WARUNKI METEOROLOGICZNE A ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA

Transkrypt

1 INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY TYTUŁ : WARUNKI METEOROLOGICZNE A ZANIECZYSZCZENIE POWIETRZA AUTOR: Leszek Ośródka DATA: Katowice, r.

2 Jakość powietrza Estonia Irlandia Luksemburg Finlandia Litwa Wielka Brytania Niemcy Szwecja Austria Holandia Belgia Francja Słowacja Dania Węgry Portugalia Republika Czeska Włochy Słowenia Polska Malta Włochy Łotwa Rumunia Grecja Cypr Bułgaria StęŜenie PM10 [µg/m 3 ] Gdańsk Elbląg Koszalin Zielona Góra Walbrzych Olsztyn Suwałki Szczecin Toruń Bialystok Bydgoszcz Lublin Gdynia Włoclawek Kalisz Lódź Poznań Płock Kielce Rzeszów Radom Opole Gorzów Wielkopolski Warszawa Legnica Częstochowa Jelenia Góra Wrocław Bytom Bielsko-Biala Dabrowa Górnicza Gliwice Katowice Zabrze Nowy Sacz Rybnik Kraków StęŜenie PM10 [µg/m 3 ] Średnie roczne stęŝenie pyłu zawieszonego PM10 w roku 2008 w krajach UE (WHO 2011) Średnie roczne stęŝenie pyłu zawieszonego PM10 w roku 2008 na stacjach monitoringu jakości powietrza w Polsce zaznaczono przekroczenie rocznej wartości, kolorem: pomarańczowym dopuszczalnej 40 mg/m 3 (UE) a zielonym zalecanej przez WHO 20 mg/m 3 (WHO 2011)

3 Jakość powietrza wskaźnik AQI w Polsce

4 Jakość powietrza Średnie roczne stęŝenia PM10 na stacjach PMŚ w woj. śląskim i małopolskim w latach źródło: WIOŚ Kraków, Katowice

5 Jakość powietrza Maksymalne dobowe stęŝenia PM10 na stacjach PMŚ w woj. śląskim i małopolskim w latach źródło: WIOŚ Kraków, Katowice

6 Jakość powietrza Liczba przypadków przekroczenia stęŝenia średniodobowego PM10>150 µg/m 3 na poszczególnych stacjach Śląska i Małopolski w latach Źródło: WIOŚ Kraków, Katowice

7 Jakość powietrza a meteorologia Dobowy przebieg PM10 na tle wysokości warstwy mieszania

8 Warstwa graniczna atmosfery Z[m] 2000 Atmosfera swobodna Strefa przejściowa Inwersja nakrywająca Strefa przejściowa 1000 Konwekcyjna warstwa mieszania Warstwa turbulencji resztkowej Warstwa mieszania 0 W. przyziemna W. przyziemna zima wiosna lato jesień :00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 UTC

9 Schemat procesu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym Źródło: Markiewicz M.T., Podstawy modelowania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu atmosferycznym. OWPW, 2004

10 Warunki meteorologiczne 1. WIATR wentylacja pozioma; przy prędkości > 4 m/s dominujący czynnik dyspersji 2. OPADY (deszcz, śnieg) wymywanie o efektywności zaleŝnej od rodzaju, intensywności i czasu trwania opadu 3. MIESZANIE PIONOWE intensywność uwarunkowana stanem równowagi atmosfery Stan równowagi atmosfery zaleŝny od zmiany temperatury powietrza z wysokością i profilu wiatru Równowaga chwiejna spadek temperatury powietrza większy niŝ 1 C na 100 metrów wysokości generowanie ruchów konwekcyjnych intensyfikacja mieszania pionowego, sięgającego róŝnych poziomów wysokości (wysokość warstwy mieszania) Równowaga stała inwersja temperatury w przyziemnej warstwie granicznej atmosfery hamowanie mieszania pionowego w warstwie inwersyjnej (dolnej, wzniesionej) Równowaga obojętna stan pośredni między równowagą chwiejną a stałą (m.in. po zachodzie Słońca, po ustaniu ruchów konwekcyjnych, a przed utworzeniem dolnej warstwy inwersyjnej) sytuacje z opadami (deszczem, śniegiem) i z silnym wiatrem (>4 m/s)

11 Kształt smugi dymu z komina w zaleŝności od stanu równowagi atmosfery Równowaga chwiejna wylot dymu z komina podczas ruchów konwekcyjnych Równowaga obojętna wylot dymu z komina w warunkach pośrednich między równowagą chwiejną a stałą Równowaga stała I wylot dymu z komina w zasięgu warstwy inwersyjnej dolnej Równowaga stała II wylot dymu z komina ponad warstwy inwersyjnej dolnej Równowaga stała III wylot dymu z komina pod warstwą inwersyjną wzniesioną Pionowy rozkład temperatury powietrz T (linia ciągła) na tle suchej adiabaty (linia przerywana) według: Sterna, 1973)

12 Kształt smugi dymu z komina (widok z boku i z góry) w zaleŝności od stanu równowagi atmosfery Równowaga chwiejna Równowaga obojętna Równowaga stała I Równowaga stała II Równowaga stała III

13 Jakość powietrza

14 Widzialność średnioroczna oraz stęŝenie i opad pyłu w aglomeracji górnośląskiej w latach

15 Poziom stęŝenia PM a elementy meteorologiczne Liczba epizodów (PM10>150 µg/m 3 ) w zaleŝności od temperatury powietrza w latach Liczba epizodów (PM10>150 µg/m 3 ) w zaleŝności od prędkości wiatru w latach

16 Poziom stęŝenia PM a elementy meteorologiczne ZaleŜności między średniodobową temperaturą powietrza a stęŝeniem PM10. ZaleŜności między średniodobową prędkością wiatru a stęŝeniem PM10.

17 Epizod wysokich stęŝeń zanieczyszczeń powietrza Stacja Średnia Min/50 Max/50 Gorlice ,3 10,0 Jelenia Góra- Cieplice Średnie 24-godzinne stęŝenia PM10 [µg/m 3 ] na wybranych stacjach w Polce podczas epizodu w styczniu 2010 r. (źródło GIOŚ/PMŚ) ,8 9,6 śywiec ,9 8,2 Nowy Sącz ,9 7,8 Szczawno- Zdrój ,2 7,8 Kraków ,7 7,6 Wodzisław Śląski ,4 7,2 Wadowice ,7 7,0 Tarnów ,1 7,0 Bielsko-Biała ,8 6,7 Głubczyce ,7 5,4 Kędzierzn- Koźle ,9 5,3 Warszawa ,0 5,0 Zabrze ,9 4,9 Wrocław ,1 4,8 Opole ,2 4,7 Poznań ,9 4,0 Toruń ,2 3,6 Zakopane ,3 3,5 Gdańsk ,8 2,5

18 Epizod wysokich stęŝeń zanieczyszczeń powietrza Wysokość [m] I I I I THTE [K] Pionowy profil temperatury pseudo-potencjalnej we Wrocławiu, 0 UTC. Mapa synoptyczna 24 i 26 stycznia 2010 r., godz. 00 UTC (źródło:imgw-pib). Trajektorie wsteczne mas powietrza wyznaczone przy wykorzystaniu modelu HYSPLIT w odniesieniu do Katowic na 24 stycznia 2010 r. godz. 00 UTC.

19 Epizod wysokich stęŝeń zanieczyszczeń powietrza Przebieg temperatury powietrza na róŝnych poziomach atmosfery w styczniu 2010 r. na przykładzie danych ze stacji aerologicznej we Wroclawiu. Temperatura [ C] GOŁOLEDŹ Styczeń 2010 SILNE MROZY 122 m 925hPa 850hPa 700hPa 500hPa Temperatura powietrza na róŝnych poziomach atmosfery (około 122, 600, 1500, 3000, 5000 m n.p.gr.).

20 Epizod wysokich stęŝeń zanieczyszczeń powietrza Warunki meteorologiczne dyspersji.

21 Warunki przewietrzania w województwie śląskim

22 ZróŜnicowanie przestrzenne obszarów zagroŝenia sanitarnego powietrza w Polsce

23 Prognoza jakości powietrza Ogólny schemat modelu prognozy jakości powietrza / krótkoterminowej prognozy stęŝeń zanieczyszczeń powietrza

24 Prognoza jakości powietrza Ogólny schemat modelu prognozy jakości powietrza / krótkoterminowej prognozy stęŝeń zanieczyszczeń powietrza Dane pomiarowe z ostatnich 24 godzin z krokiem 1- godzinnym Stacje Automatycznego Monitoringu Jakości Powietrza - dane imisyjne - dane meteorologiczne Dane prognozowane na następne 24 godziny z krokiem 1- godzinnym Numeryczna prognoza pogody - model LM-COSMO Średnioobszarowe stęŝenie zanieczyszczeń dla stref i aglomeracji Naziemne stacje meteorologiczne: - dane meteorologiczne Krótkoterminowa prognoza jakości powietrza (AQ) - model empiryczny: metody eksploracji danych Prognoza indeksu jakości powietrza (AQI)

25 Prognoza jakości powietrza Portal internetowy SPJP w województwie śląskim Prognoza przebiegu dobowego stęŝenia PM 10 (SO 2, NO 2, O 3 ) dla strefy z krokiem jednogodzinnym (oczekiwane średnie stęŝenie, moŝliwe maksymalne stęŝenie) Prognozowany na daną dobę tzw. indeks AQI, który jest syntetycznym wskaźnikiem jakości powietrza 25

26 Projekt AIR SILESIA Tytuł: System informacji o jakości powietrza na obszarze Pogranicza Polsko-Czeskiego w rejonie Śląska i Moraw Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Współpracy Transgranicznej Republika Czeska-Rzeczpospolita Polska (AIR SILESIA POWT RCz-RP ) Wykonawcy Republika Czeska: Instytut Zdrowia Publicznego w Ostrawie (Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě) ZÚOVA - koordynator Czeski Instytut Hydrologiczno-Meteorologiczny, Oddział w Ostrawie (Český hydrometeorologický ústav, Pobočka Ostrava) ČHMÚ, WyŜsza Szkoła Górnicza Uniwersytet Techniczny w Ostrawie (Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava) VŠB- TUO. Rzeczpospolita Polska: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej PIB Oddziałw Krakowie -IMGW PIB, Instytut Podstaw InŜynierii Środowiska PAN w Zabrzu -IPIŚPAN, Główny Instytut Górnictwa w Katowicach - GIG. Czas trwania: 36 miesięcy ( ). Strona: Cel projektu Celem projektu jest utworzenie regionalnego systemu informacji o jakości powietrza w regionie pogranicza polsko-czeskiego w rejonie śląsko-morawskim, opartego o jednakowe, po obu stronach granicy, załoŝenia metodyczne i rozwiązania informatyczne. Budowa wspólnej platformy metodycznej do oceny jakości powietrza w obszarze pogranicza pozwoli na ocenę transgranicznego transportu zanieczyszczeń. Natomiast moŝliwość prognozowania sytuacji podwyŝszonych stęŝeń zanieczyszczeń powietrza tak zwanych epizodów przyczyni się nie tylko do poprawy warunków Ŝycia ludności z tych obszarów, ale równieŝ podniesienia świadomości ekologicznej mieszkańców obszarów naraŝonych na występowanie ponadnormatywnych stęŝeń substancji w powietrzu.

27 22 marca 2012 r. XX Światowy Dzień Wody Woda a bezpieczeństwo Ŝywnościowe 23 marca 2012 r. LII Światowy Dzień Meteorologii Pogoda, klimat i woda, motorem naszych działań

28 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ KONTAKT: dr Leszek Ośródka IMGW-PIB w Warszawie Oddział w Krakowie Zakład Monitoringu i Modelowania Zanieczyszczeń Powietrza Katowice, ul. Bratków 10 tel.: (032) fax: (032) leszek.osrodka@imgw.pl