Popularizační workshop Meteorologie a klimatologie co nás čeká

Transkript

1

2 Studijní materiál k popularizačnímu workshopu K3/WPOP7 Meteorologie a klimatologie co nás čeká? vznikl v rámci projektu Poznej tajemství vědy. Projekt s reg. č. CZ.1.07/2.3.00/ je financován z Evropského sociálního fondu a státního rozpočtu České republiky. První den workshopu Meteorologie a klimatologie co nás čeká? byly prezentovány zkušenosti zahraničních expertů z oblasti vědních oborů zabývajících se počasím (meteorologie) a podnebím (klimatologie), a způsoby, jak využít tyto znalosti a zasadit je do globálních vazeb, souvisejících s přenosem vzduchových hmot a vznikem počasí na straně jedné a se změnami klimatu a jejich dopady na využití zemědělské půdy na straně druhé. Druhý den workshopu byl zaměřen na popularizátory vědy, kterým bylo představeno, jak vhodnou formou seznámit studenty se základy meteorologie, podnebí a vlivy na jeho utváření. Závěrečný den workshopu byl zaměřen na žáky/studenty. Při této příležitosti byly prezentovány osobní příběhy senior expertů/vědců, zajímavé projekty a poznatky z hodnocení meteorologie a klimatologie. Oborní pracovníci senior experti navštívili 10 zapojených škol (skupiny po 25 žácích/studentech), přičemž jeden senior expert navštívil 2-4 školy. Klíčová slova: meteorologie, klimatologie, kvalita ovzduší, meteorologické podmínky, airglow, charakteristika podnebí v ČR, změna klimatu, počasí. Materiál vytvořil expertní tým společnosti: ACCENDO Centrum pro vědu a výzkum, o.p.s. Švabinského 1749/19, Moravská Ostrava, IČ: , Tel.: , Web: info@accendo.cz. ve spolupráci Český hydrometeorologický ústav, Na Myslivně 3/2182, Ostrava Poruba, IČ: , Tel.: , Web: chmi@chmi.cz Společnost ACCENDO je vědecko-výzkumná organizace schválená poradním orgánem vlády Radou pro výzkum, vývoj a inovace v ČR, za účelem podpory vědeckého výzkumu v regionálních vědách. Svou činností se významně podílí na objevování a mapování procesů ve společnosti, které vedou k trvalému rozvoji. Pracuje na celém území ČR, rozvíjí evropskou výzkumnou spolupráci a podílí se na mezinárodních projektech v návaznosti na nové směry a předpisy Evropských společenství. Garant: RNDr. Radim Tólasz, Ph.D., Doc. Ing. Lubor Hruška, Ph.D., Ing. Michal Samiec Autoři: RNDr. Zdeněk Blažek, CSc., Mgr. Blanka Krejčí, Ing. Pavel Lipina, RNDr. Martin Setvák, CSc., RNDr. Roman Volný, Ing. Petr Proske, Mgr. Ondřej Jirásek a kol. Publikace neprošla jazykovou korekturou. Zpracováno ke dni ACCENDO-Centrum pro vědu a výzkum, o.p.s., 2015 Český hydrometeorologický ústav,

3 Obsah 1 Počasí a podnebí Meteorologie a klimatologie jako systém Měření a pozorování Měření počasí na severní Moravě a ve Slezsku (Ing. Pavel Lipina) Historie meteorologických měření Metodika měření Členění meteorologických stanic Meteorologická pozorování Archivace, zobrazení a dostupnost meteorologických dat Sledování kvality ovzduší v Moravskoslezském kraji včera a dnes (Mgr. Blanka Krejčí) Legislativní hodnocení kvality ovzduší Měření znečištění ovzduší Informování veřejnosti Vývoj znečištění ovzduší Zpracování dat Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší (RNDr. Z. Blažek, CSc.) Meteorologické a klimatologické produkty Jak se předpovídá počasí (RNDr. Roman Volný) Co to je počasí? Měření počasí sběr a analýza základních dat a informací Měření počasí dálkové metody získávání dat z družic a radarů Modelové předpovědi objektivní metody předpovědi počasí Jak je to s předpovídatelností atmosférických dějů? Jaký je současný stav v problematice předpovědí počasí? Airglow - na hranicích pozorovatelnosti ze země i z vesmíru (RNDr. Martin Setvák, CSc.) Typické hladiny (vrstvy) vzniku airglow Možnosti snímání airglow Gravitační vlny v atmosféře Odběratelé meteorologických a klimatologických informací Krizové řízení státu Smogový varovný a regulační systém Zabezpečení civilního letectví

4 2.9.4 Silniční doprava Zemědělství, energetika, vodohospodářství a další sektory Registr emisí a zdrojů Média (veřejnoprávní rozhlas a televize, tisk, internet) Veřejnost Interní odběratelé Charakteristiky podnebí v České republice Regionální pohled na změnu klimatu v ČR (RNDr. Radim Tolasz, Ph.D.) Podklady pro přípravu adaptačních opatření v ČR Scénář změny klimatu pro ČR Změny klimatu Co na to živá příroda a co na to člověk? (RNDr. Pavol Nejedlík, CSc.) Příroda Člověk České meteorologické a klimatologické extrémy Mezinárodní spolupráce Meteorologie v Maďarsku Róbert Tóth Můj příběh Účast na zajímavých projektech Katedra klimatologie a ekologie krajiny Tomás Gál Proč jsem se stal vědcem Zhodnocení a zveřejnění MĚSTSKÝCH TRENDŮ lidských teplotních podmínek Klasifikace místních klimatických zón jako norma pro lokalizaci místa Lokace a aktivovaný monitorovací systém Literatura Internetové odkazy Stručné životopisy autorů

5 1 Počasí a podnebí Meteorologie a klimatologie jsou vědecké obory na pomezí fyziky a geografie, které v širším smyslu zahrnují biometeorologii nebo chemii a fyziku atmosféry, jsou vědy o zemské atmosféře, o jejím složení, vlastnostech, dějích a jevech v ní probíhajících. Základním rozdílem mezi meteorologií a klimatologií je časové měřítko jejich pohledu na děje probíhající v atmosféře. Zatímco meteorologie sleduje, analyzuje a předpovídá okamžitý stav atmosféry, který označujeme jako počasí, tak klimatologie se zabývá dlouhodobým stavem atmosféry a jejími změnami v minulosti, současnosti, ale i v budoucnosti. Dlouhodobý stav atmosféry označujeme jako podnebí. Atmosféra tvoří plynný obal kolem Země, který je u ní držen gravitačními silami. O zemské atmosféře hovoříme jako o atmosféře dusíkaté 78% tvoří dusík, 21 % kyslík a o zbývající 1% se dělí argon, oxid uhličitý, neon, helium, metan, krypton, vodík a další plyny. Takové složení má suchá atmosféra v blízkosti zemského povrchu, která však přirozeně obsahuje i proměnlivé množství vodní páry. Atmosféra chrání zemský povrch a život na něm před nebezpečným slunečním a kosmickým zářením, rotuje společně se Zemí kolem její osy, obíhá kolem Slunce, vyrovnává teplotní rozdíly mezi dnem a nocí, zprostředkovává přenos energie, vlhkosti i dalších látek. O nejnižší vrstvě atmosféry, o troposféře, která sahá do výšky 10 km nad zemskými póly a 18 km nad rovníkem, hovoříme jako o kuchyni počasí. Charakteristickým znakem troposféry je pokles teploty vzduchu s výškou v průměru o 0,65 C na 100 m výšky. Tepelnou energii do troposféry dodává sluneční záření, ale až poté, co je krátkovlnné sluneční záření transformováno na zemském povrchu nebo na částicích v atmosféře na záření dlouhovlnné, tepelné. Nad troposférou je do výšky 50 km stratosféra as poté již následuje mezosféra (85 km), termosféra (400 km) a exosféra, jejíž horní hranice není přesně definována (více než km). 75 % hmotnosti atmosféry se však nachází v její nejspodnější části, v troposféře. 2 Meteorologie a klimatologie jako systém V historii Čech, Moravy a Slezska je dokladováno různé zařazení meteorologické služby, od prvopočátku se meteorologická služba vždy snažila měřit základní meteorologické prvky na technické úrovni doby, výsledky měření uchovávat, zpracovávat a prezentovat. Toto základní poslání se dodnes nijak nezměnilo a není důvod na něm cokoliv měnit. Mění se technické vybavení, možnosti zpracování informací a zvyšují se nároky odběratelů meteorologických informací. V České republice vykonává funkci Národní meteorologické služby Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ), který je součástí světové meteorologie a klimatologie. 2.1 Měření a pozorování Tradice systematického monitoringu prvků atmosféry sahá až do roku 1752 v podobě meteorologických měření v pražském Klementinu, která máme od roku 1775 v úplné a nepřerušené řadě pro teplotu a od roku 1805 i pro srážky. Staniční teploměr, termograf a vlasový vlhkoměr se však stávají minulostí. Přízemní měření na stanicích se již dnes z velké části automatizovalo. Meteorologické stanice (obr. 2.1), letecké meteorologické stanice a observatoře jsou dnes automatizovány všechny. 5

6 Obr. 2.1 Meteorologická stanice na Lysé hoře Kromě základních meteorologických prvků (teplota a vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru, tlak vzduchu, sluneční svit, teplota půdy a srážky) získaly automatické stanice i zcela novou generaci přístrojů na měření druhu a výšky oblačnosti (ceilometr), meteorologických jevů (present weather detector) a na některých jsou dnes i výparoměr, solarimetr, sněhoměrný automat nebo čidla pro měření vlhkosti půdy. Přístrojové vybavení leteckých meteorologických stanic je samozřejmě širší. Pomocí transmisometrů je měřena dráhová dohlednost na více místech (např. na letišti Praha-Ruzyně je celkem šest transmisometrů). Observatoře vykonávají některá speciální měření a na většině stanic jsou dnes umístěna i nemeteorologická měření (speciální měření radioaktivity nebo charakteristik čistoty ovzduší). Zvláštní postavení má solární observatoř v Hradci Králové, která je zaměřena na měření charakteristik slunečního záření a vertikálního profilu ozonu. Manuální měření a pozorování (například charakteristiky sněhové pokrývky a podrobné informace o meteorologických jevech), správu, údržbu a přechod na plně manuální měření v případě technických problémů (výpadek spojení nebo čidla) zajišťují na těchto stanicích profesionální pozorovatelé, zaměstnanci ČHMÚ. Klimatologické stanice jsou automatizovány jen částečně. Automatická měření základních meteorologických prvků jsou na těchto stanicích kombinována s pozorováním dobrovolných pozorovatelů. Automatizace probíhá i na srážkoměrných stanicích (ca 700 stanic), která je stále většinou manuální (pozorovatel jednou denně v ranním termínu změří úhrn srážek a výšku nově napadlého sněhu za předcházejících 24 hodin a výšku celkové sněhové pokrývky). Část této sítě (100 stanic) je vybavena automatickým měřením srážek. Celkový počet automatických srážkoměrů ve správě ČHMÚ je dnes téměř 300, což je pro operativní přehled o srážkové situaci dostatečný minimální počet. 6

7 Čistotu ovzduší sledujeme na měřicí imisní síti, která vznikala nejdříve v oblastech s největším znečištěním, tj. v Moravskoslezském, Ústeckém a Libereckém kraji. V 70. a 80. letech dvacátého století byly měřeny zejména koncentrace oxidu siřičitého (SO 2 ). Dnes jsou měřicí stanice rozmístěny rovnoměrněji a měří široké spektrum látek. Automatické stanice (automatizovaný imisní monitoring AIM) provádí kontinuální měření SO 2, suspendovaných částic PM 10 a PM 2,5, oxidů dusíku NO 2 a NO, přízemního ozonu, CO a benzenu. Měření jsou prováděna i na manuálních stanicích, ze kterých putují odebrané vzorky do laboratoří k analýzám. Na manuálních stanicích jsou měřeny suspendované částice PM 10 a PM 2,5 a vzorky z vybraných lokalit jsou analyzovány i na obsah těžkých kovů (kadmium, nikl, olovo), arsenu a polycyklických aromatických uhlovodíků (PAU), benzenu, rtuti aj. Emise, tj. vypouštění škodlivých látek do vzduchu jsou měřeny u zdroje znečištění, např. komínu. Imise, tj. koncentrace znečišťující látky ve venkovním ovzduší, vyjadřuje úroveň znečištění ovzduší. Atmosférická depozice, tj. propad látek v ovzduší neboli přenos či tok látek z atmosféry k zemskému povrchu. Obr. 2.2 Stanice automatického imisního monitoringu ve Studénce (Foto: Blanka Krejčí) 7 Přízemní měření na stanicích není jediné, které zajišťuje ČHMÚ. Dlouhodobě se ČHMÚ věnuje i sondážnímu měření vertikálních profilů atmosféry. Stanice Praha-Libuš patří v mezinárodním srovnání ke stanicím, které poskytují nejkvalitnější výsledky měření teploty, vlhkosti, tlaku, směru a rychlosti větru (3x denně do výšky až 35 km nad zemským povrchem) a ve vybraných termínech i ozonu a radioaktivity pomocí sond upoutaných na meteorologický balon. Zároveň je ČHMÚ metodickým garantem pro druhou sondážní stanici v ČR v Prostějově, kterou provozuje meteorologická služba Armády České republiky. Sondážní měření jsou historicky prvním zástupcem dálkového měření atmosféry. Technický pokrok umožnil využívání radarové techniky v meteorologii, ČHMÚ dnes provozuje meteorologické radary na dvou lokalitách (vrch Praha v

8 Brdech a Skalky u Protivanova), které nepřetržitě sledují srážkově významnou oblačnost nad územím ČR a její vývoj. Vertikální profil teploty, vlhkosti a větru v přízemní vrstvě měří i windprofilery, meteorologické přístroje zcela nové generace. K dálkovému měření patří samozřejmě i meteorologické družice a sítě bleskových čidel, které však ČHMÚ neprovozuje, pouze přijímá data a připravuje produkty. Tato přízemní a dálková měření dnes umožňují v reálném čase sledovat vývoj počasí na území České republiky a v jejím okolí. K tomu však potřebujeme nejen celý tento komplex měření, ale je nutné výsledky měření předat z míst měření k dalšímu zpracování a podle požadavků a potřeb uživatelů připravit do podoby využitelné různými aplikacemi. Kvalita naměřených hodnot však závisí na kvalitě používaných přístrojů (čidel), jejich pravidelné údržbě a dodržování kalibračních pravidel. ČHMÚ má vlastní akreditované kalibrační laboratoře pro meteorologii i čistotu ovzduší. 2.2 Měření počasí na severní Moravě a ve Slezsku (Ing. Pavel Lipina) Ve světě je řada institucí, které se počasím, podnebím nebo klimatem zabývají. V Česku to jsou národní meteorologická služba (ČHMÚ), Armáda ČR, vysoké školy, Ústav fyziky atmosféry Akademie věd ČR, Ústav Geoniky AV ČR, CzechGlobe (Centrum výzkumu globální změny AV ČR), podniky Povodí a další. Mimo tyto instituce existuje několik občanských sdružení zabývající se meteorologií a velké množství amatérských meteorologů, kteří se sdružují v různých diskusních fórech, sami často měří a zaznamenávají stav počasí Historie meteorologických měření Počátky pravidelných instrumentálních meteorologických pozorování na území severní Moravy a Slezska se datují od roku 1815 v Olomouci-Klášterním Hradisku, kde Josef Bayer na vlastní náklady zřídil hvězdárnu a vybavil ji meteorologickými přístroji. V letech zde probíhalo barometrické pozorování, v roce 1816 také v Jeseníku a v roce 1819 v Opavě. Mimo výše uvedených stanic, existují literární zmínky o stanicích Frýdek (1815), Leskovec nad Moravicí (1821) a Olomouc (1822). Postupně vznikaly stanice v Bohumíně (1853), Opavě (1857), nebo v Těšíně (1858). Obr. 2.3 Nejstarší dostupný výkaz pravidelných klimatologických pozorování z roku 1857 z Opavy (Zdroj: Archiv ČHMÚ) 8

9 Ve druhé polovině 19. století se meteorologickým pozorováním a měřením zabývaly různé přírodovědecké spolky, statkáři a majitelé lesů. V roce 1861 v Brně založen Přírodovědecký (Přírodozpytný) spolek, jehož cílem bylo obnovit a rozšířit meteorologická pozorování na Moravě. V roce 1882 bylo na Moravě 29 stanic a v roce 1895 pozorovalo již 297 stanic Metodika měření Při výběru a posuzování vhodnosti pozemku by vybrané místo mělo být reprezentativní pro zájmovou oblast, měrný pozemek by neměl být v bezprostřední blízkosti velkých staveb, vysokých stromů a podobných překážek. Základní pomůckou každého meteorologického pozorovatele a základním vybavení každé stanice jsou Návody pro pozorovatele meteorologických stanic. V návodech jsou podrobně popsány metodiky všech měření, popsány pomůcky a přístroje k měření. Na meteorologických stanicích se můžeme setkat se světovým, středoevropským a místním středním slunečním časem. V současné době se používá pro koordinaci vědeckých a technických činností světový čas UTC Universal Time Coordinated (koordinovaný světový čas). Středoevropský čas SEČ je střední sluneční čas středoevropského poledníku (15 stupňů východně od Greenwiche). Tento čas je používán v našem občanském životě a v současné době platí ve většině evropských států. V letním období je ve většině států Evropy zaváděn středoevropský letní čas SELČ. Místní střední sluneční čas (MSSČ) je dán místním poledníkem a je určen pro každou meteorologickou stanici (přesný čas pozorování a měření) Členění meteorologických stanic Měřící stanice v meteorologii a klimatologii dělíme na synoptické meteorologické stanice (základní, letecké, observatoře), dobrovolnické klimatologické stanice (základní, srážkoměrné; manuální, automatizované) a speciální meteorologické stanice (totalizátor, sněhoměrný polštář). Obr. 2.4 Mapa klimatologických stanic k 1. lednu 2015 (Zdroj: 9

10 Stanice synoptické jsou obsluhovány zaměstnanci ČHMÚ. Pozorovací program těchto stanic je nejrozsáhlejší, měření meteorologických prvků je prováděno kontinuálně a operativní poskytování dat a speciálních zpráv je zpravidla v hodinových intervalech, doplněných o desetiminutová měření. Kromě toho stanice měří třikrát denně v tzv. klimatologických termínech všechny základní meteorologické prvky stejně jako klimatologická základní stanice. Dobrovolnické klimatologické stanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ. Pozorovatel stanice zajišťuje měření základních meteorologických prvků a sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh, intenzitu a časový výskyt. Na základních klimatologických stanicích se měření a pozorování všech základních meteorologických prvků provádí třikrát denně v tzv. klimatologických termínech (07, 14 a 21 MSSČ). Kromě toho stanice měří množství spadlých srážek, výšku sněhové pokrývky a její vodní hodnotu v klimatologickém termínu 07 hodin. Srážkoměrné stanice jsou obecně obsluhovány dobrovolnými spolupracovníky ČHMÚ. Pozorovací program stanice obsahuje měření množství spadlých srážek, výšky sněhové pokrývky a její vodní hodnoty v klimatologickém termínu 07 hodin. Pozorovatel všech typů stanic průběžně sleduje a zaznamenává meteorologické jevy, jejich druh, intenzitu a časový výskyt. Obr. 2.5 Historická lokalita klasické meteorologické stanice v Městě Albrechticích-Žárech (Foto: Pavel Lipina) 10

11 Automatizované stanice používají ke snímání hodnot meteorologických prvků elektronická či mechanická čidla. Data jsou získávána kontinuálně, jsou ukládána a zpracovávána řídícím počítačem nebo SW stanice. Ve staniční síti Odboru klimatologie ČHMÚ (mimo synoptické stanice) rozeznáváme čtyři základní typy automatických nebo automatizovaných stanic: AKS1 základní klimatologická stanice zpravidla s úplným programem pozorování dobrovolnických stanic ČHMÚ. Automatické měření teploty a vlhkosti vzduchu ve 2 m nad zemí, přízemní teploty vzduchu v 5 cm nad zemí, směr a rychlost větru v 10 m nad zemí (nebo samostatně mimo stožár stanice), úhrn srážek v 1 m nad zemí, teploty půdy v 5, 10, 20, 50 a 100 cm pod povrchem, zpravidla s měřením délky trvání slunečního svitu (na stožáru ve 4 m nebo mimo stožár). Obr. 2.6 Stanice typu AKS1 v Olomouci (Foto: Pavel Lipina) AKS2 obdobný typ stanice jako AKS1. Tento typ stanice nemá obslužný počítač a měření půdních teplot. 11

12 Obr. 2.7 Stanice typu AKS2 ve Valašské Senici (Foto: Pavel Lipina) AKS3 klimatologická stanice zpravidla vybavena automatickým měřením teploty a vlhkosti vzduchu ve 2 m nad zemí, měřením přízemní teploty vzduchu v 5 cm nad zemí, měřením srážek v 1 m nad zemí, popř. měřením slunečního svitu. Tento typ stanice může fungovat jako doplnění ke klasickému (manuálnímu) měření, nebo může fungovat zcela automaticky (bez pozorovatele). Obr. 2.8 Stanice typu AKS3 ve Městě Albrechticích-Žárech (Foto: Pavel Lipina) 12

13 ASS stanice vybavena automatickým srážkoměrem pracujícím v plně automatickém režimu s dohledem. Zpravidla se na tomto typu stanice provádí souběžné manuální měření srážek, nebo doplňuje manuální srážkoměrnou stanici. Obr. 2.9 Stanice typu ASS v Lanškrouně (Foto: Pavel Lipina) Speciální meteorologické stanice Totalizátor je zvláštním typem srážkoměru, který se používá v horském terénu, bez pravidelné obsluhy na místech, kde potřebujeme znát dlouhodobé úhrny srážek Obr Totalizátor na Malém Klínu v Jeseníkách (Foto: Pavel Lipina) 13

14 Sněhoměrný polštář je speciální meteorologicko-hydrologickou stanicí, která měře teplotu a vlhkost vzduchu v různých výškách (i teplotu sněhu), může měřit i úhrn srážek, ale hlavně měří výšku sněhové pokrývky a její vodní hodnotu Meteorologická pozorování Na většině manuálních nebo automatizovaných stanic (pokud nepracuje pouze v plně automatické provozu) pozorovatel zaznamenává stav oblačnosti, stav půdy a stav počasí na stanici. Pozorovatel také sleduje a zaznamenává atmosférické jevy. Jevem nazýváme úkaz pozorovaný v atmosféře nebo na zemském povrchu s výjimkou oblaků. Může mít charakter srážek, suspenzí a usazenin pevných nebo kapalných částic; může jím být také jev povahy optické nebo elektrické. Jevy se mohou vyskytovat od povrchu země (např. rosa) až do vysokých vrstev atmosféry (polární záře). U atmosférických jevů zaznamenáváme vlastní atmosférický jev, vzdálenost místa výskytu jevu od místa pozorování, intenzitu jevu a časové údaje o době začátku a konci jevu. Obr Sněhoměrný polštář na Beneškách (Velké Karlovice) (Foto: Pavel Lipina) Archivace, zobrazení a dostupnost meteorologických dat Data z manuálních meteorologických stanic (základní nebo srážkoměrné) pozorovatelé zapisovali do měsíčních výkazů pozorování, které po skončení každého měsíce zasílali na místně příslušnou pobočku ČHMÚ. S nástupem počítačů někteří pozorovatelé postupně měsíční výkaz vyplňovali a zasílali elektronicky, což usnadnilo práci s daty v ČHMÚ při jejich digitalizaci. Dnes jsou veškerá data z automatizovaných stanic k dispozici v ČHMÚ každých 10 minut a termínová data a meteorologické jevy vždy po termínu 7, 14 a 21 hod. SEČ. Data z automatizovaných měření ostatních typů stanic jsou dostupná v ČHMÚ také každých 10 minut a manuálně měřená a pozorovaná data vždy až po skončení kalendářního měsíce. Totéž se týká manuálních srážkoměrných stanic. Veškerá data se ihned po přenosu do ČHMÚ importují do sběrných programů stanic a databází. Sběrné programy a klimatologická databáze CLIDATA umožňují téměř on-line zobrazovat aktuálně naměřená data (grafy stanic a jednotlivých prvků vždy za posledních 48 hodin) na internetových stránkách ČHMÚ. 14

15 2.3 Sledování kvality ovzduší v Moravskoslezském kraji včera a dnes (Mgr. Blanka Krejčí) Kvalita vnějšího ovzduší má bezprostřední vliv na zdravotní stav člověka a dalších organismů. Český hydrometeorologický ústav, jako Ministerstvem životního prostředí ČR pověřená instituce, v souladu s platnou legislativou na území České republiky sleduje a provádí hodnocení kvality ovzduší v souladu s požadavky příslušných směrnic EU a závazků plynoucích z mezinárodních dohod ČR v oblasti ochrany ovzduší. V oblasti Ostravské průmyslové aglomerace, která je hospodářským jádrem Moravskoslezského kraje, stále dochází k průmyslové transformaci doprovázené společenskými změnami. I přes rozsáhlé investice do nápravy historických škod na životním prostředí a přes systematické zlepšení kvality ovzduší od poloviny 90. let minulého století, je tato oblast stále postižena nadlimitními koncentracemi znečišťujících látek v ovzduší, které se projevují zvýšenými zdravotními riziky pro obyvatelstvo. Emise oblasti patří k nejvyšším v Evropě. K přenosu znečištění dochází i ve velkých měřítcích přes hranice států. Pobočka ČHMÚ Ostrava zajišťuje a zprostředkovává kontakt mezi ČHMÚ a orgány státní správy Moravskoslezského a Olomouckého kraje a zajišťuje činnosti ČHMÚ v regionu severní Moravy a Slezska. Oddělení ochrany čistoty ovzduší v Ostravě zajišťuje na území Moravskoslezského a Olomouckého kraje měření znečištění ovzduší ve Státní síti imisního monitoringu na automatizovaných a manuálních měřicích stanicích a měření podle požadavků zákazníků, zpracování a vyhodnocování naměřených údajů, informování o dlouhodobém stavu znečištění ovzduší, zpracování posudků a studií o znečištění ovzduší, zpracování rozptylových studií na základě osvědčení o autorizaci ke zpracování rozptylových studií podle 15 zákona č. 86/2002 Sb. Venkovní ovzduší je hlavně v obydlených oblastech zatíženo znečišťujícími látkami. Množství znečišťujících příměsí dostávajících se z určitého zdroje do ovzduší označujeme slovem emise. Primární emise jsou látky vyloučené přímo ze zdroje. Chemickou přeměnou z tzv. prekursorů dochází ke vzniku sekundárních emisí. Po rozptýlení emisí do ovzduší, kdy látky podléhají fyzikálněchemickým přeměnám, se výsledné koncentrace znečišťujících příměsí v atmosféře označují výrazem imise. Na výsledné koncentrace znečišťujících látek v ovzduší mají vliv rozptylové podmínky určované především rychlostí větru a teplotním zvrstvením atmosféry neboli průběhem teploty s výškou. Obr Elektrárna Třebovice (Foto: Blanka Krejčí) 15

16 Obr Emise z dopravy a stacionárních zdrojů (Foto: Blanka Krejčí) Obr Kombinace emisí z domácích topenišť a velkého průmyslového zdroje (Foto: Pavel Lipina) Legislativní hodnocení kvality ovzduší Znečišťující látky, které je třeba sledovat a hodnotit vzhledem k prokazatelně škodlivým účinkům na zdraví populace, mají stanoveny národní legislativou (zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší) imisní limity. Legislativa také určuje imisní limity pro ochranu ekosystémů a vegetace. Znečišťující látkou je každá látka, která svou přítomností v ovzduší má nebo může mít škodlivé účinky na lidské zdraví nebo životní prostředí anebo obtěžuje zápachem. Úroveň imisní zátěže se zjišťuje měřením na imisních monitorovacích stanicích. Podle vyhlášky č. 330/2012 Sb., o způsobu posuzování a vyhodnocení úrovně znečištění, rozsahu informování veřejnosti o úrovni znečištění a při smogových situacích, lze úrovně znečištění posuzovat také modelováním v zónách, kde úroveň znečištění nepřesahuje dolní mez pro posuzování úrovně znečištění, nebo kombinací stacionárního a 16

17 orientačního měření nebo kombinací stacionárního měření a modelování v zónách, kde je úroveň znečištění ovzduší nižší než horní mez pro posuzování. Při hodnocení kvality ovzduší se porovnávají naměřené koncentrace a agregované údaje s imisními limity, které jsou stanoveny v příloze č. 1 zákona č. 201/2012 Sb Měření znečištění ovzduší Míra znečištění ovzduší je objektivně zjišťována monitorováním koncentrací znečišťujících látek venkovního ovzduší v přízemní vrstvě atmosféry v síti měřicích stanic využívajících manuálních a automatických metod ke stanovení imisních koncentrací. Při hodnocení kvality ovzduší jsou především porovnávány zjištěné úrovně koncentrací s příslušnými imisními limity, případně s přípustnými četnostmi překročení těchto limitů. Kvalita a porovnatelnost měření je zajištěna v akreditovaných monitorovacích systémech hlavních dodavatelů dat do celostátní databáze Informačního systému kvality ovzduší spravované Českým hydrometeorologickým ústavem. Reprezentativnost stanic a použitelnost výsledků pro hodnocení je vyjádřena v systému staniční klasifikace, který je vytvořen v souladu s evropskými směrnicemi. Od r splňuje ČHMÚ jakostní požadavky Českého institutu pro akreditaci, pracuje podle normy ČSN EN ISO/IEC 17025:2005 (je zkušební laboratoří č. 1460) a tím splňuje podmínky Evropské komise pro Národní referenční laboratoř. V manuálních měřicích programech jsou odebírány nejméně 24hodinové vzorky ovzduší, které jsou následně vyhodnocovány v laboratořích. Jedná se často o složité a nákladné stopové analýzy. Vzorky jsou citlivé k vnějším vlivům, k dalšímu laboratornímu zpracování musí být transportovány za specifických podmínek. Klíčovou roli má kvalita obsluhy. Měřeny jsou koncentrace suspendovaných částic, benzenu a dále těžkých kovů a polyaromatických uhlovodíků v částicích PM 10 a PM 2,5. Provádí se i rozbor atmosférických srážek pro stanovení depozice. První (manuální) stanice s měřením oxidu siřičitého vznikly na Ostravsku a Karvinsku v roce Následovalo měření poletavého prachu bez rozlišení velikosti částic (TSP). Gravimetrická metoda odběru na filtr, používaná od začátku měření, je dodnes referenční metodou pro stanovení koncentrací částic. Na rozdíl od současnosti si v 70. letech minulého století musely laborantky většinu roztoků a činidel připravovat samy. Skleněné lahvičky na vzorky se na manuální stanice dobrovolným pozorovatelům posílaly v dřevěných bedničkách poštou, kam se převážely na vozíku. Hustá monitorovací manuální síť vznikla posléze v Beskydech. Monitoring byl postupně rozšířen i na území dnešního Olomouckého kraje. V 90. letech bylo zahájeno sledování koncentrací oxidů dusíku. Stejně tak jako v minulosti, i dnes představuje pro techniky výzvu zimní obsluha horských stanic. Obr Úprava vzorků v laboratoři v 80. letech minulého století (Foto: Archiv ČHMÚ) 17

18 Obr Manuální vzorkovač suspendovaných částic v Ostravě-Porubě (Foto: Blanka Krejčí) Obr Blanka Krejčí) Ukázka extrémně znečištěných filtrů po denním odběru částic PM 10 za smogové situace (Foto: 18

19 Obr Obsluha monitorovací stanice v Jeseníku-lázních (Foto: Pavel Smolík) Automatické monitorovací stanice jsou vybaveny analyzátory s kontinuálním měřením koncentrací oxidu siřičitého, oxidů dusíku, suspendovaných částic PM 10, příp. i PM 2,5, oxidu uhelnatého, ozonu a těkavých organických látek měřícími na základě fyzikálně-chemických principů stanovení. Přístroje jsou umístěny v klimatizovaném kontejneru. Měření škodlivin je doplněno sledováním doprovodných meteorologických veličin, tj. směru a rychlosti větru, teploty a vlhkosti vzduchu, atmosférického tlaku a globálního slunečního záření na 10 m vysokém stožáru. Měření nevyžadují přítomnost obsluhy na místě, naměřené desetiminutové a hodinové údaje jsou přenášeny do sběrného centra v reálném čase. Jsou využívány k informování veřejnosti o aktuálním stavu kvality ovzduší. První síť automatických měření koncentrací oxidu siřičitého byla na Ostravsku budována od roku Výsledky měření oxidu siřičitého mokrou metodou byly přenášeny do sběrného centra s využitím vysílačky a magnetofonu, dálnopisem předávány dále. V letech byla zprovozněna síť automatického imisního monitoringu v dnešní podobě, postupně prošla několika etapami optimalizace a obměn přístrojového vybavení. 19

20 Obr Umístění prvních automatických měřidel v objektech hydrologické sítě (Foto: Archiv ČHMÚ) Obr Skeřil) Měřidla plynných škodlivin na stanici automatického imisního monitoringu (Foto: Robert V roce 2015 v ČHMÚ dochází k realizaci rozsáhlého projektu inovace Státní sítě imisního monitoringu a nástrojů hodnocení kvality ovzduší. Kromě kvantitativního stanovení suspendovaných částic budou díky vybudování laboratoře pro identifikaci zdrojů znečištění nově k dispozici i poznatky o složení a velikostním spektru částic. Informace o meteorologických parametrech, které ovlivňují výslednou kvalitu ovzduší, v oblasti severní Moravy doplní ceilometry určené ke sledování přízemní vrstvy atmosféry. 20

21 Obr Výměna staničního kontejneru na lokalitě Mikulov-Sedlec (Foto: Robert Skeřil) Informování veřejnosti Smogová situace je definována jako stav mimořádně znečištěného ovzduší jednou ze sledovaných látek, ke kterému dochází při překročení informativní prahové hodnoty. K vyhlášení první smogové situace na Ostravsku došlo v prosinci Počet vydaných signálů se v jednotlivých letech lišil v závislosti na vývoji legislativy a aktuální meteorologické situace. Informování veřejnosti o vysokých koncentracích přízemního ozonu probíhá od roku ČHMÚ v současnosti provozuje na základě pověření Ministerstva životního prostředí Smogový varovný a regulační systém (Zákon č. 201/2012 Sb., o ochraně ovzduší). Stanovena je tzv. informativní prahová hodnota, při jejímž překročení je vyhlašována smogová situace a dále tzv. regulační prahová hodnota, po jejímž překročení se přistupuje k regulaci vybraných zdrojů znečišťování. Pro přízemní ozon je namísto regulační prahové hodnoty stanovena varovná prahová hodnota, po jejímž překročení je obyvatelstvo varováno před výskytem vysokých přízemních koncentrací ozonu. Mezi sledované látky patří suspendované částice PM 10, oxid siřičitý, oxid dusičitý a troposférický ozon. Pro případy překročení regulační prahové hodnoty stanovuje krajský úřad zvláštní podmínky provozu pro stacionární zdroje, které v dané lokalitě významně přispívají k úrovni znečištění. Pokud je třeba, vydá obec pro případy vzniku smogové situace regulační řád. ČHMÚ informuje o vyhlášení smogové situace/regulace neprodleně stání správu, krajské a obecní úřady, dotčené zdroje a sdělovací prostředky. Informace o kvalitě ovzduší v reálném čase poskytuje ČHMÚ prostřednictvím internetu na webových stránkách ústavu ( kde jsou zveřejňovány přehledné tabulky a grafy o aktuálních naměřených koncentracích imisí a jejich vývoji v posledních dnech. Údaje jsou zpracovávány i do mapové podoby. Pro rychlou orientaci o úrovni znečištění ovzduší je publikována tabulka Informace o kvalitě ovzduší v ČR s tzv. indexem kvality ovzduší, která je aktualizovaná každou hodinu. 21

22 Obr Oblasti systému Smogového varovného a regulačního systému pro suspendované částice PM 10 s vyznačením reprezentativních stanic (Zdroj: Vývoj znečištění ovzduší Negativní vlivy na kvalitu ovzduší byly na našem území poprvé zaznamenávány přibližně od druhé poloviny 50. let 20. století. Do té doby byla ochota vnímat ekologické problémy doprovázející prudký ekonomický rozvoj minimální. Vážné narušení ekologické rovnováhy se projevilo v 60. letech nejprve v lesních porostech Krušných hor, posléze i v moravských pohořích. Škody se projevily i na zemědělských plodinách. Začala se sledovat míra ohrožení zdraví lidí. Pravidelná měření kvality ovzduší začala na severní Moravě v roce Informace o aktuálním stavu životního prostředí však byly před rokem 1989 zveřejňovány jen v omezené míře. Díky prostředkům vloženým do zlepšení životního prostředí v letech 1990 až 1998 došlo k zásadnímu snížení znečištění ovzduší. Právo na informace o životním prostředí v České republice bylo zakotveno v Listině práv a svobod. V souvislosti se vstupem České republiky do Evropské unie došlo v rámci sjednocení imisních limitů k jejich faktickému zpřísnění - dnešní požadavky na kvalitu ovzduší jsou na výrazně odlišné úrovni než v minulosti, rozšířilo se spektrum sledovaných látek. V posledních přibližně deseti letech má úroveň znečištění vnějšího ovzduší suspendovanými částicemi na severní Moravě a ve Slezsku spíše kolísavou úroveň v závislosti na převažujících rozptylových podmínkách v daném roce, přičemž roční koncentrace ve městech zůstávají většinou nadlimitní. Alarmující jsou mnohonásobně nadlimitní koncentrace karcinogenního benzo[a]pyrenu obsaženého v částicích PM 10. Ke zlepšení došlo u koncentrací ozonu a toxických kovů v PM, pod úroveň limitu poklesly koncentrace benzenu v Ostravě. Koncentrace oxidu siřičitého zůstávají od roku 1998 s výjimkou mimořádných technologických situací na nízké úrovni hluboko pod imisními limity. Koncentrace oxidů dusíku stagnují - pokles produkce emisí z velkých zdrojů je vyvážen nárůstem emisí z dopravy. 22

23 Obr Vývoj průměrných ročních koncentrací částic v Ostravě-Porubě 23

24 2.4 Zpracování dat Informace získané ve staniční síti ČHMÚ jsou ve stanovených intervalech přenášeny různými telekomunikačními cestami do centrálních databází, interních aplikací, ale i do mezinárodní výměny. Základní datová zpráva SYNOP, používaná pro přenos a mezinárodní výměnu informací v hodinových intervalech v síti meteorologických stanic (MS, LMS a OBS) je doplněna přenosem základní datové sady v intervalu 10 minut. Operativní informace jsou tak v ČHMÚ k dispozici ve standardních (SDNES, CLIDATA) i souborových databázích téměř on-line každých 10 minut. Tato technologická změna v dostupnosti dat, ke které postupně došlo od 90. let minulého století po zahájení automatizace, vyžaduje změnu ve zpracování dat. Ještě před 20 lety měl meteorolog k dispozici hodinová data z ca 30 profesionálních stanic, denní data z tzv. interové sítě a zbytek měření byl předáván jednou měsíčně na papírových formulářích poštou. Dalším z klíčových zdrojů informací o aktuálním počasí jsou pro ČHMÚ data z meteorologických družic. Z geostacionárních družic Meteosat druhé generace (MSG) jsou pravidelně přijímány snímky každých 5 minut. Celkem 12 spektrálních kanálů umožňuje tvorbu různých specializovaných produktů zaměřených například na mikrofyziku oblačnosti, vzduchové hmoty, detekci nočních mlh, či monitorování intenzity konvektivních bouří. Jako doplněk ke snímkům z geostacionárních družic jsou několikrát denně přijímány a zpracovávány i snímky z družic na polární dráze, jejichž předností je především vysoké rozlišení snímků. V posledních letech důležitým a zajímavým produktem jsou výsledky sledování bleskové aktivity speciálními čidly. ČHMÚ přebírá v intervalu 5 až 10 minut informace o jednotlivých výbojích od smluvního partnera (Siemens) a připravuje vlastní produkty. Všechna data a informace jsou v interních sítích ČHMÚ k dispozici oprávněným uživatelům. Pro meteorology je souborová databáze postupně nahrazována standardní databázovou aplikací SDNES, která umožňuje přístup k datům dalším aplikacím. Grafickým produktem je vlastní sada aplikací JSMeteoView, která umožňuje kombinovat různé datové zdroje a prezentovat i časový vývoj v jednotlivých vrstvách (radary, družice, blesky, přízemní měření, modelové výstupy, apod.). Podobným profesionálním produktem je VisualWeather, který meteorologové v ČHMÚ využívají od roku Kontrolu, doplnění, archivaci a poskytování režimových (klimatologických) dat umožňuje od roku 2000 databázová aplikace CLIDATA, kterou ČHMÚ vyvinul ve spolupráci s profesionálními programátory. Využívání aplikace CLIDATA podporuje i Světová meteorologická organizace ve 30 zemích Evropy, Afriky a střední Ameriky. Kvalitní databázová aplikace umožňuje ČHMÚ udržovat tzv. klimatický záznam původní, opravené, homogenní i homogenizované klimatologické charakteristiky, data a informace platné pro území ČR, nebo jeho části, od roku Pro hodnocení imisní zátěže a její předpovědi ČHMÚ provozuje chemický transportní model CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions), který je vyvíjen v USA a který je ve světě široce využíván. Model umožňuje výpočet hodinových koncentrací znečišťujících látek při zahrnutí komplexního chemizmu znečišťujících látek v ovzduší, a to na základě celé řady vstupních parametrů: přebírá meteorologické údaje z numerického předpovědního modelu ALADIN, využívá informace o emisích aj. Díky zohlednění chemických procesů probíhajících v atmosféře model umožňuje i provádění výpočtu koncentrací reaktivních látek (např. ozonu) a suspendovaných částic. Předpokládá se využití modelu i jako nástroje pro předpověď vývoje znečištění na 48 hodin. Značné množství informací, jejich časová a prostorová hustota, téměř odpovídá současným požadavkům na datové zázemí meteorologa a klimatologa. Tyto informace jsou dále rozšířeny o 24

25 nezbytné informace ze severní polokoule pro meteorology a informace z pohraničních oblastí sousedních zemí pro klimatology. 2.5 Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší (RNDr. Z. Blažek, CSc.) Imisní situaci resp. úroveň znečištění ovzduší v daném místě a čase významně ovlivňují tzv. meteorologické podmínky rozptylu. Tyto podmínky podmiňují šíření znečišťujících látek od jejich zdrojů (emise), rozptyl a případnou transformaci těchto látek v atmosféře. Za nejdůležitější a rozhodující meteorologické podmínky rozptylu je považováno proudění v atmosféře (tj. směr a rychlost větru) a stabilitní podmínky v atmosféře vymezené vertikálním teplotním gradientem. Směr a rychlost větru ovlivňují horizontální šíření a rozptyl znečišťujících látek v atmosféře. Většina antropogenních příměsí se v atmosféře nachází ve vrstvě bezprostředně přiléhající k zemskému povrchu (v tzv. mezní vrstvě) a pro jejich transport je proto rozhodující proudění ve vrstvě od zemského povrchu do výšky přibližně 2 km nad povrchem. Z hlediska proudění představují nejméně příznivé podmínky pro rozptyl škodlivin situace s malými rychlostmi proudění nebo s bezvětřím. Při vyšší rychlosti větru je rozptyl intenzivnější a koncentrace znečišťujících látek nižší. Nicméně při vysokých rychlostech větru může docházet k resuspenzi, tj. znovuzvíření již usazených částic. Změny teploty vzduchu s výškou, tzv. vertikální teplotní zvrstvení, podmiňují vertikální stabilitu ovzduší a tím i vertikální šíření a rozptyl znečišťujících látek v atmosféře. Čím je teplotní zvrstvení stabilnější, tj. když teplota vzduchu se zvětšující se výškou nad zemí klesá pomaleji, nemění se, nebo dokonce stoupá, tím hůře se znečišťující látky vertikálně rozptylují. Nejméně příznivou situací je tzv. teplotní inverze, při které je teplota ve vyšší hladině atmosféry vyšší než v hladině nižší. Jmenované faktory jsou v rámci dynamiky zemské atmosféry úzce vzájemně provázané a souvisí především s rozložením tlakových útvarů. Pro posouzení možností prostorového rozptylu znečišťujících příměsí je proto velmi důležitá znalost pole atmosférického tlaku. Při cyklonálních situacích se zpravidla vyskytují větší rychlosti větru a uspořádané vzestupné pohyby. Bývají lepší podmínky pro mísení vzduchových hmot a příměsi se rozptylují do větších vzdáleností od svých zdrojů. Nedochází tak ke vzniku extrémně vysokých koncentrací nečistot. Naproti tomu pro anticyklonální situace jsou typické sestupné pohyby a tyto situace se obvykle vyznačují slabším, někdy i velmi slabým prouděním, což nepřispívá k přenosu a rozptylu příměsí do větších vzdáleností od zdrojů. Vlivem sestupných pohybů dochází v oblastech vysokého tlaku vzduchu k sesedání (subsidenci) vzduchu a v důsledku toho často vznikají subsidenční inverze teploty. Za anticyklonálních situací se často vyskytuje počasí s malou oblačností, které napomáhá zejména v zimním období intenzivnímu radiačnímu ochlazování zemského povrchu, což vede ke vzniku mohutných přízemních inverzí teploty. Výskyt subsidenčních či radiačních inverzí významně potlačuje vertikální promíchávání a omezuje tak prostorový rozptyl příměsí. Imisní situaci v daném místě a čase rovněž ovlivňuje teplota vzduchu a atmosférické srážky. Teplota vzduchu kromě již uvedeného vlivu vertikálního teplotního zvrstvení výrazně ovlivňuje množství emisí v topném období, při nižších teplotách se více topí a množství emisí se zvyšuje. Nezanedbatelný vliv na úroveň znečištění ovzduší mají i atmosférické srážky, které mohou snižovat imisní úroveň vymýváním znečišťujících látek z ovzduší. Meteorologické podmínky se v teplé a chladné polovině roku výrazně liší. Nejméně příznivé podmínky pro rozptyl většiny znečišťujících látek v ovzduší jsou 25

26 během zimních měsíců od prosince do února. V případě látek, jejichž vznik a chování jsou zásadně ovlivňovány intenzitou slunečního záření, jsou naopak příznivé meteorologické podmínky pro jejich tvorbu po dobu letních měsíců. Vliv meteorologických podmínek na úroveň znečištění ovzduší je možno přiblížit na výstupech z projektu Air Silesia Informační systém kvality ovzduší v oblasti Polsko Českého pohraničí ve Slezském a Moravskoslezském regionu řešeného v letech V rámci tohoto projektu byly mj. studovány i meteorologicko-imisní vztahy v zájmové oblasti projektu. Pro chladná roční období říjen březen roků 2005/ /11 byla např. vyšetřována závislost průměrných denních oblastních koncentrací PM 10, SO 2, NO X v regionu Moravsko-slezského kraje na odvozených pěti denních oblastních typech A, B, C, D a E rychlosti větru, teplotního zvrstvení, teploty vzduchu a úhrnu srážek. Typ A odpovídá nejvíce nepříznivým podmínkám, typ E naopak nejpříznivějším podmínkám. Kromě toho byla vyšetřována závislost průměrných denních oblastních koncentrací PM 10, SO 2, NO X na odvozených denních typech proudění: typ NE½ ve dnech s převládajícím prouděním ze severovýchodní poloviny horizontu, typ SW½ ve dnech s převládajícím prouděním z jihozápadní poloviny horizontu a typ X pro dny, kdy denní typ proudění nešlo přiřadit ani k typu NE½ ani k typu SW½ (jednalo se většinou o dny s proměnlivým směrem větru nebo o dny s výraznou změnou směru větru v průběhu dne). Vzhledem k tomu, že úroveň znečištění ovzduší je nejvýrazněji závislá na rychlosti větru a teplotním zvrstvení, byly dny, ve kterých byly současně typy rychlosti větru a teplotního zvrstvení A/A, A/B, B/A nebo B/B jako dny se špatnými rozptylovými podmínkami (typ F) a dny, ve kterých byly typy rychlosti větru a teplotního zvrstvení současně D/D, D/E, E/D nebo E/E jako dny s dobrými rozptylovými podmínkami (typ G). Následující tabulka ukazuje průměrné počty dnů s daným typem podmínek a definice jednotlivých typů A E. Tab. 2.1 Průměrné počty dnů s daným typem podmínek Z tabulky je vidět, že na Ostravsku se v období říjen březen v hodnoceném období v průměru vyskytlo např. 33 dnů s bezvětřím nebo velmi malou průměrnou rychlostí větru do 1 m/s a 25 dnů s průměrnou oblastní rychlostí větru 5 m/s a více. Průměrný počet dnů se špatnými meteorologickými 26

27 podmínkami rozptylu v jednom chladném období byl 21 a naopak ve 46 dnech je možno hodnotit meteorologické podmínky rozptylu jako dobré. Dny s prouděním ve směrech z jihozápadní poloviny horizontu (tj. ze směrů od SSE přes S až po NW) jsou v oblasti téměř třikrát četnější než dny s prouděním ve směrech ze severovýchodní poloviny horizontu (tj. ze směrů od NNW přes N až po SE). Dále uvedené vybrané obrázky 24 a 25 ukazují úroveň znečištění ovzduší ve dnech s odvozenými denními typy meteorologických podmínek rozptylu v chladných obdobích říjen březen. Pro každý typ je zde uvedena průměrná koncentrace (Avg) a rozsahy koncentrací v intervalech P5-P25, P25-P75, P75-P95, kde P5, P25, P75, P95 jsou 5%, 25%, 75% a 95% percentily souboru oblastních průměrných denních koncentrací. Je vidět, že ve všech uvedených případech klesá úroveň koncentrací od dnů typu A ke dnům s typem E a koncentrace při typu A jsou výrazně vyšší než při typu E. Je možno např. konstatovat, že zatímco ve dnech typu E je 95 % všech průměrných oblastních koncentrací PM 10 do cca 50 µg m 3, ve dnech typu A je více než 75 % všech průměrných oblastních koncentrací PM 10 vyšších než tato hodnota. U SO 2 je dobře vidět nárůst úrovně znečištění ovzduší při typech B a A, tj. při teplotách kolem nuly a při záporných teplotách. Obr Oblastní průměrné denní koncentrace v µg m 3 na Ostravsku ve dnech s uvedenými denními typy meteorologických podmínek Obr Oblastní průměrné denní koncentrace PM 10 v µg m 3 na Ostravsku ve dnech s uvedenými denními typy oblastních meteorologických podmínek rozptylu a typů proudění 27

28 Je možno konstatovat, že ve dnech se špatnými meteorologickými podmínkami klesají oblastní koncentrace PM 10 pod 50 µg m 3 jen v 5 % dnů a naopak ve dnech s dobrými podmínkami rozptylu je tato hranice překročena jen ve dnech s prouděním typy NE½. Ve všech třech skupinách dnů s uvedenými typy meteo-podmínek rozptylu (F, G, X) je úroveň znečištění ovzduší nejnižší při proudění typu SW½. Nejvyšší oblastní koncentrace PM 10 byly naměřeny ve dnech se špatnými podmínkami rozptylu, ve kterých nebylo možno přiřadit denní typ proudění ani k jednomu z typů NE½ a SW½ (dny F-X). Podle definice typu F (dny s nepříznivými podmínkami) je v těchto dnech průměrná oblastní rychlost větru nejvýše 2 m.s -1 a je přirozené, že při těchto malých rychlostech je směr větru spíše proměnlivý a často se může během dne měnit. Poslední obr ukazuje souvislost mezi úrovní znečištění ovzduší a meteorologickými podmínkami rozptylu na příkladu smogové situace na Ostravsku v lednu Na obrázku je vynesen průměr a 95. percentil z 1hodinových koncentrací ze všech automatizovaných stanic na Ostravsku v období od 22. do 29. ledna 2010, hodinové hodnoty průměrné rychlosti větru na stanicích Mošnov a Raciborz a hodinové hodnoty teplotního pseudogradientu mezi stanicemi Mošnov a Červená, které přibližně popisují teplotní zvrstvení v přízemní vrstvě do cca 500 m. Nárůst koncentrací PM 10 nad úroveň cca 150 µg m 3 během 23. ledna a jejich pokles pod tuto hodnotu koncem 27. ledna dobře koresponduje s obdobím inverzního teplotního zvrstvení a poklesem rychlosti větru pod 2 m.s -1. obr Koncentrace PM 10 a meteorologické podmínky ve dnech 22. až 29. ledna Meteorologické a klimatologické produkty Nejviditelnější část ČHMÚ tvoří produkty, které jsou vytvářeny nejen pro vnější odběratele, ale i pro interní potřeby. Jedná se o pověstnou špičku ledovce, která je vidět, ale jejíž velká a neoddělitelná část je vnějšímu pozorovateli zcela skryta. Předpověď počasí distribuovaná ČHMÚ je vidět nejvíce. 28

29 Nejedná se pouze o standardní předpověď počasí na odpoledne, noc a zítřek pro ČR. Stejné předpovědi připravuje ČHMÚ pro jednotlivé kraje na regionálních pobočkách. Výhled na třetí až desátý den je rovněž velmi žádaným produktem, stejně tak i dlouhodobý výhled počasí na jednotlivé týdny až na následujících 30 dní. ČHMÚ připravuje i speciální předpovědi pro zabezpečení civilní letecké dopravy, pro zimní údržbu komunikací, nebo modelovou předpověď šíření škodlivin při jaderných a průmyslových haváriích a velkých požárech. Základním předpovědním vstupem jsou pro meteorologa v ČHMÚ výstupy předpovědního modelu ALADIN (Aire Limitée Adaptation dynamique Développement InterNational) a možnost porovnávat jeho výsledky operativně s modelem Evropského centra pro střednědobou předpověď (ECMWF) a s německými, britskými nebo i americkými modelovými výstupy. Na vývoji modelu ALADIN ČHMÚ spolupracuje s Météo France a s experty z dalších zemí (např. Rakousko, Chorvatsko, Slovensko, Maďarsko, a dalšími v rámci konsorcií ALADIN a LACE) již mnoho let. Vlastní verze modelu ALADIN-CZ poskytující předpověď základních meteorologických polí na 54 hodiny dopředu je aktualizovaná čtyřikrát denně. Horizontální rozlišení modelu je 4,5 km a vertikálně počítáme pro více než 70 hladin. ČHMÚ provozuje model ALADIN-CZ i v jeho klimatické modifikaci (ALADIN-CZ/CLIMATE), která dosahuje vysoké hodnocení úspěšnosti v mezinárodní klimatologické komunitě. V těsné spolupráci s meteorologickou službou Armády ČR provozuje ČHMÚ systém předpovědí extrémních jevů SIVS (Systém integrované výstražné služby), který upozorňuje Integrovaný záchranný systém (IZS) a veřejnost na nebezpečné jevy spojené s teplotou a vlhkostí (vysoké a nízké teploty, sucho s nebezpečím požárů), větrem (silný a nárazovitý vítr), sněhem (silné a trvalé sněžení, sněhové jazyky, závěje a sněhová bouře), námrazovými jevy (ledovka, náledí a námraza), bouřkami a doprovodnými jevy, deštěm (silný, trvalý a extrémní) a povodňovými jevy (stupně povodňové aktivity a nově i přívalové povodně). Takto vybudovaný systém je zcela v souladu s moderními evropskými pravidly pro varování před nebezpečnými projevy počasí. Zcela standardně poskytuje ČHMÚ na vyžádání informace o počasí a základních klimatologických charakteristikách pro různá místa ČR. Jedná se každoročně o téměř požadavků v širokém rozpětí od podkladů pro vyšetřování automobilových nehod nebo násilných trestných činů, přes teplotní charakteristiky potřebné pro vyhodnocení účinnosti vytápění a klimatizování budov, až po informace k pojistným událostem. 2.7 Jak se předpovídá počasí (RNDr. Roman Volný) Počasí bylo, je a bezpochyby i nadále bude fenoménem, který provází lidstvo od pradávna a velmi významně ovlivňuje jeho přirozený vývoj. Především výkyvy a rozmary počasí vždy upoutávaly pozornost lidí a zaměstnávaly mysl lidí ohledně možností jejich předpovědi na počátku v tom byla spíše snaha o přežití, v poslední době spíše snaha o předcházení možným škodám či alespoň jejich minimalizace. Dokladem mohou být nesčetné pranostiky či záznamy v kronikách 29