ян и Ли присоединились к ним благодаря своим исследованиям в области аналитики рисков, связанных с технологическими рисками, вызванными стихийными бедствиями.
Предоставлено Колледжем инженерии Техасского университета A&M.