Zastosowanie pomiarów sodarowych do oceny warunków anemologicznych Krakowa

Transkrypt

1 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Zastosowanie pomiarów sodarowych do oceny warunków anemologicznych Krakowa Ewa Krajny, Leszek Ośródka Zakład Monitoringu i Modelowania Zanieczyszczeń Powietrza IMGW-PIB Seminarium pn. Warunki przewietrzania i jakość powietrza w Krakowie Kraków, 17 kwietnia 2015 r. Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata

2 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Motto: Modele zanieczyszczeń powietrza nie mogą być uruchomione bez odpowiednich danych wejściowych. (Bartnicki, Denby 2015). Cel: Uzyskanie wiarygodnej informacji o warunkach fizycznych w przyziemnej warstwie atmosfery niedostępnej dla pomiarów standardowych.

3 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Korzyści z pomiarów sodarowych Poznanie pionowego rozkładu wiatru w warstwie przyziemnej atmosfery jest warunkiem koniecznym do właściwej oceny warunków przewietrzania miasta: sodar ma służyć badaniu właściwości fizycznych przyziemnej warstwy atmosfery, pozwoli na empiryczne określenie profilu wiatru nad Krakowem i wyznaczenie współczynnika wentylacji w różnych warunkach meteorologicznych, pozwoli na weryfikację obliczeń modelowych pola wiatru nad Krakowem.

4 HISTORYCZNE POMIARY SODAROWE W KRAKOWIE - CZYŻYNACH SODAR REMTECH - róże wiatru dla 1994 roku

5 SODAR (Sound Detection and Ranging) DOPLEROWSKI PCS Metek GmbH Zmienna Pochodzenie Produkt Zastosowanie odbiciowość [db] wiatr: prędkość [m/s], kierunek [ o ] klasy stabilności (A - F) kody błędu natężenie sygnału rozproszenia wstecznego pole wiatru parametryzacja według algorytmu kontrola wiarygodności i jakość sygnału turbulencja i pionowy profil turbulencji pionowy profil wiatru profil stabilności atmosfery profil kodów błędu inwersja skręt wiatru, dolny prąd strumieniowy transport i rozprzestrzenianie zanieczyszczeń wykorzystanie danych on-line i opracowanie off-line temperatura, prędkość, hydrometeory A2 A3 A1 Klasy stabilności atmosfery a kształt smugi 0,8 x 0,8 m A (wybitnie chwiejna) B (chwiejna) C (lekko chwiejna) D (lekko obojętna) E (stała) F (wybitnie stała) E i F - smuga nad inwersją E i F - smuga pod inwersją

6 SODAR PCS DOPLEROWSKI METEK Parametry techniczne Parametr Charakterystyka Ilość głośników 24 ( ) Częstotliwość pracy optymalna Zakres mierzonych prędkości poziomych składowych wiatru Zakres mierzonych kierunków wiatru Zakres mierzonych prędkości pionowych składowych wiatru Zakres temperatury pracy urządzenia Ilość kanałów (o szerokości 5 m) Minimalna wysokość robocza Rozdzielczość pionowa Zakres wysokościowy Szerokość wiązek akustycznych Hz 50 m/s o 10 m/s -30 o C do +55 o C (dla elementów pracujący na zewnątrz) 1 40 (regulowana) 15 m (regulowana) 5 m (regulowana) 500 m, max 1000 m 7 o do 12 o (zależnie od częstotliwości)

7 ZASTOSOWANIE SODARU W PROJEKCIE Pomiary warunków anemologicznych w różnych lokalizacjach celem określenia wpływu warunków terenowych na: pionowy profil wiatru, rozkład kierunków wiatru w zależności od warunków cyrkulacyjnych, określenie warunków termodynamicznych dolnej warstwy atmosfery (klasy stabilności, warstwy inwersyjne), szacowanie współczynnika wentylacji w zależności od warunków pogodowych. Weryfikacja wyników modelowania pola wiatru nad Krakowem.

8 SODAR PCS DOPLEROWSKI METEK Dotychczasowe miejsca pomiarowe IMGW-PIB MPWiK Bielany UJ Kampus III MPWiK Zbiorniki Krzemionki

9 SODAR PCS DOPLEROWSKI METEK Miejsca pomiarowe Lokalizacja Zakres wysokościowy Rozdzielczość pionowa Czas uśredniania Okres pomiarowy UJ Kampus III teren ogródka meteorologicznego stacji IGiGP ul. Gronostajowa m 20 m MPWiK Bielany Zakład Uzdatniania Wody ul. Księcia Józefa MPWiK Zbiorniki Krzemionki (Osadniki Krzemionki) ul. Swoszowicka IMGW-PIB Oddział w Krakowie ul. P. Borowego m 10 m 10 minut m 20 m od IMGW-PIB UJ Kampus III MPWiK Bielany MPWiK Zbiorniki Krzemionki

10 PROFIL WIATRU Przy większej chwiejności atmosfery (z reguły podczas dnia) prędkość wiatru wraz ze wzrostem wysokości jest bardziej wyrównana (linie ciągłe).

11 m n.p.g. UŚREDNIONY PROFIL PRĘDKOŚCI WIATRU I RÓŻA WIATRU UJ Kampus III W NW SW UJ Kampus III N 50% 40% 30% 20% 10% 0% SE NE SE E 40 m 100 m 200 m 300 m 400 m 40 m m m/s okres pomiarowy 0 UTC 12 UTC Sutton Sutton 0 UTC Sutton 12 UTC

12 PROFIL KLAS STABILNOŚCI w dniu z niekorzystnymi warunkami wentylacyjnymi MPWiK "Bielany" PM10 [mg/m 3 ] Kraków-Kurdwanów Kraków-Nowa Huta 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 m/s dzień noc

13 PROFIL KLAS STABILNOŚCI w dniu z bardzo dobrymi warunkami wentylacyjnymi PM10 [mg/m 3 ] Kraków-Kurdwanów Kraków-Nowa Huta

14 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Podsumowanie 1.Sodar pełni pomocniczą rolę w realizacji projektu poprzez dostarczanie danych empirycznych profilu wiatru w zmiennych lokalizacjach na terenie Krakowa. 2.Rozpoznanie rzeczywistych warunków anemologicznych w obszarach o zróżnicowanym potencjale wentylacji miasta pozwoli na wyznaczenie optymalnych rozwiązań planistycznych dla zwiększenia efektu samooczyszczania miasta. Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata

15 Zintegrowany system monitorowania danych przestrzennych dla poprawy jakości powietrza w Krakowie Dziękuję za uwagę dr Leszek Ośródka Zakład Monitoringu i Modelowania Zanieczyszczeń Powietrza IMGW-PIB Oddział w Krakowie ul. Bratków 10, Katowice tel leszek.osrodka@imgw.pl Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata