Meteorologické podmínky a znečištění ovzduší Libor Černikovský Český hydrometeorologický ústav http://www.chmi.cz cernikov@chmi.cz L. Černikovský: a znečištění Posuzování záměrů Meteorologické v procesu EIApodmínky z hlediska vlivu naovzduší veřejné zdraví Posuzování záměrů v procesu EIA z hlediska vlivu na veřejné zdraví, Krajský úřad Moravskoslezského kraje, 13. 10. 2009 Krajský úřad Moravskoslezského kraje, 13. 10. 2009 1
Obsah Podmínky ovlivňující úroveň znečištění ovzduší. Modelování znečištění ovzduší. Příklady: simulace rozptylu z jednoho zdroje, měřené koncentrace v Moravskoslezském kraji. Situace s vysokým znečištěním ovzduší vs. dlouhodobá úroveň znečištění. 2
Úvod Realita je komplexní, ale skládá se z jednotlivostí, které mohou být popsány, a musí být pochopeny. Výčet podmínek vypadá zřejmě a jednoduše, ale skutečnost není vždy zřejmá a jednoduchá. Konkrétní situace vypadá na první pohled jasně, ale skutečnost může bát jiná. 3
Úroveň znečištění v konkrétní lokalitě (Antropogenní) zdroje emisí: výskyt...ale lokalita může být vysoce znečištěna, i když v blízkosti není žádný zdroj parametery: velikost emisí...jednotlivý mohutný zdroj vs. mnoho malých zdrojů objem emisí, teplota, rychlost stavební výška a průměr ústí provozní podmínky...během dne, týdne, roku Orografie: rovina, vrchol, údolí... Poloha vzhledem ke zdrojům: horizontální a vertikální vzdálenost po větru, proti větru, bočně od větru, všude okolo Meteorologické podmínky 4
Meteorologické podmínky ovlivňující úroveň znečištění ovzduší Podmínky, ovlivňující horizontální a vertikální rozptyl emisí od zdrojů rychlost větru vertikální stabilita přízemní vrstvy atmosféry 5
(Ne)příznivé meteorologické podmínky Závisí na lokalitě a druhu znečištění rychlost větru:...nižší rychlost vyšší koncentrace...vyšší rychlost resuspenze (doprava, lokální topeniště, staveniště,...) vertikální stabilita:...stabilnější vyšší konc. pod zádržnou vrstvou, nižší nad ní teplota vzduchu objem emisí... zimní období: více emisí z vytápění... léto: větší výpar, tvorba ozonu směr větru umístění lokality vůči zdrojům srážky vymývání znečištění 6
Modelování znečištění ovzduší Pouze přibližný popis skutečnosti s mnoha zásadními předpoklady, nejsou absolutně přesným popisem skutečnosti. Modely musí být kombinovány a verifikovány výsledky měření znečištění ovzduší. Nicméně jsou velmi užitečným nástrojem pro odhad skutečnosti s vědomím použitých předpokladů, omezení a nejistot. Kvalita/přesnost modelových výsledků závisí nejenom na kvalitě modelu, ale z velké části na kvalitě vstupních dat. 7
Modelování znečištění ovzduší vstupní údaje výsledky vstupní údaje výsledky 8
Modelování znečištění ovzduší vstupní údaje výsledky zdroje přirozené, antrop. bodové, plošné, mobilní, objemové... meteo. podmínky parametry zdrojů výška, velikost, umístění... odhad emisí měření vs. odhad (emisní faktory ), vyýstupní rychlost, chemické procesy měření vs. odhad (ne)homogenita oblasti rychlost a směr větru stabilita atmosféry... topografie kvalita vstupních údajů dostupnost výsledky podrobnost přesnost detaily orografie umístění zdrojů popis,... 9
Modelování znečištění ovzduší vstupní údaje výsledky vstupní údaje druh aplikace havárie, informačnípredikční-regulační systémy, hodnocení úrovně znečištění ovzduší publikování interpretace kvalita vstupníc h údajů výsledky vyhodnocení porovnání s výsledky měření zpracování mapování věrohodno st výsledků 10
Imisní koncentrace vs. emisní koncentrace 11
Imisní koncentrace vs. efektivní výška zdroje ovlivněny stavební výškou teplotou a výstupní rychlostí emisí 12
Imisní koncentrace vs. efektivní výška zdroje vs. výška zádržné vrstvy ovlivněny stavební výškou, teplotou a výstupní rychlostí emisí meteo. podmínkami a jejich denním chodem 13
Imisní koncentrace vs. orografie ovlivněny parametry zdroje meteo. podmínkami a jejich denním chodem 14
Imisní koncentrace vs. výška zádržné vrstvy pod zádržnou vrstvou nad zádržnou vrstvou 15
Imisní koncentrace vs. orografie/výška zádržné vrstvy (24h konc. PM10 ) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 Town 1 město 1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 Town 2 město 2 Town 3 město 3 Mountains hory 16
Poloha vzhledem ke zdrojům: vertikální vzdálenost 17
Poloha vzhledem ke zdrojům: horizontální vzdálenost 18
Poloha vzhledem ke zdrojům: po větru, proti větru, bočně od větru, všude okolo 1 3 2 ZDROJ 4 19
Poloha vzhledem ke zdrojům: 1h koncentrace PM10 1 3 SOURCE 4350 300 200 150 100 50 2 3 1 18.12. H12 18.12. H00 17.12. H12 17.12. H00 16.12. H12 16.12. H00 15.12. H12 15.12. H00 14.12. H12 14.12. H00 13.12. H12 13.12. H00 12.12. H12 12.12. H00 11.12. H12 0 11.12. H00 2 250 4 20
Poloha vzhledem ke zdrojům: roční průměrné koncentrace PM10 1 3 SOURCE 4 2 80 70 60 50 40 30 1 2 3 4 LV 20 10 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 21
Meteorologické podmínky: rychlost větru 22
Meteorologické podmínky: vertikální stabilita 23
0 PM10-AVG PM10-P95 Tgrad WV 200m WV 36m 17.1.06, 12:00 17.1.06, 0:00 16.1.06, 12:00 16.1.06, 0:00 15.1.06, 12:00 15.1.06, 0:00 14.1.06, 12:00 14.1.06, 0:00 13.1.06, 12:00 13.1.06, 0:00 12.1.06, 12:00 12.1.06, 0:00 11.1.06, 12:00 11.1.06, 0:00 10.1.06, 12:00 10.1.06, 0:00 9.1.06, 12:00 9.1.06, 0:00 8.1.06, 12:00 8.1.06, 0:00 7.1.06, 12:00 7.1.06, 0:00 6.1.06, 12:00 6.1.06, 0:00 5.1.06, 12:00 5.1.06, 0:00 4.1.06, 12:00 4.1.06, 0:00 PM10 averages 1000 900 12 800 700 10 600 8 500 6 400 4 300 200 2 100 0 Wind velocity [m/s], Tgrad [ C/100m] Meteorologické podmínky: rychlost větru a vertikální stabilita 14-2 WV 10m 24
Meteorologické podmínky: směr větru 25
Meteorologické podmínky: směr větru N 25 NW 20 NE 15 10 5 W E 0 SW před/poepisode epizodě before SE S during během episode epizody 26
Větrná růžice (relativní četnost směrů větru) vs. imisní zatížení a průměrné koncentrace 25 Větrná růžice 20 SO2 15 NOX 10 5 PM10 25 20 15 10 5 0 0 ZDROJ SO2 NOX PM10 From the source From N E S Calm [%] [%] [%] 50 45 8 40 50 11 35 50 12 Vysoký podíl koncentrací během bezvětří WV < 0.5 m.s-1 významný vliv blízkých zdrojů 27
Větrná růžice (relativní četnost směrů větru) vs. imisní zatížení a průměrné koncentrace Větrná růžice Zdroje SO225 NOX20 PM1015 25 20 15 10 10 5 5 0 Čisté oblasti 0 SO2 NOX PM10 From sources From SSW SW [%] [%] 61 23 52 33 44 39 28
Větrná růžice (relativní četnost směrů větru) vs. imisní zatížení a průměrné koncentrace Větrná růžice SO2 NOX PM10 SO2 NOX PM10 From S-SW [%] 45 39 20 34 From NW-NE [%] 38 30 26 20 15 15 10 10 5 5 0 0 Calm [%] 9 17 20 Zdroje 29
30 5.9 25 4.3 20 2.7 15 1.1 10-0.5 5-2.1 0-3.7 T [ C], Tgrad [ C/100m], WV [m/s] Relative frequency [%] Koncentrace PM10 během zimního období (říjen březen) 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 04/05 05/06 06/07 07/08 08/09 % C24 >100 % C24 >150 T Tgrad*10 WV 30
Koncentrace PM10 během zimního období (říjen březen) 120 110 Bartovice 90 Českobratrská 80 Fifejdy 70 Mariánské Hory 60 Poruba/V.obvod Poruba/ČHMÚ 50 Přívoz 40 Přívoz ZÚ 30 Radvanice 20 Zábřeh 10 9* 08-0 7 06-0 5 04-0 3 02-0 1 00-0 9 98-9 7 0 96-9 PM10 [ug.m/3] 100 31
Epizody s vysokým znečištěním vs. roční zatížení 24-hour PM10 concentration 350 300 Original >150 => 50 >100 => 50 Annual avg #days > 50 Diff. [%] 50 117 46 108-8 -8 41 82-18 -30 250 200 Original >150 => 50 150 >100 => 50 100 50 1. 1. 1. 2. 1. 3. 1. 4. 1. 5. 1. 6. 1. 7. 1. 8. 1. 9. 1. 10. 1. 11. 1. 12. 0 32
Co je výjimečná situace? Českobratrská Fifejdy Mariánské Hory Poruba/V.obvod Poruba/ČHMÚ Přívoz Přívoz ZÚ Radvanice Zábřeh Bohumín Český Těšín Havířov Karviná Orlová Věřňovice Rok 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007* Karvinsko Bartovice Ostrava 161 171 190 187 207 144 144-185 95 78 92 104 91 117 158 102 117 112 90 194 177 113 87 136 62 38 49 42 77 73 86 41-76 71 99 64-75 128 151 166 146 160 149 116 106 72 105 110 70 157 88 42 47 61 95 117 129 60-175 93 64 54 47 107 99 144 106 120 92 80 184 91 93 52 213 223 142 178 177 159 169 129 164 84 61 55 91 124 122 213 170 170 186 121 141 59 44 46 65 92 90 208 168 155 135 95 152 72 40 48 54 100 92 156 106 149 145 104 159 98 45 35 105 140 112 138 162 141 93 147 111 53 45 93 186 219 169 103 126 143 112 33
Epizody s vysokým znečištěním vs. roční zatížení 24h konc. PM10, relativní četnost výskytu, X/1999 II/2009 průměrný počet dnů za rok 34
Děkuji za pozornost www.chmi.cz cernikov@chmi.cz 35