Numerické modely často zkreslují realitu o znečištění ovzduší ve městech
Vlivem lidské činnosti se do ovzduší dostává velké množství potenciálně nebezpečných příměsí, které vznikají hlavně následkem různých spalovacích procesů. Jde typicky o oxidy dusíku, síry, benzo(a)pyren a prachové částice. Řada škodlivin je sice do atmosféry uvolňována přímo, některé ale vznikají až důsledkem následných chemických reakcí v ovzduší. Typickým příkladem je přízemní ozón, který vzniká při složitém komplexu reakcí z oxidu dusičitého, který se do vzduchu dostává hlavně při spalování benzinu a nafty v automobilech. S ohledem na negativní zdravotní dopady těchto látek je vhodné znát jejich prostorové rozložení nejen v daném čase (zjištěné měřením), ale i do budoucna, aby bylo možné přijmout účinná opatření vedoucí k omezení těchto negativních dopadů (například redukce dopravy, zdravotní pobyty mimo znečištěné oblasti apod.). Na tomto místě má nezastupitelnou úlohu numerické modelování. Předpovědní modely jsou na základě znalostí meteorologických podmínek a zdrojů znečištění schopné spočítat budoucí rozložení (koncentraci) dané látky, například oxidu siřičitého nebo prachových částic, jenže výsledky jsou zatím spíš orientační.
Některé webové servery přesto nabízejí mapovou předpověď koncentrací vybraných látek. Kvalita těchto předpovědí je ale v mnoha případech daleko za skutečnou realitou. Důvody lze v zásadě rozdělit do dvou skupin. Za prvé jde o rozlišení modelu – vzdálenost uzlových bodů, ve kterých se typicky počítají koncentrace látek, je v případě globálního modelu desítky kilometrů, v případě regionálního klesá na menší jednotky kilometrů (dnes už cca 2-3 km). I to je stále hodně ve srovnání s výrazným kolísáním rozložení koncentrací daných látek, na kterém se výrazně uplatňuje složitý terén ať už způsobený tvarem orografie nebo třeba konfigurací ulic ve městech. Pro přesnější výpočty bychom potřebovali rozlišení stovek nebo spíš desítek metrů, a to je s ohledem na výpočetní náročnost i pro regionální model zatím nemožné. Druhým problémem jsou údaje o zdrojích znečištění, které sice v jakémsi přiblížení známe, nicméně jejich časová proměnlivost (například intenzita dopravy) může v konkrétním případě dosti kolísat. Průměrované hodnoty (navíc pro daný čtverec o velikosti řádově kilometry) používané na vstupech těchto modelů jsou tak pouze hrubým zjednodušením reality.
Předpověď maximální koncentrace prachových částic PM 2.5 pro Česko na neděli 17.11. podle organizace Copernicus (nejčastěji používaný model v různých aplikacích, které si můžete stáhnout do mobilu nebo prohlížet na webu) – například pro Prahu model počítá maximální hodnoty kolem 15 µg/m³, naměřené hodnoty na stanicích provozovaných ČHMÚ dosahovaly ovšem až 30 µg/m³. Za povšimnutí stojí i to, že model ukazuje stejné hodnoty jako v centrech měst i na horách, což je způsobeno nedostatečným rozlišením modelu. Zdroj: Copernicus.eu
Z tohoto důvodu je nutné výsledky takovýchto předpovědí brát jako opravdu hrubě orientační, které nám udávají základní charakter pole rozložení znečištění v regionálním měřítku s ohledem na povětrnostní situaci, skutečné (bodové) koncentrace jsou ale většinou výrazně podceněné (oproti měřeným hodnotám často i řádově), jinými slovy při srovnání s realitou zjistíme velké rozdíly.
Detailnější modely pro Prahu se teprve připravují
Přesnější výsledky můžou poskytnout modely počítané na podstatně menších oblastech typu městské aglomerace a její okolí, kterých ale v operativním provozu zatím mnoho není. V Česku se ale v rámci projektu URBI PRAGENSI připravuje předpověď kvality ovzduší pro Prahu, která zahrne i specifický vliv městského prostředí. Výstupem by měla být předpověď s podstatně lepším prostorovým i časovým rozložením vybraných příměsí, což by následně mohlo sloužit například jako vstup pro kvalifikovaná rozhodnutí týkající se regulace dopravy.
Tip: Čistota ovzduší v ČR - přesné údaje ze sítě stanic měřící kvalitu ovzduší v Česku
Závěrem zmiňme, že poměrně dobré výsledky poskytují modely, které řeší šíření a rozptyl znečišťujících látek v konkrétní omezené oblasti ze stacionárního zdroje (například zplodiny z komínu průmyslového závodu), nebo ty které sledují individuální vzduchové částice nebo oblaky, které jsou transportovány v poli proudění - například při jaderné havárii.
Modelování šíření a rozptylu znečišťujících látek za překážkou po směru proudění. Zdroj: kfa.mff.cuni.cz
Některé webové servery přesto nabízejí mapovou předpověď koncentrací vybraných látek. Kvalita těchto předpovědí je ale v mnoha případech daleko za skutečnou realitou. Důvody lze v zásadě rozdělit do dvou skupin. Za prvé jde o rozlišení modelu – vzdálenost uzlových bodů, ve kterých se typicky počítají koncentrace látek, je v případě globálního modelu desítky kilometrů, v případě regionálního klesá na menší jednotky kilometrů (dnes už cca 2-3 km). I to je stále hodně ve srovnání s výrazným kolísáním rozložení koncentrací daných látek, na kterém se výrazně uplatňuje složitý terén ať už způsobený tvarem orografie nebo třeba konfigurací ulic ve městech. Pro přesnější výpočty bychom potřebovali rozlišení stovek nebo spíš desítek metrů, a to je s ohledem na výpočetní náročnost i pro regionální model zatím nemožné. Druhým problémem jsou údaje o zdrojích znečištění, které sice v jakémsi přiblížení známe, nicméně jejich časová proměnlivost (například intenzita dopravy) může v konkrétním případě dosti kolísat. Průměrované hodnoty (navíc pro daný čtverec o velikosti řádově kilometry) používané na vstupech těchto modelů jsou tak pouze hrubým zjednodušením reality.
Předpověď maximální koncentrace prachových částic PM 2.5 pro Česko na neděli 17.11. podle organizace Copernicus (nejčastěji používaný model v různých aplikacích, které si můžete stáhnout do mobilu nebo prohlížet na webu) – například pro Prahu model počítá maximální hodnoty kolem 15 µg/m³, naměřené hodnoty na stanicích provozovaných ČHMÚ dosahovaly ovšem až 30 µg/m³. Za povšimnutí stojí i to, že model ukazuje stejné hodnoty jako v centrech měst i na horách, což je způsobeno nedostatečným rozlišením modelu. Zdroj: Copernicus.eu
Z tohoto důvodu je nutné výsledky takovýchto předpovědí brát jako opravdu hrubě orientační, které nám udávají základní charakter pole rozložení znečištění v regionálním měřítku s ohledem na povětrnostní situaci, skutečné (bodové) koncentrace jsou ale většinou výrazně podceněné (oproti měřeným hodnotám často i řádově), jinými slovy při srovnání s realitou zjistíme velké rozdíly.
Detailnější modely pro Prahu se teprve připravují
Přesnější výsledky můžou poskytnout modely počítané na podstatně menších oblastech typu městské aglomerace a její okolí, kterých ale v operativním provozu zatím mnoho není. V Česku se ale v rámci projektu URBI PRAGENSI připravuje předpověď kvality ovzduší pro Prahu, která zahrne i specifický vliv městského prostředí. Výstupem by měla být předpověď s podstatně lepším prostorovým i časovým rozložením vybraných příměsí, což by následně mohlo sloužit například jako vstup pro kvalifikovaná rozhodnutí týkající se regulace dopravy.
Tip: Čistota ovzduší v ČR - přesné údaje ze sítě stanic měřící kvalitu ovzduší v Česku
Závěrem zmiňme, že poměrně dobré výsledky poskytují modely, které řeší šíření a rozptyl znečišťujících látek v konkrétní omezené oblasti ze stacionárního zdroje (například zplodiny z komínu průmyslového závodu), nebo ty které sledují individuální vzduchové částice nebo oblaky, které jsou transportovány v poli proudění - například při jaderné havárii.
Modelování šíření a rozptylu znečišťujících látek za překážkou po směru proudění. Zdroj: kfa.mff.cuni.cz
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
