charakterystyki sezonu

Transkrypt

1 PRACE ORYGINALNE Jerzy WO EK Dorota MYSZKOWSKA Zak³ad Dydaktyki Biologii, Instytut Biologii, Akademia Pedagogiczna im. KEN w Krakowie Kierownik: Prof. dr hab. Jerzy Wo³ek Zak³ad Alergologii Klinicznej i Œrodowiskowej Uniwersytet Jagielloñski Collegium Medicum Kierownik: Prof. dr hab. Krystyna Obtu³owicz S³owa kluczowe: Alternaria charakterystyki sezonu Key words: Alternaria season characteristics Praca prezentowana podczas X Dnia Alergii Py³kowej, Kraków 3-3 maj Wp³yw tody wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu wystêpowania Alternaria na niektóre charakterystyki sezonu Na przyk³adzie 3 sezonów wystêpowania Alternaria sprawdzono, w jaki sposób toda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu wystêpowania wp³ywa na charakterystyki, powszechnie stosowane do opisu tego sezonu. Charakterystyki te przeanalizowano te pod k¹tem ich u ytecznoœci dla celów prognostycznych. Metoda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu wystêpowania Alternaria nie ma wp³ywu na maksymalne stê enie, dzieñ wyst¹pienia koncentracji oraz sumê roczn¹. Z nich, tylko cecha dzieñ wyst¹pienia koncentracji nadaje siê do celów prognostycznych, ze wzglêdu na niewielk¹ zmiennoœæ i du ¹ precyzjê estymacji. Pozosta³e cechy pocz¹tek, koniec i d³ugoœæ sezonu Alternaria oraz w ró ny sposób zale ¹ od tody wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu zarodnikowego, przy czym, dla celów predykcji, nadaj¹ siê tylko trzy pierwsze z wymienionych cech. Influence of thods used to designated the start and end of the spore season of Alternaria on certain season characteristics The influence of the thod of start and end of spore season estimation on the spore season paraters was checked on the basis of 3 Alternaria seasons. These paraters were analysed to use them for forecasting. The thod of start and end season estimation does not influence the imum spore concentration, the day of the imum spore concentration and the annual total. Only the date of the imum spore concentration is useful for forecasting, because of low variation and high precision of estimation. Other paraters, such as: start, end, duration of the season and value depends on the thod of start and end season calculation. Start, end and duration of the season may be useful to predict the season. Pocz¹tek i koniec sezonu py³kowego i sezonu wyznaczany jest za pomoc¹ tody, lub. W pierwszej todzie, za pocz¹tek i koniec sezonu przyjmuje siê dni, w których pojawi³o siê, odpowiednio, i rocznej sumy ziaren py³ku/; w todzie - odpowiednio,, i a w todzie odpowiednio, i rocznej sumy ziaren py³ku/. Sposób wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu ma wp³yw na wartoœci niektórych charakterystyk sezonu py³kowego i sezonu, co z kolei mo e mieæ wp³yw na prognozowanie pocz¹tku i koñca sezonu, jego d³ugoœci oraz innych charakterystyk sezonowych. Znaleziono tylko jedn¹ pracê (Jato i wsp. ), której autorzy dokonali krytycznej analizy charakterystyk i kryteriów powszechnie stosowanych do wyznaczania sezonu py³kowego oraz próbowali ustaliæ, do jakiego stopnia aerobiologiczne dane deterowane s¹ przez te kryteria. Jednak e, ogólnie bior¹c, w literaturze aerobiologicznej brak jest iloœciowych danych na ten temat. W niniejszej pracy na przyk³adzie 3 sezonów wystêpowa- Address/Adres do korespondencji: Jerzy Wo³ek Instytut Biologii, Akademia Pedagogiczna im. KEN w Krakowie Kraków, ul. Podbrzezie 3 Tel.: (+) jerzy.wolek@neostrada.pl nia Alternaria sprawdzono, w jaki sposób toda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu wystêpowania wp³ywa na powszechnie stosowane charakterystyki tego sezonu. Przeanalizowano te te charakterystyki pod k¹tem ich u ytecznoœci dla celów prognostycznych. Materia³ i tody W analizie wykorzystano dane dotycz¹ce dobowych koncentracji Alternaria zaobserwowanych w Krakowie w latach -. Materia³ pobierano za pomoc¹ aparatu wolutrycznego VPPS firmy Lanzoni, umieszczonego na dachu budynku Collegium Œniadeckiego w centrum Krakowa, na wysokoœci m n. p. g. Sezony wystêpowania Alternaria wyznaczono trzema ró nymi todami a nastêpnie, dla tak wyliczonych sezonów, obliczono powszechnie stosowanych charakterystyk (tabela I). W przypadku charakterystyk -, stosowane najczêœciej daty dzienne zast¹piono liczb¹ dni, liczon¹ od. stycznia. W ten sposób, mo na by³o wykonaæ statystyczn¹ analizê tych charakterystyk. Szczegó³owe dane z trzynastoletniego monitoringu przedstawiono w Za³¹cznikach -3. Charakterystyki sezonu Alternaria by³y przedmiotem statystycznego opisu, w którym wykorzystano klasyczne i pozycyjne miary statystyczne; policzono te przedzia³y ufnoœci dla wszystkich rozwa anych charakterystyk (Wo³ek & Myszkowska ). Gdy rozk³ad badanej cechy jest normalny, mo emy korzystaæ z miar klasycznych i stosowaæ estymacjê przedzia³ow¹. W przeciwnym razie powinniœmy stosowaæ miary pozycyjne. Rozk³ady badanych charakterystyk sezonu badano za pomoc¹ wykresu normalnoœci i okaza³o siê, e we wszystkich przypadkach by³y normalne mo na wiêc by³o poprzestaæ na miarach klasycznych. Jednak, dla celów porównawczych, wykorzystano równie pozycyjne miary statystyczne, aby Alergologia Immunologia tom nur

2 Tabela I Charakterystyki wykorzystane w analizie sezonu Alternaria. Characteristics used in analysis of the Alternaria spore season. Lp. Charakterystyki sezonu zarodnikowego 3 D³ugoœæ trwania sezonu w wyliczonym sezonie (Seasonal Pollen Index, ) koncentracji w danym roku pokazaæ, e wyniki uzyskane za pomoc¹ tych statystyk niewiele siê ró ni¹ gdy porównaæ je ze statystykami klasycznymi, a w niektórych przypadkach s¹ prawie identyczne. O przydatnoœci danej charakterystyki sezonu Alternaria we wnioskowaniu statystycznym informuj¹: wspó³czynnik zmiennoœci, pozycyjny wspó³czynnik zmiennoœci a przede wszystkim wzglêdny b³¹d estymacji przedzia³owej. Wartoœci tych statystyk zaznaczono boldem. Wszystkie obliczenia wykonano za pomoc¹ programu STATISTICA wersja (StatSoft, Inc. ). W pracy stosowano nastêpuj¹ce symbole statystyczne: - wartoœæ imalna; - wartoœæ maksymalna;`x - œrednia aryttyczna; s - odchylenie standardowe; V - wspó³czynnik zmiennoœci; [-; + - przedzia³ ufnoœci dla œredniej aryttycznej; V (`x) - b³¹d wzglêdny estymacji przedzia³owej: im mniejszy b³¹d, tym wiêksza precyzja estymacji; - diana; Q - kwartyl pierwszy (dolny); - kwartyl trzeci (górny): (Q - ) - rozstêp kwartylowy ( -Q ); Q - odchylenie æwiartkowe, /; - pozycyjny wspó³czynnik zmiennoœci, Q (Wo³ek & Myszkowska ). Tabela II trzech charakterystyk sezonu Alternaria, które nie zale ¹ od tody wyznaczania jego pocz¹tku i koñca. Statistics of the three spore season characteristics independent on the thod used to calculate the start and end of the spore season. [ p/m 3 koncentracji 3 `x 3 s,,, [-; + ; 3,;,,; V (,, Q, 3,,, Q,,, Rezultaty i dyskusja Charakterystyki sezonu niezale ne od sposobu wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu Metoda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu nie ma adnego wp³ywu na: maksymaln¹ koncentracjê, dzieñ wyst¹pienia koncentracji oraz sumê roczn¹. policzone dla tych charakterystyk pokazano w tabeli II. Z tych charakterystyk, tylko charakterystyka dzieñ wyst¹pienia koncentracji charakteryzuje siê ma³¹ zmiennoœci¹ i du ¹ precyzj¹ estymacji (ma³y b³¹d wzglêdny estymacji przedzia³owej) i dlatego mo e byæ wykorzystywany dla celów predykcyjnych. Pozosta³e charakterystyki odznaczaj¹ siê bardzo du ¹ zmiennoœci¹ i bardzo du ym b³êdem wzglêdnym estymacji. Ten fakt sprawia, e nie powinny byæ one wykorzystywane do predykcji oczekiwanych stanów rozwa anych charakterystyk. Charakterystyki sezonu zale ne od sposobu wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu Metoda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu Alternaria ma, oczywiœcie, bezpoœredni wp³yw na wartoœæ obu tych charakterystyk. Poœrednio, wp³ywa te na d³ugoœæ sezonu zarodnikowego oraz wartoœæ. W tabelach III-VI przedstawiono statystyki wyliczone dla tych charakterystyk, w zale noœci od ró nych tod wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu zarodni- Tabela III wyliczone dla pocz¹tku sezonu Alternaria. Statistics calculated for the start of the spore season. M etoda M etoda Metoda,,,, `x, 3 s,,,, [-; +,;,,;,,;,,,,, Q,,,,,,, Q,,,,,, ków Alternaria. Dla lepszej czytelnoœci, wartoœci wspó³czynnika zmiennoœci, pozycyjnego wspó³czynnika zmiennoœci a przede wszystkim wzglêdnego b³êdu estymacji przedzia³owej zestawiono w tabeli VII. Alternaria (tabela III) Œrednia liczba dni, oznaczaj¹ca pocz¹tek sezonu, jest najmniejsza dla tody, najwiêksza dla tody. Natomiast zmiennoœæ tej charakterystyki ujawnia odmienn¹ tendencjê: najmniejsza jest dla tody (,), a najwiêksza dla tody (,). Taki sam trend obserwujemy dla wzglêdnego b³êdu estymacji przedzia³owej, który wynosi, odpowiednio,, i,. Alternaria (tabela IV) Œrednia liczba dni oznaczaj¹ca koniec sezonu jest najmniejsza dla tody, najwiêksza dla tody. Charakterystyka ta ma najwiêksz¹ zmiennoœæ, gdy wyznaczana jest za pomoc¹ tody (), a najmniejsz¹ dla tody (,). Tak¹ sam¹ tendencjê zaobserwowano dla wzglêdnego b³êdu estymacji przedzia³owej, który wynosi, odpowiednio,, i. Generalnie, niezale nie od zastosowanej tody wyznaczania koñca sezonu, precyzja szacowania przedzia³u ufnoœci jest bardzo wysoka - o wiele wy sza ni w przypadku charakterystyki pocz¹tek sezonu. Ten rezultat sugeruje, e koniec sezonu jest mniej podatny na czynniki atmosferyczne ni pocz¹tek sezonu: Niezale nie od tego, czy pocz¹tek sezonu zaczyna siê bardzo wczeœnie, czy te siê opóÿnia, jego koniec zawsze statystycz- J. Wo³ek i wsp.

3 Tabela IV wyliczone dla koñca sezonu Alternaria. Statistics calculated for the end of the spore season. M etoda M etoda Metoda, 3 3 ` x,, s,,,,, [-; +,;,;,,;,,, Q,,,,,,,,,,,,, Tabela VI wyliczone dla Alternaria. Statistics calculated for the value of the spore season. M etoda M etoda Metoda,, 3 ` x, s,,,,,, [-; + ; ; 3;,,, 3 Q,, 3 3, 3,, Q, 3, Tabela V wyliczone dla d³ugoœci sezonu Alternaria. Statistics calculated for the duration of the spore season. M etoda M etoda Metoda,,,,, ` x,,, s,,,, [-; +,3;,;, 3;,,, Q,, 3 3 Q,,,,, nie rzecz bior¹c przypada w tym samym czasie. Po raz pierwszy tak¹ prawid³owoœæ zaobserwowano dla sezonu py³kowego Fraxinus (Wo³ek & Myszkowska ). Alternaria (tabela V) Wartoœæ tej charakterystyki silnie zale y, przede wszystkim, od tody wyznaczenia pocz¹tku sezonu, który jak pokazano jest cech¹ doœæ zmienn¹. Z tego powodu d³ugoœæ sezonu jest cech¹ bardzo zmienn¹. Najwiêksz¹ zmiennoœæ stwierdzono dla tody (), najmniejsz¹ dla tody (,). Podobnie, najwiêkszy wzglêdny b³¹d estymacji przedzia³owej stwierdzono dla tody (,), najmniejszy dla tody (). Jak widaæ, precyzja dla tody i jest wystarczaj¹ca, w przypadku tody zbli a siê do granicy, powy ej której precyzjê oszacowania uznaje siê zwykle za niewystarczaj¹c¹ (Wo³ek ). Gdyby da³o siê ustaliæ czynniki, które w istotny i decyduj¹cy sposób wp³ywaj¹ na pocz¹tek sezonu Alternaria, cecha ta lepiej nadawa³aby siê dla celów prognostycznych. Zwiêkszy³aby siê te precyzja wnioskowania o d³ugoœci sezonu tego taksonu. Alternaria (tabela VI) Generalnie, zmiennoœæ tej charakterystyki, jak i wzglêdny b³¹d estymacji przedzia³owej, s¹ najwiêksze dla tody, najmniejsze dla tody. S¹ to przy tym wartoœci tak du e (zmiennoœæ waha siê w granicach -; wzglêdny b³¹d estymacji w przedziale 3-), e dyskwalifikuje to tê cechê jako podstawê predykcji. Zestawienie wyników (tabela VII). Tabela VII Porównanie pocz¹tku, koñca i d³ugoœci sezonu Alternaria, ze wzglêdu na zmiennoœæ tych cech ( i VQ) oraz wzglêdny b³¹d estymacji przedzia³owej [`x)). The comparison of the start, end and duration of Alternaria spore seasons with regard to variability of these features ( and VQ) and relative error of interval estimation. P ocz¹tek sezonu K oniec sezonu M et. M et. M et. M et. M et. M et. M et. M et. Met.,,,,,,, V (,,,,,,,,,,,,, Alergologia Immunologia tom nur 3

4 Dla lepszej czytelnoœci, wartoœci wspó³czynnika zmiennoœci, pozycyjnego wspó³czynnika zmiennoœci oraz wzglêdnego b³êdu estymacji przedzia³owej dla pocz¹tku, koñca i d³ugoœci sezonu zarodnikowego Alternaria zestawiono w tabeli VII. Jak widaæ, cecha pocz¹tek sezonu ma najwiêksz¹ zmiennoœæ oraz najmniejszy b³¹d estymacji przedzia³owej wówczas, gdy stosuje siê todê a najmniejsze wartoœci tych statystyk przy todzie, przy czym ró nice miêdzy tod¹ i s¹ niewielkie w porównaniu z tod¹. Odwrotn¹ prawid³owoœæ obserwuje siê w przypadku cechy d³ugoœæ sezonu : najwiêksze wartoœci rozpatrywanych statystyk wystêpuj¹ przy todzie i s¹ one wyraÿnie wiêksze ni przy todzie i. W przypadku cechy koniec sezonu, zastosowana toda wyznaczania pocz¹tku i koñca sezonu ma niewielkie znaczenie, poniewa ró nice miêdzy zastosowanymi todami s¹ imalne, chocia najlepsze wyniki uzyskuje siê przy todzie. Z dotychczasowych rozwa añ wynika, e - w praktyce - powinno siê wyznaczaæ pocz¹tek i koniec sezonu równoczeœnie za pomoc¹ tody, i, a nastêpnie - w zale noœci od rozwa anej charakterystyki sezonu - braæ pod uwagê tê todê, która daje lepsze oszacowanie stosowanych statystyk opisu i wnioskowania statystycznego. Podsumowanie Przeprowadzona analiza pozwoli³a ustaliæ, które ze stosowanych w praktyce charakterystyk sezonu Alternaria powinny byæ uwzglêdniane dla celów predykcji, a które nie. Za³¹cznik Wartoœci charakterystyk sezonu zarodnikowego Alternaria obliczone dla Metody. Spore season characteristics calculated using the thod. koncentracji Za³¹cznik Wartoœci charakterystyk sezonu zarodnikowego Alternaria obliczone dla Metody. Spore season characteristics calculated using the thod. koncentracji J. Wo³ek i wsp.

5 Za³¹cznik 3 Wartoœci charakterystyk sezonu zarodnikowego Alternaria obliczone dla Metody. Spore season characteristics calculated using the thod. koncentracji W analizie uwzglêdniono 3 sezonów wystêpowania Alternaria, co mo na uznaæ za du ¹ liczb¹ obserwacji. Jednak z punktu widzenia statystycznej analizy, próba z³o ona z 3 obserwacji jest prób¹ ma³¹, a wnioskowanie na podstawie takiej próby nie ma takiej precyzji, jak wnioskowanie na podstawie du- ej próby. Z tego wzglêdu, przedstawion¹ tu analizê powinno siê kontynuowaæ uwzglêdniaj¹c nowe dane. Prawdopodobnie, prawid³owoœci ustalone dla sezonu Alternaria bêd¹ obowi¹zywaæ tak e w przypadku innych taksonów produkuj¹cych zarodniki oraz tych produkuj¹cych py- ³ek. Tym niemniej, hipotezê tê powinno siê sprawdziæ. Piœmiennictwo. Jato V, Rodríguez-Rajo FJ, Alcáza P, Nuntiis P De, Galán C, Mandrioli P.. May the definition of pollen season influence aerobiological results? Aerobiologia ; : 3-.. StatSoft, Inc.. STATISTICA (data analysis software system), version Wo³ek J. Wprowadzenie do statystyki dla biologów. Wydawnictwo Naukowe Akademii Pedagogicznej, Kraków,.. Wo³ek J, Myszkowska D. Strategia badañ aerobiologicznych. Alergologia, Immunologia (w druku). Alergologia Immunologia tom nur