Nr 3 - Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych

Nr 3 - Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych

AIRCLIM-NEWS
NR 3, GRUDZIEŃ 2008
słowo od koordynatora
Szanowni Państwo,
W Poznaniu 1 grudnia br. rozpocznie się światowa debata nad
jednym z najpoważniejszych problemów naszej cywilizacji jakim
są zmiany klimatu. Polski Rząd gościć będzie przedstawicieli 193
państw: premierów, wicepremierów, ministrów, polityków, a także
reprezentantów instytucji międzynarodowych, biznesu, organizacji
pozarządowych, naukowców i ludzi mediów.
W związku ze Szczytem Klimatycznym stawiamy sobie szereg pytań, których treść zweryfikował ostatnio kryzys finansowy. Przede
wszystkim pytamy czy działania w celu ograniczenia zmian klimatu
będą kontynuowane, czy zostaną ograniczone przez kryzys finansów? i w jakim stopniu? Czy krach finansowy przełoży się na produkcję, technologie i wzrost gospodarczy?
Czy zobowiązania dotyczące walki ze zmianami klimatu mogą stać
się istotną częścią nowego planu rozwoju gospodarczego?
Niektórzy, tak jak minister środowiska Norwegii Erik Solheim nie
mają wątpliwości i twierdzą, że nie można odkładać „na później”
kwestii ochrony klimatu z powodu kryzysu finansowego. Zdaniem
Solheima „Zmiana klimatu nie jest tylko sprawą naszych dzieci
i wnuków, to problem, który występuje teraz i teraz musi być rozwiązany. To jest absolutny priorytet, problem dużo głębszy, poważniejszy
i trwalszy niż kryzys finansowy.”
System Identyfikacji Napływu Zanieczyszczeń
Powietrza i Serwis Informacyjny SINZaP
System Identyfikacji Napływu Zanieczyszczeń Powietrza (SINZaP)
jest działającym w czasie rzeczywistym systemem do modelowania
emisji zanieczyszczeń i stężeń zanieczyszczeń powietrza. Podobny
do sieci neuronowej SINZaP przeznaczony jest dla specjalistów
w zakresie zarządzania jakością powietrza. SINZaP składa się
z czterech głównych modułów: modułu danych, w tym skanera
danych o jakości powietrza udostępnionych w Internecie, modułu przygotowania danych meteorologicznych, modułu BackTrack
do symulacji emisji zanieczyszczeń i symulacji stężeń oraz modułu modyfikującego parametry źródeł na podstawie analizy
wyników modelowania i monitoringu.
W latach 2005-2006 rozszerzono możliwość wykorzystania
przez SINZaP informacji o jakości powietrza dostępnych w Internecie. Wprowadzono możliwość wykorzystania serwisu meteorologicznego zawierającego 3D pole wiatru i temperatury,
wysokość warstwy mieszania, opadów atmosferycznych, natężenia promieniowania słonecznego. Zastosowano moduł symulacji stężeń oparty na modelu VLSTrack. Dzięki tym modyfikacjom oraz włączeniu prognoz meteorologicznych HIRLAM (FMI)
stało się możliwe wykorzystanie SINZaP jako podstawowego
narzędzia do prognozowania jakości powietrza dla wybranych
stacji monitoringu w województwie śląskim w ramach serwisu
informacyjnego utworzonego w projekcie MARQUIS Programu
eContent.
Więcej informacji na stronie internetowej http://www.marquis.ietu.katowice.pl
Czy Konferencja COP 14 będzie kamieniem milowym na drodze
do porozumienia pomiędzy państwami?
dr Janina Fudała
Kierownik Sieci AIRCLIM-NET
W TYM NUMERZE
System Identyfikacji Napływu Zanieczyszczeń Powietrza i Serwis Informacyjny SINZaP – str. 1
Modelowanie zmian klimatu i jakości powietrza w Europie
Środkowej i Wschodniej – str. 2
Badania Zakładu Klimatologii Instytutu Geografii i Gospodarki
Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie – str. 3
Stężenie związków chlorowcowych w powietrzu Polski – str. 3-4
Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne we frakcjach
pyłu zawieszonego na obszarach zurbanizowanych – str. 4
Przykład prognozy stężeń substancji zanieczyszczających
J. Bronder, Cz. Kliś
Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach
airclim-news nr 3/2008
str. 1
Modelowanie zmian klimatu i jakości
powietrza w Europie Środkowej
i Wschodniej
W celu analizy i oceny podatności środowiska Europy Środkowej
i Wschodniej (Central Eastern Europe, CEE) na zmiany klimatyczne,
jak również prognozy skutków, jakie zmiany te mogą wywołać, 16.
instytucji z 12. krajów europejskich utworzyło konsorcjum, które
wzięło udział w konkursie 6. Programu Ramowego UE, priorytet
Global Change and Ecosystems. Zaproponowany projekt CECILIA Central and Eastern Europe Climate Change Impact and VulnerabilLIty Assessment (http://www.cecilia-eu.org) uzyskał akceptację
i jest w trakcie realizacji (2006-2009). Głównym koordynatorem
jest prof. T. Halenka z Uniwersytetu Karola w Pradze. Polskę reprezentuje Politechnika Warszawska (PW), a pracami kieruje prof.
K. Juda-Rezler.
Dla Polski zdefiniowano domenę obliczeniową (rysunek po lewej)
i zaimplementowano dla niej model klimatu RegCM i model jakości powietrza CAMx. Przeprowadzono testy modelu RegCM przy
zasilaniu danymi z reanalizy (ERA40). Następnie przeprowadzono
wysoko-rozdzielcze symulacje klimatyczne dla okresu 1991-2000
(zasilane wynikami modelu globalnego ECHAM5) oraz symulacje
jakości powietrza dla roku bazowego (2000). Pozytywna weryfikacja otrzymanych wyników pozwoliła na przystąpienie do prognostycznych symulacji klimatu i jakości powietrza, przy wykorzystaniu
systemu modeli ECHAM5–RegCM–CAMx.
Należy podkreślić, że PW jest obecnie jedną z dwóch instytucji
w Polsce, wykonujących symulacje zmian klimatu w skali regionalnej. Ponadto, stosowany system modelowania ERA40/ECHAM5–
RegCM–CAMx jest pierwszym tej klasy narzędziem informatycznym działającym operacyjnie dla obszaru kraju.
Do modelowania zmian klimatu w skali regionalnej, rozwijane
są ostatnio modele RCMs (Regional Climate Models), pracujące,
jak dotąd, w rozdzielczości przestrzennej 50km. Ze względu na
występowanie skomplikowanej topografii terenu i silnego zróżnicowania jego wykorzystania – jest to rozdzielczość zbyt mała dla
obszaru CEE.
Wobec tego, głównym celem projektu CECILIA jest adaptacja wybranych modeli RCMs – RegCM (ICTP, Triest) oraz ALADIN-Climate
(Meteo-France) – do wysoko-rozdzielczych (10km) symulacji dla
poszczególnych subregionów CEE. Wynikiem będą prognozy zmian
klimatycznych, w tym występowania ekstremów pogodowych,
a także analiza wpływu tych zmian na hydrologię, jakość powietrza, rolnictwo i leśnictwo. Do symulacji jakości powietrza
w CECILII stosowane są fotochemiczne Eulerowskie modele tzw.
trzeciej generacji: CAMx (ENVIRON Int. Corp., USA) oraz CMAQ (US
EPA), pracujące w systemach modelowania z modelami RCMs.
Polska uczestniczy w pracach trzech z siedmiu grup tematycznych
projektu, przy czym koordynuje prace grupy 7.: „Wpływ zmian klimatu na jakość powietrza i zdrowie ludzkie”.
Do chwili obecnej ukończono symulacje klimatyczne i jakości powietrza dla Europy w rozdzielczości przestrzennej 50km oraz 25km.
Uzyskane wyniki stanowią warunki brzegowe dla wysoko-rozdzielczych symulacji w domenach obliczeniowych poszczególnych partnerów projektu (rysunek poniżej). Przykładowe wyniki obliczeń
przedstawiono na rysunku obok.
Przykładowe wyniki systemu modelowania ECHAM5–RegCM–CAMx dla Europy
w rozdzielczości 50km.
Uśrednione wartości skumulowanej dozy ozonu AOT40 [ppb·h] dla obecnego klimatu (1991-2000) – lewa górna mapa oraz prognoza zmian wartości AOT40 w okresie
bliskiego (2041-2050) i dalekiego (2091-2100) przyszłego klimatu w odniesieniu
do wcześniejszych okresów – pozostałe mapy.
Źródło: Projekt CECILIA, 2008: B.C.Krüger, BOKU-Met (Uniwersytet Nauk o Ziemi
w Wiedniu).
Obszar modelowania zmian klimatu w projekcie CECILIA (kolor fioletowy). Domeny modelowania: WUT – Politechnika Warszawska, CUNI – Uniwersytet Karola
w Pradze, CHMI – Czeski Instytut Hydrometeorologiczny, NIMH – Narodowy Instytut Meteorologii i Hydrologii (Bułgaria), NMA – Narodowa Służba Meteorologiczna (Rumunia), OMSZ – Węgierska Służba Meteorologiczna, ELU – Uniwersytet
Eotvos Lorand w Budapeszcie.
K. Juda-Rezler, M. Reizer
Zespół Ochrony Atmosfery, Zakład Ochrony i Kształtowania Środowiska
Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska
airclim-news nr 3/2008
str. 2
BADANIA ZAKŁADU KLIMATOLOGII INSTYTUTU
GEOGRAFII I GOSPODARKI PRZESTRZENNEJ
UNIWERSYTETU JAGIELLOŃSKIEGO W KRAKOWIE
Zakład Klimatologii Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie prowadzi badania
dotyczące wieloletniej zmienności klimatu, ekstremalnych zjawisk
meteorologicznych, cyrkulacji atmosferycznej, bioklimatu, klimatu
miasta, wpływu rzeźby i użytkowania terenu na klimat lokalny. Podstawą badań wieloletniej zmienności klimatu są dane ze stacji meteorologicznej w Ogrodzie Botanicznym UJ, działającej od 1792 r.,
np. dotyczące temperatury powietrza (rysunek poniżej). Wiele badań jest prowadzonych we współpracy z Instytutem Meteorologii
i Gospodarki Wodnej, a za przykład mogą służyć opracowania
przestrzenne dotyczące występowania ekstremalnych opadów atmosferycznych w lipcu 1997 r., które doprowadziły do wielkiej powodzi w Polsce południowej, najwyższej temperatury maksymalnej
(10 sierpnia 1992 r.) i najniższej minimalnej (9 lutego 1956 r.)
w Polsce w latach 1951-2006.
Na rysunku poniżej przedstawiono stężenia chlorofluorowęglowodorów uzyskane w programie AGAGE na tle ważniejszych faktów historycznych związanych z ochroną ziemskiej warstwy ozonowej.
Przebieg stężenia wybranych związków chlorowcowych – freonów F12, F11, F113,
CH3CCl3 w latach 1950-2000 r. na tle ważniejszych faktów historycznych związanych
z ochroną ziemskiej warstwy ozonowej
Jednak pomiary stężenia sześciofluorku siarki (SF6) wskazują, że jego
stężenie ciągle wzrasta [2]. Wielkość emisji europejskiej freonów jest
określana na podstawie pomiarów ze stacji Mace Head (Irlandia),
pracującej w sposób ciągły w programie AGAGE od 1987 roku [3].
W Europie Środkowej tego typu ciągłe pomiary są prowadzone w Krakowie od 1997 roku [4].
Średnia roczna temperatura powietrza w Krakowie w latach 1792-2007
Suma opadów dobowych 4-9.07.1997
Na rysunku poniżej pokazano rezultaty pomiarów wybranych CFCs
w powietrzu Krakowa. Uzyskano następujące wyniki obliczeń tendencji zmian stężeń dla poszczególnych związków wyrażone odpowiednio
w ppt/rok: F-11, -3.1; F-113, +1.5; CHCl3, -2.4; CH3CCl3, -4.4; CCl4,
-0.5; F-12, -1.8 i SF6, +0.26.
Temperatura maksymalna 10.08.1992
A. Bokwa
Zakład Klimatologii Instytutu Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu
Jagiellońskiego w Krakowie
Średnie miesięczne stężenie wybranych CFCs w powietrzu Krakowa
Stężenie związków chlorowcowych
w powietrzu Polski
Ocena wpływu skuteczności
międzynarodowych porozumień
Związki chlorowcowe (Chlorofluorocarbons-CFCs) występujące jako
gazy śladowe w atmosferze, mają wpływ na ubytek stratosferycznego ozonu oraz na nasilanie się efektu cieplarnianego. Postanowienia Protokołu Montrealskiego z 1987 roku, ograniczyły
wielkość zużycia freonów z poziomu roku 1989 o 35% po roku
2004, o 90% po roku 2015 oraz planuje się całkowitą redukcję ich
zużycia po roku 2030. Badanie globalnych tendencji zmian stężeń freonów w atmosferze w ramach programu Advanced Global
Atmospheric Gas Experiment (AGAGE) wykazują, że ograniczenie
światowej produkcji freonów skutkuje spadkowymi tendencjami
stężeń badanych związków w atmosferze [1].
Liczba przekroczeń stężeń bazowych CFC dla Krakowa w latach 1997-2005
airclim-news nr 3/2008
str. 3
Na podstawie prowadzonych badań można zauważyć, że począwszy od drugiej połowy roku 2002 obserwuje się znaczący spadek
częstości przekroczeń stężeń bazowych w powietrzu dla badanych
związków CFCs, co przedstawiono na ostatnim rysunku. Fakt ten
można łączyć z początkiem obowiązywania w Polsce ustaleń Protokołu Montrealskiego tj. uchwaleniem przez Sejm RP ustawy o postępowaniu z substancjami zubażającymi warstwę ozonową [5]. Badania te wskazują, że w Polsce i tym samym w Europie Środkowej
ograniczenia Protokołu Montrealskiego wprowadzone 1 lipca 2002
są respektowane.
Literatura:
[1] R. G. Prinn et al., J. Geoph. Res., 105, 17751-17792, 2000.
[2] M. H. Maiss & C. A. M. Brenninkmeijer, Environ. Sci. Technol., 32, 3077-3086, (1998).
[3] P. G. Simmonds et al., Atmos. Environ., 30, 4041-4063, 1996.
[4] I. Śliwka, J. Lasa, M. Jackowicz-Korczyński, Monografia KIŚ PAN, Vol.25, 107,
2004, ISBN 83-89293-70-6.
[5] Dz.U. z 2001r. Nr 52 poz. 537.
Pełny tekst publikacji „Ocena wpływu skuteczności międzynarodowych porozumień
na stężenie związków chlorowcowych w powietrzu Polski” dostępny jest na stronie
internetowej Sieci.
Śliwka, J. Lasa, I. Grombik, J. Bielewski, Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie
D. Limanówka, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Krakowie
WIELOPIERŚCIENIOWE WĘGLOWODORY
AROMATYCZNE WE FRAKCJACH PYŁU
ZAWIESZONEGO NA OBSZARACH
ZURBANIZOWANYCH
2006
Number of values
Range (Min-Max)
Mean± Stand dev.
Median
First quartile
Third quartile
2007
Number of values
Range (Min-Max)
Mean± Stand dev.
Median
First quartile
Third quartile
2008
Number of values
Range (Min-Max)
Mean± Stand dev.
Median
First quartile
Third quartile
TSP
123
10.0-254.6
65.6±46.5
52.5
33.3
78.3
TSP
106
12.7-188.2
47.7±31.8
39.1
27.5
59.0
TSP
51
16.2-149.2
50.8±31.2
40.5
27.7
63.4
PM10
PM2.5
PM1
8.0-252.0
61.2±46.8
46.8
28.7
76.9
PM10
6.7-239.4
55.2±44.5
40.5
24.0
70.9
PM2.5
3.7-204.3
41.1±34.4
31.5
18.2
53.8
PM1
9.4-184.6
43.5±31.5
34.6
23.5
54.6
PM10
8.3-168.8
38.5±29.3
29.8
19.1
50.3
PM2.5
5.4-114.3
28.8±20.5
22.9
14.5
38.6
PM1
14.2-145.3
47.7±31.2
35.6
23.2
60.8
11.8-134.9
42.7-29.9
30.3
19.3
56.5
9.3-93.0
31.4±20.3
24.1
15.5
40.5
Wartości charakterystyczne zbiorów stężeń TSP, PM10, PM2.5 i PM1 z lat 2006-2008
Badania związku stężeń sumy WWA i poszczególnych WWA
z kolejnymi frakcjami pyłu zawieszonego wyraźnie wskazują
na występowanie znaczących ilości WWA głównie w PM1,
nie znaleziono natomiast WWA we frakcji >10 µm (rysunek poniżej).
Przedstawione wyniki badań to pierwsza tak długa seria jednoczesnych obserwacji stężeń pyłu zawieszonego PM1, PM2,5, PM10
i TSP w Polsce.
Skład frakcyjny aerozolu atmosferycznego na obszarach zurbanizowanych, także w miastach uprzemysłowionych jest badany od wielu
lat na całym świecie. W Polsce temat ten jest słabo rozpoznany,
zwłaszcza w zakresie cząstek mniejszych niż 10 µm. Typowy monitoring jakości powietrza jaki funkcjonuje w Polsce od piętnastu
lat dostarcza jedynie podstawowych informacji o dobowych stężeniach pyłu zawieszonego PM10 (rzadko PM2.5), w których brakuje
zwłaszcza danych na temat udziału w masie pyłu i składu chemicznego, najdrobniejszych frakcji aerozolu.
Celem pracy było zbadanie składu frakcyjnego sumy cząstek zawieszonych (TSP), określenie udziału w stężeniu masowym TSP frakcji pyłu
zawieszonego PM10, PM2.5 i PM1w latach 2006-2007 i pierwszej
połowie 2008 roku oraz zbadanie udziału masy 16 wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w każdej z tych frakcji.
Szczególnie ważne było rozpoznanie udziału WWA w tych frakcjach
z uwagi na ich bardzo niebezpieczne oddziaływanie na zdrowie ludzi
i udowodnione wywoływanie zmian nowotworowych w różnych tkankach. Niezależnie od średnich stężeń policzonych w kolejnych latach
dla każdej frakcji pyłu zawieszonego średni udział masowy PM1 w TSP
wyniósł około 70%, w PM10 65%, a w PM2,5 około 60% (tabela).
Rozkład masy pyłu i masy WWA we frakcjach PM
K. Klejnowski, A. Krasa, W. Rogula-Kozłowska, Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska
PAN w Zabrzu
B. Kozielska, Katedra Ochrony Powietrza Politechniki Śląskiej w Gliwicach
AIRCLIM-NEWS
Biuletyn Informacyjny Naukowej Sieci Tematycznej
Zanieczyszczenia Powietrza / Zmiany Klimatu
w w w. i e t u . k a t o w i c e. p l / a i r c l i m - n e t
KONTAKT
Koordynator Sieci
Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych
ul. Kossutha 6
40-844 Katowice
Biuletyn informacyjny Naukowej Sieci
Tematycznej redaguje zespół:
dr Janina Fudała, mgr inż. Wanda Jarosz,
mgr Patrycja Przewoźnik
Kierownik Sieci
dr Janina Fudała
tel. 032 254 03 81
faks 032 254 17 17
e-mail: [email protected]
Sekretariat Sieci
mgr Patrycja Przewoźnik
tel. 032 254 60 31 wew. 281
faks 032 254 17 17
e-mail: [email protected]
Subskrypcja
Jeśli chciałbyś otrzymywać bezpłatny Biuletyn informacyjny Naukowej Sieci Tematycznej Zanieczyszczenia
Powietrza/Zmiany Klimatu pocztą elektroniczną, napisz do nas: [email protected]
airclim-news nr 3/2008
str. 4