Analysis of possible causes of peak pollutant concentrations in the Ore Mountains in the morning

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00020699%3A_____%2F21%3AN0000111" target="_blank" >RIV/00020699:_____/21:N0000111 - isvavai.cz</a>

Result on the web

<a href="http://www.ekomonitor.cz/sites/default/files/obrazky/seminare/Sbornik/211102_sbornik_oovss_xv.pdf" target="_blank" >http://www.ekomonitor.cz/sites/default/files/obrazky/seminare/Sbornik/211102_sbornik_oovss_xv.pdf</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Rozbor možných příčin výskytu špičkových koncentrací znečišťujících látek v podkrušnohoří v ranních hodinách

Original language description

Nehledě na masivní pokles koncentrací SO2, který býval v minulosti dominantně sledovanou znečišťující látkou (ZL), dokumentovaný obr. 1, jsou na monitorovacích stanicích v podkrušnohorské oblasti často pozorovány izolované špičky v časových řadách koncentrací tohoto plynu. V roce 2015 tento již téměř pozapomenutý „starý ďábel“ způsobil smogovou situaci, spojenou právě s tímto jevem. Izolované špičkové koncentrace jsou markantní zejména v ranních hodinách letních dnů, kdy se vyskytují s pozoruhodnou pravidelností a kdy lze těžko připisovat jejich původ lokálnímu vytápění. Byly pozorovány i pro jiné polutanty, např. oxid dusnatý (Obr. 2). Byla zformulována pracovní hypotéza, že tento jev souvisí s transformací mezní vrstvy ovzduší v průběhu letního dne. Po západu slunce se u povrchu formuje noční radiační inverze, nad níž se nalézá tzv. reziduální vrstva (RV). Do RV mohou být emitovány ZL z vysokých zdrojů, které jsou transportovány nočním neturbulentním prouděním a vytvářejí vrstvu zvýšených koncentrací. Ráno po východu slunce a postupném ohřevu zemského povrchu vznikají vertikální turbulentní proudy, které zdola postupně erodují vrstvu inverze. V okamžiku, kdy turbulentní vrstva dosáhne hladiny zvýšené koncentrace, jsou ZL turbulentními víry přenášeny k povrchu, kde může vzniknout krátkodobá špička34zvýšeného znečištění (Obr. 3). Postupně se přízemní vrstva promíchá a koncentrace opět poklesne. Děj se může opakovat příští ráno, pokud jsou zachovány podmínky radiačního typu počasí. Observatoř Tušimice, kterou ČHMÚ dlouhodobě v podkrušnohorské oblasti provozuje, byla nedávno vybavena unikátní měřicí technikou, umožňující uvedenou pracovní hypotézu potvrdit. Jedná se o systém SODAR/RASS, detekující výškové profily proudění na základě zpětného rozptylu akustických vln, a pasivní mikrovlnný teplotní profiler. Teplotní profiler měří vertikální profil teploty vzduchu na základě detekce intenzity tepelného vyzařování atmosféry v pásmu 60 GHz ve vysokém časovém a prostorovém rozlišení (Obr. 4). Popsaná zařízení byla využita při analýze výskytu špičkové koncentrace SO2, detekované na OBS Tušimice dne 20.6.2021 (Obr. 5). Koncentrační špička se objevila mezi 05:30 a 06:30 UTC, kdy se koncentrace z hodnot cca 5 μg.m-3 rychle zvýšila na 76 μg.m-3 a následně opět poklesla pod úroveň 10 μg.m-3 (desetiminutové průměry). Na obr. 6 je znázorněn časový průběh změn tříd stability podle známé klasifikace Bubníka-Koldovského (BK) pro den 20.6.2021. Čas je vyznačen v minutách UTC, takže např. údaj 360 odpovídá 06:00 UTC. Stabilitní třídy jsou klasifikovány podle vertikálního gradientu teploty vzduchu, který byl měřen teplotním profilerem v intervalech po 5 minutách a výškovém rozlišení po 25 m do výšky 100 m a dále po 50 m nad touto hladinou. Třída BK I odpovídá silným inverzím, BK III mírně stabilnímu zvrstvení, BK IV je třída neutrální stratifikace a BK V instabilní konvektivní. Ze záznamu je patrné, že v noci se vytvořila přízemní inverze teploty do hladiny zhruba 150 m nad povrchem. Reziduální vrstva nad inverzí s izotermním zvrstvením podle BK klasifikace sahala do 600 až 700 m. Slunce v oblasti měření vyšlo v 03:00 UTC (180. minuta dne), podle záznamu profileru po 04:00 UTC (240. minuta) začala přestavba teplotního profilu, inverze se rozpadla v 05:00 UTC a zvrstvení krátce přešlo do třídy BK III ve vrstvě od země do 750 m. Před 06:00 UTC se se zvrstvení počalo labilizovat a tloušťka vrstvy s dobrými rozptylovými podmínkami (BK IV a BK V) před 10:00 UTC dosáhla 150 m. Po 10:00 vertikální rozsah vrstvy s intenzivním turbulentním mísením rychle narostl a kolem 12:00 zahrnoval celý rozsah měření profileru. Nárůst koncentrace začal po 05:30 UTC a maxima bylo dosaženo v 06:00 UTC (360. minuta dne). V tomto čase dosáhla vrstva s dobrým promícháváním tloušťky zhruba 100 m. Z této hladiny bylo tedy možné očekávat turbulentní transport ZL k zemskému povrchu. Obrázek 7 ukazuje, že podle záznamu sodaru v této době převládalo mezi 04:00 až 07:00 UTC ve vrstvě mezi hladinami 100 až 300 m nad povrchem proudění ve směru mezi 40° až 80°. V tomto sektoru směrů větru leží severovýchodně od observatoře elektrárna Tušimice, z jejíchž 100 m vysokých chladicích věží jsou emitovány odsířené spaliny (Obr. 8). Nabízí se závěr, že vrstva znečištěného vzduchu mohla být vytvořena tímto zdrojem. V úvahu je však třeba vzít i možný příspěvek dalších zdrojů, ležících ve vyznačeném sektoru ve větší vzdálenosti proti směru proudění.

Czech name

Rozbor možných příčin výskytu špičkových koncentrací znečišťujících látek v podkrušnohoří v ranních hodinách

Czech description

—

Type

D - Article in proceedings

CEP classification

—

OECD FORD branch

10509 - Meteorology and atmospheric sciences

Project

—

Continuities

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Article name in the collection

Ochrana ovzduší ve státní správě, teorie a praxe XV

ISBN

978-80-88238-23-2

ISSN

—

e-ISSN

—

Number of pages

4

Pages from-to

33-36

Publisher name

Vodní zdroje EKOMONITOR spol. s r.o

Place of publication

Pardubice

Event location

Praha

Event date

Nov 2, 2021

Type of event by nationality

CST - Celostátní akce

UT code for WoS article

—