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大気質スケールとは何か
国や地域ごとに大気質指数が定義されており、元データがわかりやすい段階別評価に分類されています。これらの指標により、汚染レベルと関連するリスクの有無を簡単に特定できます。
国や地域ごとに、汚染や健康に関する考慮事項に基づいたさまざまな尺度で大気質が報告されます。世界中で使用されているローカル指標には、さまざまなものがあります。たとえば、オーストラリアには数字ベースのシステムを使用している州と、カテゴリベースのシステムを使用している州があります。カナダ、米国、日本は欧州環境機関と同様に、個別の大気質指数を定義しています。
大気汚染が進行すると、公衆衛生のリスクが高まります。これは、子どもや高齢者など、高リスクの人たちに特に影響します。大気質が良好ではない場合、政府機関は通常、屋内および屋外での活動に関連した健康に関する推奨事項を提供します。
大気質指数の計算方法
大気質指数（AQI）はさまざまな政府組織において、大気質を国民に伝える方法として採用されています。AQI は、さまざまな汚染物質のレベルを、わかりやすい方法で 1 つの指数に変換する手段です。
指数間の一般的な違いは次のとおりです。
- 汚染物質の数と種類: AQI は個々の汚染物質によって異なります。
- 平均化時間: 多くの公的な情報源は、特定の期間の平均測定値に基づいて報告しています。この期間は 1～24 時間まで幅があります。
- 汚染物質濃度のしきい値: それぞれの AQI で、さまざまな汚染物質の濃度レベルの危険性に対して、独自の解釈が適用されます。
- 主要な汚染物質: AQI では、曝露リスク、つまり現時点で人々の健康に最も悪影響を及ぼしている汚染物質をもとに、主要な汚染物質を定めています。AQI によって個々の汚染物質の危険性の解釈が異なるため、主要な汚染物質にも違いがあります。
屋外の汚染物質の中で最も一般的なものとその発生源
ローカルの大気質指数は、大気汚染物質の測定値に基づいています。測定される最も一般的な屋外の汚染物質は次のとおりです。
- 粒子状物質（PM）: 空気中に存在する小さな固体粒子や液滴。PM10 および PM2.5 は、それぞれ直径が 10 マイクロメートル未満および 2.5 マイクロメートル未満の粒子です。このような粒子は自動車、薪ストーブ、産業活動から発生します。火災や砂嵐により、高濃度の粒子状物質が発生する場合もあります。
- 二酸化窒素（NO2）: 市街地中心部の大気汚染の主な要因となる気体。自動車、産業活動、発電所、暖房設備から主に発生します。
- オゾン（O3）: 成層圏の気体。有害な紫外線や対流圏から私たちを保護してくれます。オゾンは太陽光、有機ガス、以下により放出される窒素酸化物の化学反応によって生成される有害な汚染物質です。
- 自動車
- 発電所
- その他のソース
- 二酸化硫黄（SO2）: 刺激臭のある有毒な気体。化石燃料を燃やす電気産業、石油精製所、セメント製造、火山から発生する場合があります。
- 一酸化炭素（CO）: 化石燃料を燃やす自動車や機械から生じる気体。
これらの汚染物質はすべて、高濃度になると健康に影響を及ぼします。詳しくは、世界保健機関（WHO）のウェブサイトをご覧ください。
大気質には何が影響を及ぼすか
大気質の測定は複雑で、次のような複数の要因の影響を受けます。
- 気象条件（風速、風向、相対湿度など）。
- 太陽放射照度
- 山火事およびその他の種類の火災
- 砂嵐および農地からの煤塵放出
- 産業活動と家庭からの排出
- 交通による排出
- その他の物理的 / 化学的な大気プロセス
ステーション ベースのソリューションに固有の項目
現在地周辺の大気質指数（AQI）がどのように選択されるか
大気質レベルは大気質ステーションの測定値に基づいて計算されます。Google では、お住まいの地域のすべてのステーションの地図を提供して、大気質情報をより包括的に把握できるようにしています。ただし、ステーションごとの大気質は異なる場合があります。また、現在地に最も近いステーションの AQI レベルが、必ずしも現在地の AQI レベルを反映しているわけではありません。Google は混乱を避けるために、現在地周辺にある特定のステーションの AQI レベルを地図ベースの方法で表示しています。
スペースの制約の都合上、一部の Google サービスでは単一のステーションの読み取り値が使用されます。その場合は、現在地に最も近いステーションの測定値に基づいて AQI 値が選択されます。
重要:
- 汚染物質の濃度は近距離でも異なることがあり、その結果大気質の測定値は現在地とステーションの所在地で大幅に異なる場合があります。
- 大気質データの報告において、短時間の遅延（12 時間）が生じることがあります。その場合に大気質が急激に変化すると、結果に影響する場合があります。
- モニタリング ステーションによっては、測定していない汚染物質もあります。こうした違いが原因で、報告される AQI（ステーションごとの値で、そのステーションで測定された汚染物質のみを反映する）と、実際の大気質に差異が生じる場合があります。
- 他のデータソースとの差異は、AQI の平均化時間によって生じる場合もあります。特に高レベルの汚染イベントの開始時や終了時には差が大きくなります。
煙プルームの意味
重要: その日の煙がまだ分析中である場合は、前日の煙の情報が表示される場合があります。煙プルームが表示されている場合でも、AQI が良好となる場合もあります。これは、煙プルームが地表面に到達せず、測定される大気質に影響を与えない場合に発生することがあります。
米国内における煙に関する詳細情報は、NOAA が提供する衛星データに基づいて提供されるものであり、Google 検索とマップで利用できます。
このデータには、中程度および高程度の煙密度に関する情報が含まれます。データが利用可能である場合は、大気質マップに煙プルームが表示されます。
大気質のデータソース
品質を維持するため、Google の大気質サービスはモニタリング ステーションのデータを反映しており、以下のソースから取得した情報がそのまま含まれています。
オーストラリア
- オーストラリア首都特別地域政府
- ビクトリア州環境保護庁（EPA）
- 南オーストラリア州環境保護庁（EPA）
- ニュー サウス ウェールズ州政府
- オーストラリア北部準州環境保護庁（EPA）
- クイーンズランド州政府
- 西オーストラリア州政府
ブラジル
チリ
インド
イスラエル
メキシコ
シンガポール
韓国
米国
モデルベースのソリューションに固有の項目
現在地周辺の大気質指数（AQI）がどのように選択されるか
Google では、大気質モデルを適用して、現在地の大気質を表示しています。
都市の大気質を確認する場合（「ロンドンの天気」など）、表示される大気質の測定値は、都市中心部などの現在地から離れた場所のものである場合があり、同じ都市にいたとしても、周囲の状況を正確に反映していない可能性があります。
現在地の AQI を取得するには:
- Google マップにログインします。
- 位置情報のヘッダーで [地域を選択] を選択します。
-
正確な現在地を使用するように位置情報を変更します。
Google の大気質モデルのデータソースは何か、それは常に正確か
Google の大気質モデルはマルチレイヤ アプローチ（フュージョン アプローチ）に基づいています。さまざまな入力ソースからのデータを組み合わせて、高度な方法で各レイヤの重み付けをするアプローチです。入力レイヤには次のものが含まれます。
- 政府の基準モニタリング ステーション
- 商用センサー ネットワーク
- グローバルおよび地域分散モデル
- 火煙および塵埃モデル
- 衛星情報
- 交通データ
- 補助情報（土地被覆など）
- 気象
Google のモデルでは、上記の最も一般的な汚染物質や、一酸化窒素（NO）、窒素酸化物（NOx）、場合によっては非メタン炭化水素（NMHC）を含めた濃度に基づいて、大気質指数を算出します。モデルは 500 m × 500 m のグリッドで計算されます。
政府または基準のモニタリング ステーションからの汚染物質データは、モデルにおける最も信頼できる情報として、ベースレイヤとなります。このモデルでは、世界中のモニターから収集された測定値に対して品質保証処理を行い、標準から外れた値を排除し、データの品質を高めています。測定時刻から公開まで長時間空いている場合は、ナウキャスト アルゴリズムに基づいて公開時点の汚染物質の濃度が計算されます。
モデルの制限事項
Google のモデルで使用される情報の各レイヤには関連するエラーが存在しますが、Google のアプローチでは、モデルがさまざまなソース間で相互に検証し合うため、全体のエラーは大幅に削減されています。ただし、どのモデルにも例として次のようなエラーがあります。
- 大気質データで短時間の遅延（1～2 時間）が生じる場合があります。
- 地域のイベント（例: バーベキュー、家の火災）は、モデルでは検出されません。
- 場合によっては、現在地から数マイル離れた場所の煙がモデルに示されることがあります。
- メキシコとカナダでは、火煙により特定の時間帯に AQ データの遅延が発生することがあります。
モニタリング ステーションの大気質指数値が、Google で表示される値と異なるのはなぜか
以下の理由により、政府のモニタリング ステーションの大気質指数値と Google の大気質指数値は異なる場合があります。
- すべての政府のステーションであらゆる種類の汚染物質を測定しているわけではありません。
- 政府のモニタリング ステーションのデータ報告では遅延が生じることが頻繁にあり、大気質の急激な変化が反映されていない場合があります。
- 政府のモニタリング ステーションは、ステーションが設置されている場所で発生していることのみを測定しています。
例 2 の Google のモデルは、複数のデータソースを考慮して、ステーションが設置されている場所の大気質について、次の 6 種類すべての汚染物質をリアルタイムで予測します。
- 地上オゾン（O3）
- PM2.5
- PM10（塵埃の発生など）
- 一酸化炭素（CO）
- 二酸化硫黄（SO2）
- 500 m グリッド解像度の二酸化窒素（NO2）
例 1: モニタリング ステーションでは地上オゾン（O3）のみを測定するため、塵埃（PM10）の発生時でも良好な大気質と表示される場合があります。一方、Google のモデルには PM10 が含まれているため、劣悪な大気質と表示されます。
例 2: モニタリング ステーションですべての汚染物質を測定している場合、Google とステーションで表示される主要な汚染物質（オゾンなど）は同じですが、Google では大気質指数が 200 と示され、ステーションでは 150 と示される場合があります。オゾンは 1 日を通して変化するため、2 時間前に測定された値が Google のリアルタイムの予測値と一致しない可能性があります。
Google が示す大気質が、私が使用している（または最も近くにある）商用センサーの大気質と一致していないのはこれはなぜですか？
報告対象の汚染物質の数
商用センサーのほとんどで報告されているのは PM2.5 と PM10 のみですが、Google は地上オゾン（O3）、PM2.5、PM10、一酸化炭素（CO）、二酸化硫黄（SO2）、二酸化窒素（NO2）を含む、複数の汚染物質の大気質を報告しています。なお、商用センサーのほとんどで、粒子が大きいほど性能が低下します。つまり、このようなセンサーで使用されている光学的手法の限界により、PM10 の測定値の信頼性は非常に低い可能性があります。
環境的な要因
相対湿度または気温が高いなどの外部環境要因により、商用の光学センサーの測定値が影響を受ける場合があります。
また、センサーの位置も測定値に大きな影響を及ぼします。広いエリアには影響しない局所的な汚染の影響を受ける可能性があります。
Google のモデルでは、商用センサーからの測定値を取り込み、無効な測定値を特定して削除しています。
変換プロセスの影響
多くの商用センサーでは、PM2.5 の測定において「数量ベース」方式が採用されていますが、大気質情報の報告に使用される標準形式は「質量ベース」です。
政府のモニタリング ステーションと Google のモデルでは、デフォルトで「体積あたりの質量」を単位として報告しています。この変換には、粒子の密度（煙や塵など）情報が必要となります。この変換によって、政府のモニターおよび Google のモデルと比較した場合に、大きな差異が生じる可能性があります。
平均化時間
商用センサーのネットワーク プロバイダによって、表示するデータの平均化時間が異なります。Google では、汚染物質の濃度と AQI を 1 時間単位で計算しています。また、それぞれの AQI にも国ごとに独自の平均化時間があり、通常は短くても 1 時間、ほとんどの場合数時間となります。たとえば、煙による汚染が突然増加した場合、商用センサー プロバイダのウェブサイトでは 10 分ごとの平均値に基づいて劣悪な大気質と表示される一方で、Google では 1 時間ごとの平均値（この場合、汚染物質が増える前の期間が含まれるため、より低い値となります）と、健康への影響を反映した、より長期間の平均に基づく公式の AQI 値を表示します。
ヒント: 商用センサー ネットワークは Google のモデルに含まれていないため、異なる結果が表示されることがあります。
Google の大気質情報が他のプロバイダと異なるのはなぜか
大気質指数の違い
国や地域によって、異なる尺度に基づいて異なる目的で大気質指数を使用しています。プロバイダを比較する場合は、同じ「大気質の定義」を使用したレポートを比較することが重要です。
たとえば、一部のプロバイダは 1 時間ごとの米国 AQI を使用している一方で、設定された米国 AQI（例: 24 時間の平均 PM2.5）または AirNow 指数を使用しているプロバイダもいます。
報告方法と測定方法の違い
プロバイダによって大気質の測定方法に違いがあり、これが最終的な結果に影響しています。
一部のケースでは、大気質データは測定値に基づいていますが、商用センサーを使用しているプロバイダもいれば、モデルを使用しているプロバイダもいます。
Google は、世界中のモニタリング ステーションからの情報を以下の情報と組み合わせています。
- 商用センサー情報
- 衛星データ
- 天候
- 交通状況レポート
- 山火事
- 土地被覆情報
大気質データ報告時の集計時間はプロバイダによって異なる場合があるため、同じ場所でもプロバイダが異なれば、報告される汚染物質や指数の値に時間差の影響が生じる可能性があります。
汚染物質が存在しているにもかかわらず、Google では良好な大気質と表示されているのはなぜか
Google に表示される大気質の情報は、周辺で確認できることや臭いとは必ずしも一致しません。通常、いくつかの原因が考えられます。
- 人間の鼻は特に悪臭に敏感です。大気質が健康の観点からは十分に安全とみなされている場合でも、非常に低い濃度の煙のガスなど、特定の種類の汚染物質の臭いがすることがあります。揮発性有機化合物（VOC）による大気汚染は顕著な臭いがしますが、政府のモニタリング ステーションでは測定されず、Google の大気質レポートにも含まれません。
- 視認性に影響する煙は、地上レベルでは検出できない場合でも、高地では確認されることがよくあります。
詳しくは、Google モデルの制限をご覧ください。
視界が良好であるにもかかわらず、Google では劣悪な大気質と表示されているのはなぜか
砂嵐や山火事の煙など、一部のタイプの汚染は目に見えますが、大気汚染の多くは肉眼では確認できません。これは外を見るだけで晴れ、雨、風などを確認できる天候と大気汚染が根本的に異なる点の一つです。
たとえば、「晴天」効果とも呼ばれる高濃度のオゾンは、発生に太陽光が必要で、高地（山頂など）で晴れた日に発生する場合があります。
別の理由として、大気質のヘルプで説明したモデルの制限が考えられます。
Google のレポートが米国の AirNow と異なるのはなぜか
AirNow のメイン ウェブサイトと AirNow Fire and Smoke Map は、米国で大気質の公式情報源として最も活用されているものの 2 つです。
AirNow と Google の大気質レポートには、いくつかの重要な違いがあります。
- モニタリング対象汚染物質の数: Google は米国 EPA と連携して、AirNow のウェブサイトに掲載されている汚染物質よりも多くの汚染物質を網羅しています。
- Google はより多くのデータソースを使用しています。
- Google は非常に地域を絞った情報を報告しているのに対し、AirNow は広域を対象に最も悪い値を報告しています。
- Google と Air Now では大気質指数（AQI）に違いがあります。
| AirNow | AirNow Fire and Smoke Map | ||
| データソースと手法 |
モニタリング ステーションと地域内で最も悪い測定値に基づく補間モデル |
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さまざまな入力データ、モデル、異なる時間および空間予測アルゴリズム:
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| モニタリング対象の汚染物質 |
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粒子状物質（PM2.5） |
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米国には、大気質指数（AQI）を算出する公式な方法が 2 つあります。
- 米国 EPA の AQI は長期間の曝露量を計算し、6 種類の汚染物質を対象としています（以下の表を参照）。
- ナウキャストは任意の特定の時間における 1 日の AQI の概算に使用されます。現在の状況を示すことによって、人々が必要に応じて屋外での活動と曝露を避け、健康を保護するための行動をとれるようにしています。ナウキャストでは、現在の状況のマップをユーザーが実際に見たり経験したりしている状況に、より正確に合わせられます。オゾン、PM2.5、PM10 について、よりタイムリーな情報を提供するために使用されます。
Google が米国で AQI を報告する際には、2 つの指数を組み合わせています。
米国の公式の AQI と Google の AQI の比較
以下は、米国における異なる AQI アプローチを並べて比較できるように、詳細をまとめたものです。
| 米国 AQI | AirNow ナウキャスト | Google のハイブリッド米国 AQI | |
| 汚染物質の数 |
6 種類の汚染物質
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3 種類の汚染物質
|
6 種類の汚染物質
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考慮される期間 |
対象となる平均化期間は汚染物質によって異なります。たとえば、オゾンは 8 時間の平均曝露レベルと 1 時間の曝露範囲に基づいて計算されます。 PM2.5 は 24 時間の平均曝露レベルに基づいて報告されます。 |
AirNow ナウキャストの平均化手法では、直近の数時間により重きを置き、火災の煙や砂塵嵐による大気汚染レベルの急激な変化をより明確に反映しています。 米国 AQI と比較して平均化時間が短く、たとえば直近の 12 時間が考慮されています。 |
Google は粒子状物質（PM10 と PM2.5）に AirNow ナウキャストの平均化手法を採用し、直近の数時間と急激な変化に重きを置いています。 一方で、ナウキャストよりも多くの汚染物質について報告を行っています。Google では他の汚染物質（O3、NO2、SO2、CO）の平均値を取得して計算し、米国の AQI 形式に変換しています。 |
大気質のデータソース
Google の大気質モデルには、以下の情報源からの情報が含まれています。
グローバル データソース
- PurpleAir による低コストのセンサーデータ。
- コペルニクス大気監視サービスの修正済み情報。
- コペルニクス グローバル土地被覆の修正済み情報。
- 英国気象庁 - Open Government Licence v3.0 の認可を受けた公共部門の情報。
- CC-BY-2.5 DK の認可を受けた欧州 EEA の情報。
ベルギー
- 修正済みの IRCEL - CELINE の情報。認可情報はこちらをご覧ください。
カナダ
- OpenMB Information and Data Use Licence（Manitoba.ca/OpenMB）の認可を受けたマニトバ州政府からの情報。
- Open Government Licence - Ontario バージョン 1.0 の認可を受けた情報。
デンマーク
- DCE - National Center for Miljø og Energi。このデータは品質管理されていない元データです。
フィンランド
フランス
- ペイ ド ラ ロアール: データソース: Air Pays de la Loire。
- Geo D'Air。
ドイツ
- ドイツ環境庁の修正済み情報が含まれています。変更が加えられています。
ガーンジー
- © Crown 2023 copyright Defra（uk-air.defra.gov.uk）。
イタリア
- ヴェネト州。認可情報はこちらをご覧ください。
アイルランド
- 環境保護庁（EPA）: https://www.epa.ie/、https://airquality.ie/。
- 認可情報はこちらをご覧ください。
日本
- そらまめの修正済み情報。
メキシコ
- メキシコシティ政府環境局が公開している大気質情報は、Atmospheric Monitoring Network とメキシコ盆地首都圏にあるモニタリング ステーションから取得した情報をもとに作成され、大気質総局大気質モニタリング局（SEDEMA）によって運営 / 管理されています。この情報は一般公開されており、品質プロセスによって変更される可能性があります。第三者がこの情報を公開または使用する場合は、その者が責任を負うことになります。
- SINAICA、https://sinaica.inecc.gob.mx/。変更が加えられています。
スペイン
- MeteoGalicia とガリシア州政府環境・領土・住宅省。
- マドリード州。
- CC BY 4.0 の認可を受けた環境省の情報。
スウェーデン
- SMHI の修正済み情報が含まれています。
英国
- © Crown 2023 copyright Defra（uk-air.defra.gov.uk）。
- LondonAir の情報が含まれています。認可情報はこちらをご覧ください。
- Northern Ireland Air。
米国
- テキサス州の TCEQ。
- ニューヨーク州環境保全省: こちらに表示されるデータには http://www.nyaqinow.net から取得したデータが含まれていますが、これは暫定的なものであり、変更される可能性があります。