Koncentrace tuhých částic v ovzduší v bezesrážkových epizodách The concentration of airborne in episode without precipitation Gražyna Knozová Robert Skeřil Český hydrometeorologický ústav, Brno
Zdroje znečištění ovzduší PM 10 přírodní sopečné erupce, požáry, krystaly mořské soli, rostlinné pyly antropogenní lokální topeniště, průmysl, doprava chemické reakce v atmosféře vznik sekundárních částic z plynných prekurzorů (krystalky síranů, dusičnanů) dálkový přenos znečištění re-emise opětovná emise již dříve usazených částic
Zdroje re-emisí částic skládky sypkých materiálů povrchová těžba zemní a stavební práce zemědělské práce urbanizované oblasti: doprava způsobuje několikanásobně vyšší znečištění ovzduší re-emisí než z výfukových plynů (Jaecker- Voirol, Pelt, 2000) úklid silnic vede ve zvláštních meteorologických podmínkách k výskytu epizod zvýšené koncentrace suspendovaných částic (Hosiokangas et al., 2004; Salonen et al, 2004).
Re-emise Re-emise vzniká mechanickým způsobem a její hlavní příčinou je pohyb vzduchu způsobený větrem dopravou Významným faktorem pro dynamiku procesu re-emise je velikost a morfologie samotných částic a mikro-měřítkové vlastnosti rozhraní částic a aktivního povrhu, jako jsou chemismus a objem vody (Loosmore, 2003). Důležitým faktorem je rovněž rychlost proudění vzduchu
Hypotéza Re-emise tuhých částic významně přispívá k celkové koncentraci PM 10 v suchých obdobích Cíle práce Analýza koncentrací PM 10 v suchých obdobích Charakteristika epizod zvýšené koncentrace PM 10 způsobené re-emisí (charakteristika dalších meteorologických podmínek)
Metoda práce Bezesrážkové období bylo určeno jako minimálně pět po sobě jdoucích dnů, kdy v jednotlivých dnech nebyla naměřena žádná srážka. základní statistická charakteristika výskytu bezesrážkových epizod pro každou epizodu byla charakterizována koncentrace PM 10 a vypočteny průměrné hodnoty jednotlivých meteorologických prvků
Datové podklady data ze stanice Brno-Tuřany průměrné 24hodinové koncentrace PM 10 (1996-2009) denní hodnoty meteorologických prvků srážky teplota vzduchu rychlost větru relativní vlhkost vzduchu sluneční svit
Vztah atmosférických srážek a suspendovaných částic v ovzduší Výskyt srážek působí mokrou depozici při srážkách koncentrace PM 10 klesá Nepřítomnost srážek přispívá k re-emisi v suchém období koncentrace PM 10 roste Suspendované částice jsou kondenzačními jádry pro srážky přítomnost suspendovaných částic v ovzduší přispívá k výskytu srážek
Průměrná roční koncentrace PM 10 [µg/m 3 ] a souhrn dnů bezesrážkových epizod 160 140 počet dnů bezsrážkové epizody PM10 45 40 PM10 µ g/m 3 120 100 80 60 40 20 35 30 25 20 15 10 5 počet dnů 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 0
Charakteristika bezesrážkových epizod v Brně-Tuřanech v období 1996-2009 průměrná délka epizody maximální délka epizody 8 dní 23 dní průměrná změna koncentrací PM 10 v průběhu epizody +10,8 µg/m 3 počet epizod s růstem koncentrací PM 10 158 (78,5 %) počet epizod s poklesem koncentrací PM 10 43 průměrná rychlost větru 3,4 m/s průměrná teplota vzduchu 10,8 C průměrná relativní vlhkost vzduchu 68 % průměrný denní úhrn slunečního svitu 7,4 h
Průměrný počet dnů bezesrážkové epizody (1996-2009) 16 14 12 počet dnů 10 8 6 4 2 0 leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec
Charakteristika bezesrážkových epizod s největší změnou koncentrace PM 10 v Brně-Tuřanech v období 1996-2009 Znaménko - označuje pokles koncentrací PM 10 v průběhu Změna koncentrace PM 10 v epizody a + růst koncentrací PM 10 v průběhu epizody +132, 6-114,2-91,5-52,4 +53,1 +55,0 +58,8 +72,2 +124, průběhu epizody 4 [µg/m3] Měsíc výskytu 3 1 3 x 9 3 2 1/2 2/3 12 Délka epizody [dny] 5 5 8 x 9 5 10 11 14 8 Průměrná koncentrace PM 10 [µg/m3] Průměrná rychlost větru [m/s] Průměrná teplota vzduchu [ C] Průměrná relativní vlhkost vzduchu [%] Průměrný denní úhrn slunečného svitu [h] 102,7 80,3 40,1 x 51,3 51,2 53,7 52,5 72,6 77,1 3,0 1,9 3,5 x 3,0 2,7 4,4 3,7 3,3 5,1-0,1-6,5 10,4 x 18,3 3,8-3,8-2,1-0,9-7,1 83 96 72 x 59 68 73 80 73 83 3,6 0,0 5,7 x 10,2 8,1 4,6 3,5 6,4 2,9
Charakteristika nejdelších bezesrážkových epizod v Brně-Tuřanech v období 1996-2009 Délka epizody [dny]16 16 16 16 17 18 18 20 22 23 Měsíc výskytu 10 9 2 4/5 3/4 3/4 8/9 2/3 12/1 3/4 Změna koncentrace PM 10 v průběhu epizody 16,3-0,9 4,0-11,4 16,0 16,6-1,7 41,4 31,0-18,1 [µg/m3] Průměrná koncentrace PM 10 [µg/m3] 43,6 23,0 48,2 27,4 41,4 51,5 36,9 64,9 48,8 35,1 Průměrná rychlost větru 3,2 2,7 2,6 3,5 4,4 3,8 2,9 4,0 3,8 3,8 [m/s] Průměrná teplota vzduchu [ C] Průměrná relativní vlhkost vzduchu [%] Průměrný denní úhrn slunečného svitu [h] 10,5 12,3 1,6 11,9 14,1 6,4 18,3-2,8-3,5 10,1 68 69 78 45 57 58 67 73 86 50 7,9 8,8 4,6 11,2 10,0 8,2 8,1 5,0 0,5 8,8
Koncentrace PM a meteorologické 10 podmínky v období 27.02-6.04.2002 SRA PM 10 T H F mm µg/m 3 C 60 180 15 % m/s 120 20 50 150 5 90 15 40 120-5 60 10 30 90-15 30 5 20 60-25 0 0 50 µg/m 3 10 30-35 -30-5 0 0-45 -60-10 27.2.2002 28.2.2002 1.3.2002 2.3.2002 3.3.2002 4.3.2002 5.3.2002 6.3.2002 7.3.2002 8.3.2002 9.3.2002 10.3.2002 11.3.2002 12.3.2002 13.3.2002 14.3.2002 15.3.2002 16.3.2002 17.3.2002 18.3.2002 19.3.2002 20.3.2002 21.3.2002 22.3.2002 23.3.2002 24.3.2002 25.3.2002 26.3.2002 27.3.2002 28.3.2002 29.3.2002 30.3.2002 31.3.2002 1.4.2002 2.4.2002 3.4.2002 4.4.2002 5.4.2002 6.4.2002 PM 10 SRA - srážky T teplota vzduchu H relativní vlhkost vzduchu F rychlost větru
Rozdíl mezi průměrnou koncentrací PM 10 [µg/m 3 ] ve dnech bezesrážkových epizod a ve všech dnech (1996-2009) je rovný 6,1µg/m 3 Koncentrace PM 10 je vyšší ve dnech bezesrážkových epizod
Závěry existuje korelace mezi koncentrací PM 10 a počtem dnů v bezesrážkových epizodách (měsíční a roční hodnoty) největší počet bezesrážkových epizod se vyskytuje v únoru, březnu, srpnu a září re-emise částic v bezesrážkových epizodách přispívá ke zvýšení koncentrací PM 10, o čemž svědčí skutečnost, že průměrná koncentrace PM 10 v dnech započítaných k bezesrážkovým epizodám je větší nežli průměrná koncentrace PM 10 stanovená ze všech dní v průběhu bezesrážkových epizod koncentrace PM 10 zpravidla roste, ale při vyšších rychlostech větru jsou suspendované částice dostatečně rozptylovány a přenášeny do větších vzdáleností v kontextu měnících se klimatických podmínek, jako je pozorovaná a predikovaná intensifikace sucha, lze očekávat, že problém reemise tuhých částic bude v oblasti České republiky narůstat
Počet dnů bezesrážkového období na území ČR, scénář podle modelu ALADIN-CLIMATE/CZ (1961-1990) (2040-2069) (2010-2039) (2070-2099) Zdroj: Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření, VaV SP/1a6/108/07, 2010, kapitola 4.2.1.4,
Studie byla vyhotovena s finančním příspěvkem grantu GAČR Víceúrovňová analýza městského a příměstského klimatu na příkladu středně velkých měst GA205/09/1297