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 2009-2014 www.eeagrants.org
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.
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.
HISTORYCZNE POMIARY SODAROWE W KRAKOWIE - CZYŻYNACH SODAR REMTECH - róże wiatru dla 1994 roku
SODAR (Sound Detection and Ranging) DOPLEROWSKI PCS.2000-24 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
SODAR PCS.2000-24 DOPLEROWSKI METEK Parametry techniczne Parametr Charakterystyka Ilość głośników 24 (2+4+6+6+4+2) 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 1800 2300 Hz 50 m/s 0 360 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)
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.
SODAR PCS.2000-24 DOPLEROWSKI METEK Dotychczasowe miejsca pomiarowe IMGW-PIB MPWiK Bielany UJ Kampus III MPWiK Zbiorniki Krzemionki
SODAR PCS.2000-24 DOPLEROWSKI METEK Miejsca pomiarowe Lokalizacja Zakres wysokościowy Rozdzielczość pionowa Czas uśredniania Okres pomiarowy UJ Kampus III teren ogródka meteorologicznego stacji IGiGP ul. Gronostajowa 40-400 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 25 485 m 10 m 10 minut 05.12.2014-20.01.2015 28.01.2015-24.03.2015 25.03.2015 15.04.2015 40 400 m 20 m od 16.04.2015 IMGW-PIB UJ Kampus III MPWiK Bielany MPWiK Zbiorniki Krzemionki
PROFIL WIATRU Przy większej chwiejności atmosfery (z reguły podczas dnia) prędkość wiatru wraz ze wzrostem wysokości jest bardziej wyrównana (linie ciągłe).
m n.p.g. UŚREDNIONY PROFIL PRĘDKOŚCI WIATRU I RÓŻA WIATRU 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 UJ Kampus III 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 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 - 400 m m/s okres pomiarowy 0 UTC 12 UTC Sutton Sutton 0 UTC Sutton 12 UTC
PROFIL KLAS STABILNOŚCI w dniu z niekorzystnymi warunkami wentylacyjnymi MPWiK "Bielany" PM10 [mg/m 3 ] 250 200 150 100 50 Kraków-Kurdwanów Kraków-Nowa Huta 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 m/s dzień noc
PROFIL KLAS STABILNOŚCI w dniu z bardzo dobrymi warunkami wentylacyjnymi PM10 [mg/m 3 ] 25 20 15 10 5 0 Kraków-Kurdwanów Kraków-Nowa Huta
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 2009-2014 www.eeagrants.org
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, 40-045 Katowice tel. 32 3571135 e-mail: leszek.osrodka@imgw.pl http://www.ekocentrum.krakow.pl/244,a,monitoring.htm Projekt współfinansowany ze środków Mechanizmu Finansowego Europejskiego Obszaru Gospodarczego na lata 2009-2014 www.eeagrants.org