Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ warunków meteorologicznych oraz cyrkulacji atmosferycznej na stężenie PM10 we Wrocławiu

Drzeniecka-Osiadacz A., Netzel P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 2

343--349

PL

W ramach Badań Klimatu Miasta w Zakładzie Klimatologii i Ochrony Atmosfery prowadzone są pomiary pyłu zawieszonego, czynników meteorologicznych oraz stanu warstwy granicznej. Do monitoringu pyłu PM10 wykorzystywany był analizator TEOM-1400a. W artykule przedstawiono analizę wpływu warunków meteorologicznych na koncentrację pyłu zawieszonego PM10 ze szczególnym uwzględnieniem struktury warstwy granicznej i jej dynamiki w okresie od grudnia 2008 do maja 2009 r. Dobowa zmienność stężenia PM10 wynikała przede wszystkim z warunków mezoskalowych oraz stanu termodynamicznego najniższej części atmosfery, co w konsekwencji prowadziło do tworzenia się kilkudniowych epizodów. Szczegółowej analizie poddano sytuacje podwyższonych stężeń zanieczyszczeń. W chłodnej porze roku dni z bardzo wysokimi stężeniami pyłu związane były z pogodą antycyklonalną oraz równowagą stałą w dolnej części warstwy granicznej atmosfery. Maksymalne średnie dobowe stężenie, jakie zanotowano w tym czasie, wynosiło około 100 µg·m–3, a 1-godzinne przekroczyło 230 µg·m–3.

EN

In resent years, airborne particulate matter with diameter less than 10 µm is pollutant of large concern due to its adverse effect on human health. Many studies report association between PM10 concentration and mortality. The EU Directive regulate particulate matter concentrations (Directive 1999/30/EC) and encouraged the Member State to promote research and measurement of particulate matter, as well as prepare strategies to improve air quality. The first step to solve these tasks is understanding the mechanisms of dispersion and accumulation of pollutant. Within Urban Climate Researches of The Department Climatology and Atmosphere Protection Wroclaw University (51°07' N, 17°05' E) the continuous monitoring of PM10 mass concentration, meteorological variables and structure of atmospheric boundary layer were conducted. PM10 concentration was measured by TEOM 1400a series. The automatic weather station was used to measure the meteorological variables (air temperature, pressure, wind speed, wind direction, incoming solar radiation). Sodar sounding and vertical profile of temperature obtained from free balloon sounding completed the data. The data were recorded with resolution of 1 min. In this paper temporal variation of PM10 concentration during the period from December 2008 to May 2009 in relation to meteorological conditions are shown. Daily variations of PM10 concentrations were driven particularly by meso-scale conditions and thermodynamic state of the lower part of ABL, which resulted in a few days’ episodes. Some episodes of high level of particulate matter were analysed in detail. The winter episodes were characterize by systematic increase in mass concentration due to stagnation condition. The maximum values of daily average PM10 concentration was about 100 µg·m–3, but the hourly maximum exceeded 230 µg·m–3. The key factor favoured that situations was large high pressure system, with a centre located in eastern Europe, which produced weather of low wind, long-lasting inversion and lack of precipitation. During spring high level of PM10 mass concentration was recorded rather seldom. These short-time situations were caused by strong wind after dry and calm period.

2

Ocena rozkładu wysokości inwersji nad Wrocławiem na podstawie sondażu akustycznego

Drzeniecka-Osiadacz A., Netzel P.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

127--131

PL

Sondaż akustyczny z wykorzystaniem SODARów (SODAR - SOund Detection And Ranging) dostarcza w sposób ciągły wiarygodnych informacji o stanie warstwy granicznej atmosfery oraz o równowadze termodynamicznej. Monitoring z wykorzystaniem sodaru pozwala na określenie występowania, czasu trwania i zasięgu inwersji termicznych. Jest to kluczowa informacja dla oceny możliwości rozprzestrzeniania zanieczyszczeń powietrza. Od ponad dwudziestu lat w Zakładzie Klimatologii i Ochrony Atmosfery prowadzone są badania dotyczące warstwy granicznej atmosfery, m.in. z wykorzystaniem sondażu akustycznego, oraz jej związku z jakością powietrza. W ramach projektu badawczego „Zróżnicowanie przestrzenne warstwy granicznej atmosfery na przykładzie Wrocławia i Krakowa” przeprowadzono w wybranych typach pogody pomiary z wykorzystaniem monostatycznego pionowego minisodaru dopplerowskiego. Pomiary prowadzone były w układzie patrolowym w dziesięciu punktach na terenie miasta Wrocławia. Głównym ich celem było określanie zasięgu i zmienności przygruntowej inwersji termicznej. Wstępne wyniki pomiarów prowadzonych podczas nocy radiacyjnych wskazują na zróżnicowanie przestrzenne wysokości inwersji przygruntowej nad Wrocławiem sięgające do 80 m przy średnim jej zasięgu wynoszącym 200 m. Wydaje się, że zmiany wysokości zasięgu inwersji związane były z szorstkością terenu, charakterem zabudowy, zorientowaniem punktu pomiarowego w stosunku do centrum miasta. Na zróżnicowanie to mają również wpływ warunki pogodowe, w tym cyrkulacja atmosferyczna. Wzrost prędkości wiatru powyżej 3÷4 m·s–1 oraz rozwój zachmurzenia w piętrach niskim i średnim powoduje zmniejszenie zmienności przestrzennej inwersji przygruntowej.

EN

Acoustic sounding using SODAR system (SODAR - SOund Detection And Ranging) provide a unique opportunity to get the continuous and reliable information about structure of the Atmospheric Boundary Layer and about thermodynamic state of the lower part of the atmosphere. The Sodar monitoring enables to estimate of occurrence, duration and range of temperature inversion. This type of information has key meaning for estimating the ability of the atmosphere to disperse the pollution. The researches concerning on state of the atmospheric boundary layer have been conducted in Department of Climate and Atmosphere Protection, Wroclaw University for over 20 years. Within Research Project “The spatial variability of the Atmospheric Boundary Layer over Wroclaw and Krakow” were conducted the measurements involving monostatic Doppler minisodar. The measurement carried out during the weather characterized by low wind and low cloud cover. The data about inversion depth was gather during mobile measurements in 10 points located in different land-use areas. The main aim of these measurements was to determinate the depth of the ground based thermal inversion and its spatial variations. The preliminary results of acoustic sounding indicated the difference up to 80 m, whilst the average range of inversion was about 200 m. It seems, that roughness of surface, character of the built-up area and distance and direction in relation to center of city had the main meaning. Beyond the local factors, the weather conditions were very important, eg circulation. Increase of wind speed above the 3÷4 m·s–1 and developing the low and middle layer cloud caused decrease in spatial variation of the inversion depth.

3

Relations between circulation and winter air pollution in Polish urban areas

Godłowska J., Tomaszewska A.M.

Archives of Environmental Protection

|

2010

|

Vol. 36, no. 4

55-66

EN

We determined the performance of different Circulation Type Classifications (CTCs) to stratify air pollutants concentrations in Polish cities in winter. Our analysis is based on 15 CTCs calculated by COST 733 as well as on 5 manual universally used manual weather type classifications. For this purpose we compared and tested the explained variation (EV) and within-type standard deviation (WSD) methods. Finally, EV method has been chosen for evaluating classifications for daily values of SO2, NO2, PM10 and CO as well as vertical dispersion conditions obtained from SODAR data. We also presented the methodology of choosing smog episode days based on 90-percentile values. For the winter smog episodes data from Krakow different classifications have been compared using Gini coefficient method. The best results for separate air pollution data series as well as for smog episode days were obtained for Hess-Brezowski Großwetterlagen classification (HBGWL). Moreover, good results were obtained for the based on principal component analysis PCACA classification, Polish Niedzwiedz TCN21, modified Polish Litynski LITTc, modified Lamb LWT2, and three modified HBGWL (GWTC26, OGWL, OGWLSLP) classifications. The same classifications except for HBGWL are good for SODAR data. For the best CTCs, the differences between various classes are visible, however a big scattering is still observed. Main urban air pollution problems arise in situations when flow with Southerly component is observed. Correlations between air pollution data and SODAR data (calculated for marginal means obtained for different classes) confirm a negative role of both low height of the ground-based inversion and long duration of the low-level elevated inversion in urban areas.

PL

Określono ocenę przydatności różnych klasyfikacji typów cyrkulacji (CTCs) do różnicowania stężeń SO2, NO2, PM10 i CO w zimie w polskich obszarach zurbanizowanych. Analiza bazuje na 15 nowych klasyfikacjach obliczonych w ramach Akcji COST 733 oraz pięciu powszechnie stosowanych klasyfikacjach historycznych. Porównano i przetestowano trzy metody oceny jakości klasyfikacji: EV - wyjaśnianej wariancji, WSD - wewnątrzklasowego odchylenia standardowego i metodę Giniego. Ostatecznie ocenę jakości CTCs dla zróżnicowania dobowych wartości stężeń zanieczyszczeń a także warunków dyspersji pionowej przeprowadzono opierając się na metodzie EV, zaś ocenę przydatności klasyfikacji do prognozowania wystąpienia epizodów smogowych w Krakowie wykonano stosując metodę Giniego. Zaprezentowano także metodologię wyboru dni z epizodami smogowymi opartą na wartości 90 percentyla stężeń. Najlepsze rezultaty, dla pojedynczych serii danych a także dla epizodów smogowych, otrzymano dla klasyfikacji Hess-Berezowski (HBGWL). Ponadto dobre rezultaty uzyskano dla opartej na analizie składowych głównych klasyfikacji PCACA, klasyfikacji Niedźwiedzia, zmodyfikowanych w ramach Akcji COST 733 klasyfikacjach Lityńskiego LITTc, Lamba LWT2 i HBGWL (GWTC26, OGWL, OGWLSLP). Te same klasyfikacje, z wyjątkiem HBGWL i jej modyfikacji, są dobre dla różnicowania danych sodarowych. Dla najlepszych klasyfikacji różnice średnich stężeń dla różnych klas są widoczne, jakkolwiek duży rozrzut wewnątrz klas jest ciągle obserwowany. Najwyższe stężenia zanieczyszczeń obserwowane są dla adwekcji mas powietrznych z kierunków SE, S i SW. Korelacje pomiędzy wielkością imisji i danymi sodarowymi, obliczone dla średnich brzegowych uzyskanych dla różnych klas, potwierdziły negatywną rolę zarówno niskiej wysokości przygruntowej inwersji, jak i długotrwałego utrzymywania się niskich inwersji wzniesionych.

4

Sojusz meteorologii z techniką jako siła napędowa rozwoju badań atmosfery (na przykładzie historii b. Zakładu Teledetekcji Atmosfery IMGW)

Walczewski J.

Przegląd Geofizyczny

|

2008

|

Z. 1

55-71

PL

Problem zawarty w tytule został przedstawiony na przykładzie prac grupy badawczej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (do 1973 r. Państwowego Instytutu Hydrologiczno-Meteorologicznego) w latach 1961-2006. Grupa ta została zorganizowana w roku 1961 w celu uruchomienia obserwacji wiatrów stratosferycznych z zastosowaniem rakiet meteorologicznych. Rakiety zostały opracowane przez omawianą grupę we współpracy z Instytutem Lotnictwa, który następnie produkował te rakiety w latach 1965-1970. W okresie tym 177 rakiet typu "Meteor-1" zostało użytych do sondażu stratosfery na wysokościach 30-37 km. Rakiety były wystrzeliwane z wybrzeża Bałtyku, dostarczając danych o sezonowych zwrotach wiatrów stratosferycznych mogących przynosić produkty eksplozji jądrowych dokonywanych wówczas w atmosferze. Rakiety "Meteor-2" (o pułapie lotu 90 km) i "Meteor-3" (pułap lotu 70 km) zostały skonstruowane i wypróbowane w locie w latach 1968-1974, ale nie zostały wykorzystane do sondaży, ponieważ sondaże te zostały wstrzymane w r. 1974. Ta sama grupa badawcza złożona z meteorologów oraz fizyków, elektroników i inżynierów-mechaników zbudowała pierwszą w Polsce stację odbioru danych z satelitów meteorologicznych. Stacja ta uruchomiona w 1963 r.od roku 1967 podjęła regularną służbę dostarczającą meteorologom dane satelitarne. Omawiana grupa opracowała również 2-kanałowy radiometr, który służył w latach 1972-1980 do lotniczych obserwacji dużych obszarów leśnych. Uzyskiwane dane radiometryczne były interpretowane jako charakterystyki fizjologiczne lasów. Następnym osiągnięciem grupy stało się opracowanie LIDARu do laserowego sondażu atmosfery (1977) oraz SODARu do sondażu akustycznego (1979). Z urządzeń tych korzystano do sondażu warstwy granicznej atmosfery (WGA) w badaniach zanieczyszczenia atmosfery. Charakterystyki WGA, takie jak: głębokość warstwy mieszania, stan równowagi atmosfery oraz profile prędkości i kierunków wiatru były badane w ich zmienności dobowej, sezonowej i wieloletniej, prowadząc do badań klimatu WGA oraz klimatycznych zmian warunków dyspersji zanieczyszczeń powietrza. W latach 1981-2000 grupa stosowała dwa spektrometry korelacyjne (pochodzenia zagranicznego) do badań przepływów zanieczyszczeń gazowych (S02 i N02) w Polsce Południowej. Działania te rozszerzono na określanie głębokości mieszania tych gazów w atmosferze. SODAR, DOPPLER SODAR (pomiary wiatru) i LIDAR od 1990 r. znalazły się na wyposażeniu Centralnej Stacji Obserwacyjnej w Krakowie. Wszystkie opisane dokonania osiągnięto dzięki bliskiej współpracy specjalistów z dziedzin meteorologii, fizyki, elektroniki i mechaniki.

EN

The problem formulated in the title is illustrated by some works of a research group in the Institute of Meteorology and Water Management (before 1973 the Institute of Hydrology and Meteorology), in the years 1961-2006. The research group was organized in 1961 in order to put in operation the observations of Stratospheric winds wit use of meteorological rockets. The rockets were developed by the group in cooperation with the Institute of Aviation, which was then producer of these rockets in the years 1965-1970. In these years 177 rockets of the type Meteor-1 have been used for sounding of the Stratosphere on the heights 30-37 km. The rockets were fired from the shore of the Baltic Sea, giving the data on the seasonal reversals of Stratosperic winds which could transport products of nuclear expolosins made at that time in the atmosphere. Rockets Meteor-2 (ceiling 90 km) and Meteor-3 (ceiling 70 km) have been developed and flight-tested in the years 1968-1974, but they were not used operationally because the rocket soundings in Poland have been stopped in the year 1974. The same research group composed of the meteorologists and specialists in the physics, electronics and mechanical engineering, have built the first in Poland satellite data receiving station, put in operation in 1963, and since 1967 in regular service for supply of data from meteorological satellites. The same group developed a 2-channel radiometer which has been used in the years 1979-1980 for aircraft observations of the big forest areas, for studies of their radiometric characteristics transated to characteristics of the trees physiology. The next achievements of the group were the developments of LIDAR for laser soundind of the atmosphere (1977) and SODAR for acoustic sounding (1979). They were used for the sounding of the Atmospheric Boundary Layer (ABL) in connection with air-pollution problems. Characteristics of the ABL, like mixing depth, atmospheric stability, and wind profiles were studied, in their diurnal variation, as well as in their seasonal and multi-annual changes, leading to studies of ABL climate and climatic changes of the air pollution dispersion characteristics. In the years 1981-2000 the group was applying two mobile correlation spectrometers of foreign production for investigations of air polluting gases (S02 and N02) transport in Southern Poland. These activities have been applied, too, for studied gas mixing in the ABL. SODAR, DOPPLER SODAR and LIDAR were used since 1990 in the Central Observing Station in Cracow. All these achievements described in paper were created thanks to the close cooperation between specialists in meteorology and specialists in physics, electronics, and mechanical technology.

5

Próba identyfikacji niskich chmur rodzaju Stratus na rejestrogramie pionowego sodaru dopplerowskiego

Ustrzycka A.

Przegląd Geofizyczny

|

2006

|

Z. 3-4

227-236

PL

Sondaż akustyczny atmosfery jest jedną z aktywnych technik teledetekcyjnych, wykorzystywanych do określania warunków dyspersji zanieczyszczeń powietrza. Jest on prowadzony za pomocą radaru akustycznego, zwanego sodarem. Prędkość rozchodzenia się fal akustycznych w danym ośrodku jest uwarunkowana przez zmiany temperatury oraz wilgotności ośrodka. Analiza danych z pionowego sodaru dopplerowskiego opiera się na metodzie korelacyjnej, skojarzeniu charakterystycznych form echa akustycznego z procesami zachodzącymi w atmosferze. Na podstawie analizy obrazów uzyskanych z pionowego sodaru dopplerowskiego, teorii propagacji dźwięku w atmosferze, teorii fizyki chmur, została podjęta próba identyfikacji niskich chmur rodzaju Stratus na sodarogramach. Oszacowano prędkości dźwięku w powietrzu, w którym nie zachodzi kondensacja oraz w powietrzu, w którym zachodzi kondensacja i parowanie, przeprowadzono eksperyment z użyciem balonu na uwięzi. Prędkość dźwięku w powietrzu, w którym nie zachodzi kondensacja, jest większa o ok.10% od prędkości dźwięku w powietrzu, w którym zachodzi kondensacja i parowanie. Stwarza to możliwość zaistnienia dobrych warunków do zarejestrowania echa sygnału powracającego przez sodar. Przedstawiono kilka rejestracji sodarowych, których echo z dużym prawdopodobieństwem można interpretować jako powstałe w wyniku rozproszenia fali akustycznej od obszaru chmurowego. Podstawa oraz rodzaj chmury podczas wybranych rejestracji były konsultowane z Lotniskowym Biurem Meteorologicznym w Balicach. Pozyskany materiał doświadczalny jest zbyt skąpy, aby na jego podstawie jednoznacznie określić różnice między echem sodarowym powstałym z rozproszenia fali dźwiękowej w obszarze chmurowym a echem powstałym z rozproszenia fali dźwiękowej od innych obszarów rozpraszających. Oczekuje się, że synchronicznie prowadzone w ZTA obserwacje lidarowe pozwolą poszerzyć wiedzę dotyczącą interpretacji sodarogramów.

EN

Acoustic sounding of the atmosphere is one of the active remote-sensing techniques used for the designation of the conditions of dispersion of air pollutions. Acoustic sounding is made with use of acoustic radar called sodar. The velocity of acoustic waves depends on the temperature and humidity of air. The analysis of data from Vertical Doppler Sodar is based on the correlation method, associating characteristic forms of acoustic echo with the atmospheric processes. The testing of identification possibilities of the low Stratus clouds on sodar records was based on the analysis of the images of sodar records (from Vertical Doppler Sodar), on the theory of sound propagation, and on the theory of cloud physics. Evaluation was made of the sound velocity in the air in which no condensation is present and in the air in which both condensation and evaporation are active. An experiment was made with use of the tethered balloon. Sound velocity in the air without condensation is about 10% higher from that in the air with condensation and evaporation. This creates the possibility that the conditions for recording the echo of returning sodar signal will be good. Several sodar records are presented in which high probability exists that the recorded sodar echo is created by dispersion of the acoustic wave in cloud. Data on cloud base height and cloud type, for elected records, were consulted with the Airport Meteorological Station in Balice. The collected experimental material is not enough ample as to distinguish unmistakably the differences between the sodar echo from clouds from the sodar echo from other dispersing areas. It is expected that the interpretation of sodar records may become more ample thanks to the parallel sounding of the atmosphere by lidar. The synchronic sodar - lidar soundings are made by the Division of Remote Sensing of the Atmosphere.

6

Wpływ warunków meteorologicznych na stężenie zanieczyszczeń powietrza w śródmieściu Wrocławia

Drzeniecka A., Pereyma J., Pyka J.L., Szczurek A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2000

|

Vol. 7, nr 8-9

865-882

PL

Czynniki meteorologiczne, w szczególności stan warstwy granicznej odgrywają kluczową rolę dla jakości powietrza. W pracy zwrócono uwagę na możliwości, jakie daje sodarowy sondaż atmosfery w ciągłym monitoringu ABL i tym samym w kontroli jakości powietrza. Analizę materiału badawczego, zawierającego: podstawowe parametry meteorologiczne oraz dane sodarowe (Zakład Meteorologii i Klimatologii Uniwersytetu Wrocławskiego); średnie półgodzinne wartości stężenia CO, NOx, SO2, O3 (Stacja Monitoringu Atmosfery Politechniki Wrocławskiej) przeprowadzono dla 5 charakterystycznych epizodów, wyłonionych z okresu I 1996 - XII 1998. Zbudowane modele regresji złożonej potwierdziły istnienie silnej zależności stężenia poszczególnych polutantów od czynników meteorologicznych. Współczynnik determinacji (r2) dla wybranych przypadków wynosił powyżej 0,7 (maksymalnie 0,94). Dyspersja zanieczyszczeń uzależniona była w szczególności od kierunku i prędkości wiatru, wysokości i czasu trwania inwersji (niekorzystnie są sytuacje długo utrzymującej się inwersji przygruntowej lub niskiej inwersji wzniesionej (wysokość warstwy mieszania h < 80 m n.p.g.), z silnie ograniczonym dopływem promieniowania słonecznego i mgłą. Często takie warunki pojawiają się w chłodnej porze roku przy cyrkulacji antycyklonalnej). Wzrost prędkości wiatru powoduje obniżenie koncentracji zanieczyszczeń pierwotnych CO, NO, SO2 (efekt "wymiatania" najsilniej uwidacznia się po okresie ciszy i słabego wiatru) oraz podwyższenie stężenia O3 (transport z terenów pozamiejskich, a także z wyższych warstw troposfery w wyniku silnie rozwiniętej turbulencji). Analiza danych sodarowych pozwoliła na wyróżnienie okresów prowadzących do wzrostu koncentracji zanieczyszczeń: 1. "przełomu porannego" oraz 2. połączenia się inwersji wzniesionej z przygruntową.

EN

A structure of a boundary layer (ABL) and meteorological parameters have a key meaning for air quality. This paper shows possibilities of acoustic sounder in continuous monitoring of ABL. The analyses of meteorological conditions on air pollutant concentrations were carried out for 5 characteristic episodes for the period January 1996 - December 1998. The following parameters were used in this work: I) meteorological data (such as solar radiation, air temperature, wind velocity, etc. and sodar data) from Dpt. of Meteorology and Climatology; 2) ambient air pollutant concentration data from Air Pollution Monitoring Station - University of Technology, Wrocław. The complex regression model built in this work showed the strong relationships between the concentrations of particular gases and meteorological factors as well as another chemical compounds participating in air pollutant transformations. The determination coefficient for the selected cases can be assumed on the level higher than 0,7 (max. 0,94). The key meteorological factors governing the dispersal of pollutants were wind speed and direction, presence and height any inversion (the situations with the inversion layer persisting for a long time, with relatively small thickness (h<80 m), in anticyclone condition were particularly disadvantageous) and the convection growth. The increasing windspeed effect on decreasing CO and NO concentration. Especially there were great impacts after longer period of calm wind. In opposite, the concentrations of O3 obtained greater values, when windspeed is higher. There were same periods in ABL evolutions, which were connected with suddenly "peak" of pollutant concentration: I) the "morning transition" and 2) time, when capping layer (E) connects with grand-base one.