Na stronie serwisu C3S Copernicus pojawiło się podsumowanie kilmatycznych obserwacji z ubiegłego roku.
2024 pierwszym rokiem kalendarzowym, w którym średnia temperatura przekroczyła 1,5°C powyżej poziomu z okresu przedindustrialnego.
Wzrost średniej temperatury powietrza przy powierzchni Ziemi w stosunku do poziomu z lat 1850–1900 (sprzed epoki przemysłowej), na podstawie kilku globalnych zbiorów danych temperaturowych, przedstawiony jako średnie roczne od 1967 roku (po lewej) i średnie 5-letnie od 1850 roku (po prawej).
Źródło: C3S / ECMWF.
Copernicus Climate Change Service (C3S) potwierdza, że rok 2024 był najcieplejszym rokiem w historii pomiarów globalnych i pierwszym rokiem kalendarzowym, w którym średnia globalna temperatura przekroczyła 1,5°C powyżej poziomu z okresu przedindustrialnego. Naukowcy realizujący założenia usługi C3S, realizowanej na zlecenie Komisji Europejskiej przez Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF), monitorowali kluczowe wskaźniki klimatyczne oraz dokumentowali bezprecedensowe dzienne, miesięczne i roczne rekordy temperatur z 2024 roku. Głównym czynnikiem sprzyjającym ekstremalnym temperaturom powietrza i powierzchni morza są zmiany klimatyczne spowodowane działalnością człowieka. Jednak inne czynniki, takie jak południowa oscylacja El Niño (ENSO) również przyczyniły się do wysokich temperatur obserwowanych w ciągu roku.
W tym roku organizacje zajmujące się globalnym monitorowaniem klimatu – ECMWF, NASA, NOAA, brytyjskie Biuro Meteorologiczne, Berkeley Earth i Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) – wspólnie skoordynowały publikację swoich obserwacji, podkreślając wyjątkowe warunki panujące w 2024 roku.
W Environmental Engineering Research opublikowano artykuł naukowy pt. „Impact of the development of electromobility in Poland on the background level of atmospheric pollution”(Wpływ rozwoju elektromobilności w Polsce na poziom tła zanieczyszczeń atmosferycznych). Autorzy: Joanna Strużewska, Jacek W. Kamiński, Paweł Durka, Grzegorz Jeleniewicz z Zakładu Modelowania Atmosfery i Klimatu IOŚ-PIB oraz Mariusz Kłos i Krzysztof Zagrajek z Politechniki Warszawskiej.
Badania zrealizowano w ramach projektu „Efektywność energetyczna przez rozwój elektromobilności w Polsce” realizowanego przez IOŚ – PIB w latach 2017-2018.”
Artykuł zawiera analizę wpływu rosnącej liczby samochodów elektrycznych w Polsce na poziom gazowych zanieczyszczeń powietrza. W badaniu uwzględniono trzy teoretyczne scenariusze rozwoju elektromobilności do roku 2030. Na podstawie wyników modelu jakości powietrza GEM-AQ porównano zmiany stężeń zanieczyszczeń w stosunku do roku 2015.
Zapraszamy do zapoznania się z pełnym tekstem publikacji, dostępnym na stronie czasopisma Environmental Engineering Research pod adresem: DOI: 10.4491/eer.2024.328.
Serwis Zmian Klimatu Copernicus (C3S – Copernicus Climate Change Service), realizowany w imieniu Komisji Europejskiej przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) organizuje dla każdego kraju dedykowane spotkania, których celem jest poszerzenie wiedzy na temat produktów i usług C3S.
Kierując propozycję do polskich odbiorców, C3S zaprasza na dwa spotkania w formie webinarów w dniach 9 stycznia i 16 stycznia 2025:
pierwsze spotkanie (1,5 godz.) będzie skierowane do osób nieznających C3S i ma na celu przedstawienie serwisu i dostępnych produktów (danych klimatycznych)
drugie spotkanie (3 godz.) skierowane do użytkowników zaznajomionych z produktami klimatycznymi C3S, ma na celu zademonstrowanie nowych funkcjonalności
Oba wydarzenia organizowane są we współpracy z Instytutem Ochrony Środowiska – Państwowym Instytutem Badawczym (IOŚ-PIB).
Można wziąć udział w obu spotkaniach. Zapraszamy do rejestracji!
Pierwszy webinar jest skierowany do nowych użytkowników C3S. Będzie to przegląd produktów Serwisu Zmian Klimatu Copernicus (C3S) oraz wprowadzenie do korzystania z repozytorium danych Climate Data Store (CDS).
Dla polskich ekspertów i organizacji spotkanie jest okazją do:
poznania serwisu dotyczącego zmiany klimatu (C3S) w ramach programu Copernicus
dowiedzenia się, w jaki sposób usługi C3S mogą wesprzeć różne rodzaje działalności, związanej bezpośrednio lub pośrednio z zastosowaniem danych klimatycznych
nawiązania kontaktu z ekspertami ECMWF i zespołem C3S
podzielenia się swoimi potrzebami i omówienia w jaki sposób produkty C3S mogą wspomóc realizację konkretnych celów
Webinar 2: C3S CDS i CMS: Co się zmieniło?
Data i godzina: 16 stycznia 2025 r. | 10:00 – 13:00 CET Lokalizacja: Online Grupa docelowa: aktualni użytkownicy C3S w Polsce
Webinar jest skierowany do aktywnych użytkowników produktów C3S w Polsce i ma na celu zaprezentowanie nowych funkcji serwisu C3S, a także poznanie opinii i wymagań polskich użytkowników.
W ramach spotkania uczestnicy będą mieli okazję do:
uzyskania najnowszych informacji na temat serwisu C3S
poznania nowego CDS i jego funkcji
nawiązania kontaktu z ekspertami ECMWF i zespołem C3S
podzielenia się swoimi potrzebami i przedyskutowania, w jaki sposób można jeszcze bardziej ulepszyć produkty C3S
W ramach drugiego webinaru uczestnicy będą mieli także możliwość zaprezentowania krajowych zastosowań produktów C3S. Osoby zainteresowane przedstawieniem swoich prac, wykorzystujących dane C3S, prosimy o wskazanie tego w formularzu rejestracyjnym.
***
Oba spotkania odbędą się w języku angielskim.
W przypadku jakichkolwiek pytań prosimy o kontakt mailowy z organizatorem na adres: c3s-workshops@ecologic.eu.
Wieloletnia analiza pyłów PM10 i PM2.5 w Warszawie
Zespół badawczy Zakładu Modelowania Atmosfery i Klimatu IOŚ-PIB, w składzie Aleksandra Starzomska i Joanna Strużewska, opublikował artykuł naukowy: „Seasonal Variability and Trends of PM10 and PM2.5 Particulate Matter Pollution in Warsaw: A Multi-Year Analysis”. Publikacja ukazała się w czasopiśmie Environmental Protection and Natural Resources i przedstawia wyniki pogłębionych badań nad zanieczyszczeniem powietrza w Warszawie w latach 2016 – 2021.
Zakres badania
W pracy przeanalizowano zmienność sezonową oraz trendy stężeń pyłów PM10 i PM2.5, bazując na danych zebranych z kilku stacji monitoringu w Warszawie. Badania obejmowały m.in. stacje komunikacyjne (zlokalizowane przy ruchliwych arteriach) oraz stacje tła miejskiego i podmiejskiego, co pozwoliło na wszechstronną ocenę wpływu czynników takich jak ruch drogowy, sezon grzewczy oraz warunki atmosferyczne na jakość powietrza.
Metodologia
Autorzy zastosowali różne techniki analizy danych, w tym:
Analizę statystyczną zmienności stężeń pyłów przy użyciu mediany oraz przedziałów międzykwartylowych (IQR), co pozwoliło na określenie sezonowych wzorców zanieczyszczeń.
Test Manna-Kendalla, który umożliwił identyfikację długoterminowych trendów w danych.
Analizę korelacji między stacjami pomiarowymi w celu oceny spójności wyników oraz współzależności źródeł emisji.
Najważniejsze wnioski
Sezonowe wzorce zanieczyszczeń:
Najwyższe stężenia pyłów PM10 i PM2.5 odnotowano w miesiącach zimowych (styczeń–marzec). Wynika to z intensywniejszego spalania paliw w sezonie grzewczym oraz ograniczonego rozpraszania zanieczyszczeń przy niskich temperaturach.
Latem (czerwiec–sierpień) poziomy pyłów były znacznie niższe, często poniżej norm dopuszczalnych.
Długoterminowe trendy:
W latach 2016–2021 średnie roczne stężenia PM2.5 systematycznie spadały, szczególnie w 2020 roku, co mogło być efektem ograniczeń związanych z pandemią COVID-19.
Stężenia PM10 pozostają wysokie w stacjach komunikacyjnych, z wieloma przekroczeniami norm.
Wpływ pandemii COVID-19:
Rok 2020 wyróżnia się niższymi stężeniami zanieczyszczeń, co jest przypisywane zmniejszeniu intensywności transportu oraz cieplejszym zimom.
Różnice między lokalizacjami:
Stacje zlokalizowane w pobliżu ruchliwych ulic odnotowują znacznie wyższe stężenia pyłów w porównaniu do stacji tła miejskiego.
Znaczenie pracy
Wyniki badań dostarczają kluczowych informacji na temat czynników wpływających na jakość powietrza w Warszawie. Szczególnie podkreślono znaczenie monitoringu oraz wdrażania środków ograniczających emisje w okresie grzewczym, takich jak:
Promowanie ekologicznych źródeł ciepła,
Zmniejszenie emisji z transportu poprzez rozwój komunikacji miejskiej i elektromobilności,
Częstość występowania udaru niedokrwiennego a jakość powietrza, najnowsza publikacja w European Journal of Preventive Cardiology z istotnym udziałem prac naszego zespołu (dr hab. Joanna Strużewska, prof. Jacek W. Kamiński) we współpracy z Uniwersytet Medyczny w Białymstoku
Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, że narażenie na PM2.5, NO2, B(a)P i SO2 zwiększa ryzyko wystąpienia udaru niedokrwiennego, w szczególności względem osób młodych i kobiet oraz osób ze szkodliwymi nawykami (podwyższona konsumpcja tytoniu i alkoholu). Narażenie nawet na niskie poziomy zanieczyszczeń ma negatywne skutki.
W obliczu wyzwań związanych z zagrożeniem środowiska edukacja ekologiczna nabiera większego znaczenia. W CAMS NCP zdefiniowaliśmy za cel przybliżenie uczniom szkół średnich tematyki zanieczyszczenia powietrza. W ramach przygotowanych projektów pokazujemy jak przetwarzać i interpretować dane pozyskiwane z monitoringu jakości powietrza z Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) w celu zdobycia interesujących ucznia informacji. Projekt pilotażowy obejmował trzy szkoły średnie w Warszawie, gdzie odbyły się spotkania podczas których omówiono potencjalne projekty edukacyjne z uczniami i nauczycielami. Przeprowadzaliśmy także badanie ankietowe, które pokazało nam zainteresowania uczniów i nauczycieli różnymi tematami związanymi z jakością powietrza oraz ocenę preferowanych przez nich metod nauczania. W efekcie powstały dwa gotowe projekty, każdy w dwóch wersjach: projekt indywidualny do wykonania na komputerach osobistych lub sali komputerowej przez każdego użytkownika oraz alternatywnie kartę pracy do wykonania bezpośrednio w trakcie lekcji, bez konieczności wykorzystania dodatkowych materiałów czy komputera.
Materiały do pobrania
Temat 1: Wpływ zanieczyszczenia powietrza na zdrowie
Najnowszy biuletyn autorstwa WMO skupia się na analizie pożarów, stężeń pyłów zawieszonych (szczególnie PM2.5) oraz ich szkodliwego wpływu na uprawy w 2023 roku, podkreślając ścisły związek między jakością powietrza a zmieniającym się klimatem. Przykładem tego związku są niezwykle intensywne pożary w Kanadzie w ubiegłym roku.
Zanieczyszczenia powietrza są często emitowane wraz z gazami cieplarnianymi, a niektóre zanieczyszczenia, takie jak ozon i jego prekursory ( czyli związki, które pod wpływem światła słonecznego formują ozon – np. dwutlenek azotu, tlenek węgla, metan), bezpośrednio wpływają na zmiany klimatyczne.
Klimat zmieniający się z kolei sprzyja wzrostowi emisji zanieczyszczeń: wyższe temperatury wysuszają glebę, zmiany kierunku i siły wiatru zwiększają ryzyko pożarów, a nowe, często ekstremalne wzorce opadów wpływają na czas utrzymywania się i rozprzestrzenianie zanieczyszczeń.
Pyły atmosferyczne są wymywane przez opady, jednak jeśli ze względu na zmiany klimatyczne opady są rzadsze, ale bardziej intensywne, zamiast łagodniejszych zjawisk opadowych na większym obszarze, to ilość pyłu w atmosferze jest podwyższona i pozostaje dłużej w atmosferze. Zjawisko to zwiększa narażenie dla zdrowia społeczności, które wcześniej nie doświadczały problemów z jakością powietrza.
Zanieczyszczenia powietrza osiadające na powierzchni Ziemi mają negatywny wpływ na ekosystemy – azot, siarka i ozon mogą ograniczać zdolność ekosystemów do oczyszczania wody, wspierania bioróżnorodności i pochłaniania dwutlenku węgla, a także wpływać na obniżenie wydajności rolnictwa.
Rys. 1. Wpływ szkodliwych związków z pyłu zawieszonego na uprawy: Czarne strzałki: osiadanie na liściach i glebie, transfer zanieczyszczeń do łodyg, liści, owoców i nasion. Pomarańczowa strzałka: Promieniowanie słoneczne – obniżenie ilości światła z powodu zwiększonej ilości chmur i zacienienia. Pomarańczowe kropki: promieniowanie słoneczne rozproszone – zwiększenie udziału i zmiana charakterystyki światła, wpływ na wegetację roślin. Niebieska strzałka: temperatura – obniżenie z powodu zwiększonej obecności aerozolu, co ułatwia formowanie się chmur i podwyższa zacienienie. Fioletowa strzałka: opady deszczu – zmiana rozmieszczenia i intensywności, zwiększenie udziału opadów ekstremalnych, wpływ na dynamikę powstawania systemów konwekcyjnych.
Pyły zawieszone emitowane przez pożary mają istotny wpływ na jakość powietrza. Anomalia PM2.5 w 2023 roku była zdominowana przez wyjątkowo silne emisje pożarów w Ameryce Północnej latem, a analizy wykazały wysoką zgodność w ocenie lokalizacji i wielkości anomalii między badaniami NASA i CAMS.
Rys. 2. Anomalie stężenia PM2.5 w 2023 roku względem okresu referencyjnego 2003-2022
W Kanadzie ekstremalne pożary lasów wiosną i latem 2023 roku doprowadziły do wzrostu zanieczyszczeń powietrza, co znalazło odzwierciedlenie w wartościach grubości optycznej aerozoli (AOD), które wykazywały dodatnie anomalie we wszystkich miesiącach od maja do września.
Rys. 3. Średnia miesięczna anomalia grubości optycznej aerozolu w czerwcu 2023 roku w porównaniu z danymi z lat 2003-2022
Pomimo sezonowych pożarów, które są normą, lasy Kanady i Syberii pochłaniają dwutlenek węgla (CO2), ale w nadchodzących dekadach zmiany klimatyczne mogą spowodować, że wilgotność gleby spadnie, a liczba megapożarów wzrośnie, powodując emisję CO2 przekraczającą zdolność tych lasów do jego pochłaniania.
W 2023 roku nadzwyczajne susze i upały w Kanadzie spowodowały rekordowe pożary i emisje CO2 porównywalne z rocznymi emisjami z paliw kopalnych kraju wielkości Indii, a spalony obszar wynosił 4% powierzchni kanadyjskich lasów.
Tytułowe „błędne koło” (ang. vicious circle) można przedstawić następująco: antropogeniczne emisje zanieczyszczeń atmosferycznych i gazów cieplarnianych prowadzą do zmian klimatycznych, które z kolei sprzyjają powstawaniu i utrzymywaniu się pożarów, co zwiększa emisję dwutlenku węgla i przyspiesza ocieplenie klimatu.
Przykład ten pokazuje, że zmiany klimatyczne mają globalny wpływ, który nie ogranicza się do jednego regionu, a problem jakości powietrza staje się coraz bardziej powszechny.
Zanieczyszczenie powietrza przyczynia się do ponad 4,5 miliona przedwczesnych zgonów rocznie, powodując również znaczne straty gospodarcze i środowiskowe.
Zgodnie z danymi ERA5 (C3S/ECMWF) sierpień 2024 r. był najcieplejszym sierpniem na świecie, po równie gorącym sierpniu 2023 r., ze średnią temperaturą powietrza wynoszącą 16,82°C. Temperatura sierpnia 2024 była o 0,71°C wyższa od średniej z lat 1991-2020. Średnia globalna temperatura dla miesięcy letnich (od czerwca do sierpnia) była również najwyższa w historii, na poziomie 0,69°C powyżej średniej z lat 1991-2020 dla tych trzech miesięcy, przekraczając poprzedni rekord ustanowiony w 2023 r. (0,66°C).
Według danych ze zbioru ERA5 (temperatura od 1940 r.), sierpień 2024 r. był o 1,51°C cieplejszy od poziomu sprzed epoki przemysłowej.
Sierpień 2024 r. przyczynił się do utrzymania roku 2024 na ścieżce do uzyskania wyniku najcieplejszego roku w historii, z globalną średnią anomalią temperatury w okresie styczeń-sierpień 2024 r. 0,70°C powyżej średniej z lat 1991-2020. Jest to najwyższa anomalia w historii dla tego okresu i o 0,23°C wyższa niż w tym samym okresie w 2023 roku.
Według Samanthy Burgess, zastępcy dyrektora Copernicus Climate Change Service (C3S): „W ciągu ostatnich trzech miesięcy 2024 r. świat doświadczył najgorętszego czerwca i sierpnia, najgorętszego dnia w historii i najgorętszego lata borealnego w historii. Ten ciąg rekordowych temperatur zwiększa prawdopodobieństwo, że rok 2024 będzie najgorętszym rokiem w historii. Ekstremalne zjawiska związane z temperaturą, których byliśmy świadkami tego lata, będą coraz bardziej intensywne, z bardziej niszczycielskimi konsekwencjami dla ludzi i planety, chyba że podejmiemy pilne działania w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych”.
W Europie średnia temperatura w sierpniu 2024 r. była o 1,57°C wyższa od średniej z lat 1991-2020 dla sierpnia, co czyni ten miesiąc drugim najcieplejszym sierpniem w Europie po sierpniu 2022 r., który był o 1,73°C cieplejszy niż średnia wieloletnia. Temperatury były najwyższe względem średniej w południowej i wschodniej Europie, natomiast poniżej średniej w północno-zachodniej części Irlandii i Wielkiej Brytanii, Islandii, zachodnim wybrzeżu Portugalii i w południowej Norwegii.
Patrząc na okres od czerwca do sierpnia, tegoroczne lato było najgorętsze w historii w Europie i wyniosło 1,54°C powyżej średniej z lat 1991-2020, przewyższając poprzedni rekord ustanowiony w 2022 r. (1,34°C). Chociaż było to ogólnie najgorętsze lato w Europie, dane pokazują zmienność w całym regionie, od rekordowo wysokich temperatur w południowo-wschodniej Europie i północnej Fennoskandii po temperatury poniżej średniej na Islandii, w Irlandii, północnej Wielkiej Brytanii i południowej Norwegii.
Anomalie i ekstrema temperatury powietrza na powierzchni w okresie czerwiec-sierpień 2024 r. Kategorie kolorystyczne odnoszą się do percentyli rozkładów temperatury dla okresu referencyjnego 1991-2020. Kategorie ekstremalne („Najchłodniejsze” i „Najcieplejsze”) są oparte na rankingach dla okresu 1979-2024 Źródło: ERA5. Copernicus Climate Change Service/ECMWF.
Średnia temperatura powierzchni morza (SST) w sierpniu 2024 r. dla szerokości geograficznej pomiędzy 60°S i 60°N wyniosła 20,91°C. Jest to drugi najwyższy wynik dla tego miesiąca, jedynie 0,07°C poniżej rekordu z sierpnia 2023 r.
Jeśli chodzi o zmienne hydrologiczne, sierpień 2024 r. był bardziej suchy niż średnio dla przeważającej większości obszaru kontynentalnej Europy, w tym w południowej Wielkiej Brytanii i Irlandii, Alpach, Bałkanach, północno-zachodniej Rosji i wschodniej Fennoskandii, a obszary na południu i wschodzie doświadczyły suszy i pożarów.
Były jednak i regiony w których panowały warunki wilgotniejsze od przeciętnych. W szczególności Islandia, północna Wielka Brytania i Irlandia, znaczna część Fennoskandii, północne wybrzeże Europy kontynentalnej, a także zachodnia Rosja i Turcja odnotowały ponad przeciętne opady, w niektórych przypadkach prowadzące do powodzi i strat.
Anomalia opadu, wilgotności względnej powietrza, wilgotności górnych 7 cm gleby i temperatury powietrza w sierpniu 2024 r. w odniesieniu do średnich sierpniowych w latach 1991-2020. Kolor ciemnoszary oznacza miejsca, w których wilgotność gleby nie jest pokazana z powodu pokrywy lodowej lub klimatologicznie niskich opadów Źródło: ERA5 and ERA5-Land. Copernicus Climate Change Service/ECMWF
Zasięg arktycznego lodu morskiego w sierpniu był znacznie niższy niż w poprzednich trzech latach. Przy 17% poniżej średniej z lat 1991-2020, sierpień 20024 r. uplasował się na czwartym od końca miejscu dla 46 lat z dostępnymi danymi satelitarnymi. Anomalia koncentracji lodu morskiego była poniżej średniej na praktycznie całym Oceanie Arktycznym.
Z kolei średni zasięg lodu morskiego na Antarktydzie w sierpniu 2024 r. był o 7% poniżej średniej. Jest to drugi najniższy zasięg dla sierpnia w zapisie danych satelitarnych, za wartością -12% zaobserwowaną w sierpniu 2023 roku.
Średnia anomalia zasięgu antarktycznego lodu morskiego dla sierpnia od 1979 do 2024 roku. Źródło: EUMETSAT OSI SAF Sea Ice Index v2.2. Copernicus Climate Change Service/ECMWF/EUMETSAT. Time series of monthly mean Antarctic sea (dwcdn.net)
Ekstremalne zjawiska pogodowe związane ze zmianami klimatu przyczyniają się do wzrostu częstotliwości i dotkliwości pożarów. Skutki są niszczycielskie – od wypadków śmiertelnych przez utratę mienia po szkodliwe emisje do atmosfery. Monitoring atmosfery programu Copernicus (CAMS*) prowadzi w czasie zbliżonym do rzeczywistego obserwacje pożarów lasów na całym świecie, a Copernicus Climate Change Service (C3S*) dostarcza danych na temat skutków pożarów.
Naturalne pożary lasów (z ang. wildfires1) pojawiają się w przypadku łatwopalnej roślinności i w obecności źródła zapłonu pochodzenia naturalnego (wyładowania atmosferyczne) lub związanego z działalnością człowieka. Wpływ na nie ma szereg czynników, w tym rodzaj roślinności, struktura, wilgotność, topografia i wiatr2.
Moc promieniowania cieplnego pożaru (FRP)
Wartości FRP (ang. Fire Radiative Power) [MW] dla MODIS są obliczane za pomocą równania:
FRP=Asβ(Tf8−Tb8)
Gdzie: Tf to jasność w zakresie 4 µm dla piksela pożaru; Tb to średnia jasność w zakresie 4 µm dla tła; As to nominalna powierzchnia piksela MODIS oceniana pod kątem skanowania lub numeru próbki s; współczynnik β=4.34×10−19 Wm−2K−8 jest specyficzny dla odpowiedzi spektralnej MODIS przy 4 µm.
Jedną z wielkości często stosowanych do obserwacji i raportowania intensywności pożarów jest moc promieniowania ognia (FRP – Fire Radiative Power), określająca szybkość, z jaką energia jest wypromieniowywana z pożaru. FRP jest zwykle wyrażane w megawatach [MW] lub gigawatach [GW] i mówi o szybkości uwalniania energii. FRP jest wykorzystywane przez globalny system asymilacji pożarów CAMS (GFAS – ang. Global Fire Assimilation System) do oszacowania emisji substancji zanieczyszczających atmosferę związanych z pożarami. Wartości FRP pochodzą z obserwacji satelitarnych Terra MODIS i Aqua MODIS NASA .
Wartość FRP pochodzi z czujników satelitarnych, takich jak spektroradiometr MODIS znajdujący się na satelitach NASA Terra i Aqua, zestaw radiometrów obrazowania w podczerwieni VIIRS na satelitach Suomi NPP i NOAA-20 oraz radiometr temperatury powierzchni morza i lądu (SLSTR) na satelitach Sentinel-3A i Sentinel-3B. Czujniki te mierzą temperaturę jasności powierzchni Ziemi przy różnych długościach fal promieniowania elektromagnetycznego. Do obliczenia FRP można wykorzystać anomalię lub różnicę w temperaturze jasności3 , proces obliczania jest złożony i obejmuje m. in. poprawki na wpływ warunków atmosferycznych, kalibrację czujnika i kąt, pod jakim wykonywany jest pomiar.
Lokalizacje pożarów wg GFAS i moc promieniowania cieplnego ognia (FRP – ang. Fire Radiative Power) w obszarze kanadyjskiej tundry w sierpniu 2023 r. (po lewej), całkowita wartość dzienna FRP w Kanadzie od 1 maja 2023 r. (w środku) oraz całkowita szacunkowa emisja węgla z pożarów w Kanadzie w sierpniu, obliczona na podstawie danych FRP (po prawej). Źródło: CAMS
FRP obliczane jest w czasie zbliżonym do rzeczywistego i umożliwia meteorologom, straży pożarnej i naukowcom ocenę nasilenia pożarów, śledzenie ich rozprzestrzeniania się w celu podejmowania świadomych decyzji.
Spalony obszar
Inną miarą wpływu (skutków) pożaru jest tzw. blizna pożarowa z (ang. scarf) lub spalony obszar, czyli teren na którym w wyniku pożaru pozostał węgiel drzewny i popiół, powstał ubytek w roślinności4 i zmieniła się jego struktura.
Powierzchnię tę zwykle oblicza się, uwzględniając ocenę naziemną, techniki teledetekcji i analizę geoprzestrzenną. Satelity dostarczają zdjęć obszaru przed pożarem i po. Porównując je można zidentyfikować spalony obszar.
Dane Sentinel-2 przedstawiające spalony obszar w Macedonii Wschodniej i Tracji w pobliżu Alexandropoulis 23 sierpnia 2023 r. Źródło: Unia Europejska, zdjęcia Sentinel-2 z programu Copernicus
Europejski system informacji o pożarach lasów (EFFIS) dzięki narzędziu szybkiej oceny szkód (RDA), przetwarza obrazy satelitarne pochodzące z instrumentu MODIS NASA i dwa razy dziennie aktualizuje spalony obszar w Europie dla pożarów o powierzchni powyżej 30 ha. Od 2018 r. wykorzystywane są też zdjęcia z satelity Copernicus Sentinel-2, co umożliwia mapowanie pożarów o powierzchni mniejszej niż 30 ha oraz poprawienie precyzji konturu spalonego obszaru uzyskanego z instrumentu MODIS, dzięki czemu spalony obszar zmapowany przez EFFIS obejmuje 95% pożarów w UE.
Spalony obszar w Grecji 2023 r. dla tygodniowych przedziałów czasowych (po lewej) i skumulowany obszar spalonych obiektów (po prawej). Źródło: Europejski system informacji o pożarach lasów (EFFIS)
Dla zobrazowania gwałtowności pożaru, stosuje się znormalizowany współczynnik spalenia (NBR), obliczany na podstawie zdjęć satelitarnych poprzez porównanie pasma bliskiej podczerwieni (NIR) i krótkofalowej podczerwieni (SWIR) pochodzące z satelity Sentinel-2.
Po opanowaniu pożaru, w zależności od potrzeb, przeprowadzany jest lotniczy pomiar spalonego obszaru z zastosowaniem kamer, które zapewniają wysoką rozdzielczość przestrzenną. Do analizy danych wykorzystuje się systemy informacji geograficznej (GIS). Najdokładniejsze wyniki uzyskuje się poprzez łączenie danych z wielu źródeł.
Monitorowanie emisji z pożarów i monitoring dymu
Prognozy aerozoli CAMS zainicjowane 9 sierpnia o godzinie 00 UTC, ważne w dniu 9 sierpnia o godzinie 12 UTC. Źródło: CAMS
CAMS GFAS wykorzystuje procedurę asymilacji wartości FRP dla tworzenia codziennych szacunków emisji z pożarów lasów i spalania biomasy na całym świecie, z rozdzielczością przestrzenną 0,1 stopnia z godzinowym krokiem czasowym. Dane wyjściowe to emisje ze spalania biomasy (płonącej roślinności) dla 40 gazów cieplarnianych, gazów śladowych i aerozoli, od 1 stycznia 2003 r. do dnia dzisiejszego.
CAMS dostarcza codziennie pięciodniową prognozę składu atmosfery dla całego świata, niezwykle przydatną dla śledzenia wpływu emisji z pożarów oraz dymu na stan atmosfery. Szczególnie istotna jest prognoza tlenku węgla (CO), powstającego w wyniku pożarów, który jest dobrym wskaźnikiem przenoszenia zanieczyszczeń dymem na duże, oraz parametr grubość optyczna aerozolu optyczne (AOD) i grubość optyczna aerozolu materii organicznej, które pokazują poziom wytłumienia światła słonecznego przez cząstki stałe zawarte w dymie z pożarów. Prognozy są dostępne na całym świecie z efektywną rozdzielczością poziomą około 0,4 stopnia. Dane z prognozą dostępne są od 2003 r. do chwili obecnej.
CAMS GFAS dostarcza również oszacowanie efektywnej wysokości wprowadzenia emisji, uzyskiwane z obserwacji FRP i analiz meteorologicznych na podstawie operacyjnych prognoz pogody Europejskiego Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF). Efektywna wysokość wprowadzenia emisji ma wpływ na długość ich zalegania w atmosferze, ich przemiany chemiczne i dalszy cykl życia poszczególnych składników emisji5. Wprowadzenie na większą wysokość to większe prawdopodobieństwo dłuższego pozostawania w atmosferze oraz przetransportowania emisji na dalszą odległość.
Pirokonwekcja i burze
Innym terminem często słyszanym w kontekście pożarów jest silna i głęboka pirokonwekcja, która może wystąpić w chmurze ognia ze względu na olbrzymią ilość ciepła, co powoduje szybkie podnoszenie się powietrza. Ten silny prąd wznoszący, wciąga otaczające chłodniejsze powietrze a wznoszące się powietrze osiąga poziom kondensacji, skrapla się i tworząc chmury pirocumulus ( pyroCu ) lub chmury burzowe pirocumulonimbus ( pyroCb ).
Jak powstają chmury pirocumulonimbusowe. Źródło: Biuro Meteorologii Rządu Australii
Pirokonwekcja może powodować zwiększenie zasięgu i gwałtowności pożarów ze względu na silne wahania kierunku i prędkości wiatru przyziemnego, prądy zstępujące oraz pioruny pirogenne, które to zjawiska mogą powodować wzniecenie nowych pożarów6. Silne wiatry mogą przenosić płonące elementy, wywołując więcej pożarów po stronie zawietrznej pierwotnego pożaru7.
Pożary i zmiany klimatu
Zmiany klimatu zostały uznane za istotny czynnik przyczyniający się do zwiększonej częstotliwości i intensywności pożarów w północnych regionach pozatropikalnych ze względu na kilka czynników, między innymi wzrost temperatur i przedłużające się okresy suszy. Rosnące temperatury w połączeniu ze zmienionym rozkładem przestrzennym opadów zmieniają warunki na bardziej suche, co zwiększa ryzyko pożarów. Sytuację dodatkowo pogarszają związane ze zmianami klimatycznymi zmiany w rozkładzie wiatru i wyładowań atmosferycznych. Gorące i suche wiatry wzmagają pożary, ułatwiając ich szybkie rozprzestrzenianie się i utrzymywanie się przez długi czas, a zwiększona ilość wyładowań atmosferycznych to większa liczba zapłonów pożarów, szczególnie w lasach wysokich szerokości geograficznych.
Mapa przedstawiająca anomalie w wilgotności gleby i lokalizacje pożarów w czerwcu–sierpniu 2022 r. (gdzie szacowana przez GFAS moc promieniowania pożarów jest większa lub równa 1 Wm-2). Czerwone punkty przedstawiają całkowitą moc promieniowania pożaru FRP. Anomalie obliczono jako procent średniej z okresu referencyjnego 1991–2020. Źródła danych: dane dotyczące wilgotności gleby ERA5-Land i dane dotyczące pożarów lasów CAMS GFAS v1.2., CAMS/C3S/ECMWF
Warto podkreślić wagę sprzężenia zwrotnego między pożarami lasów a zmianami klimatycznymi. Ekstremalne pożary zmieniają cykl węglowy Ziemi, emitując więcej węgla, niż jest pochłaniane przez roślinność w miarę jej wzrostu. Usuwanie roślinności i spalanie gleby w wyniku pożarów również zmniejsza zdolność gleby do magazynowania dwutlenku węgla i zmienia albedo powierzchni. Dym z pożarów zmienia równowagę promieniowania Ziemi w wyniku tworzenia się chmur (chociaż wpływ tego na klimat może nie być znaczący), a sadza pochłania i emituje promieniowanie podczerwone, co ma efekt ocieplający – ale skutki te są stosunkowo lokalne i krótkotrwałe. Sadza osadzająca się na śniegu i lodzie zmniejsza albedo lodu i pomniejsza zdolność lodowców do odbijania promieniowania słonecznego w przestrzeń kosmiczną.
Zmiany klimatu są czynnikiem przyczyniającym się do zwiększonej aktywności pożarów lasów i rosnącego zagrożenia pożarami i związanym z tym ryzykiem.
CAMS i C3S – bogactwo danych o pożarach lasów
CAMS regularnie dostarcza aktualne informacje na temat lokalizacji, intensywności i szacunkowych emisjach z pożarów na całym świecie, a także śledzi transport emisji i skład dymu. Aby dowiedzieć się więcej na temat monitoringu pożarów CAMS, odwiedź stronę poświęconą globalnemu monitorowaniu pożarów i zapoznaj się z poszczególnymi produktami w serwisie z danymi o atmosferze oraz przejrzyj sekcje z często zadawanymi pytaniami i odpowiedziami.
Serwis Copernicus Climate Change (C3S) i repozytorium z danymi o zminie klimatu udostępnia dane o pożarach lasów, takie jak wskaźniki „pogody pożarowej” dla Europy w latach 1970–2098 uzyskane na podstawie procedur reanaliz i dzięki projekcjom zmian klimatu, udostępnia też informacje na temat spalonego obszaru od 2001 r. do chwili obecnej pochodzące z obserwacji satelitarnych. Raport C3S na temat stanu klimatu w Europie z 2023 r. zawiera specjalną sekcję poświęconą pożarom lasów w Europie i Arktyce.
*CAMS i C3S są wdrażane przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) przy wsparciu finansowym Komisji Europejskiej
1] Zbiory danych CAMS i C3S obejmują wszystkie pożary krajobrazu lub roślinności, w tym pożary pól uprawnych i otwarte spalanie biomasy.
[3] Temperatura jasności jest radiometryczną miarą promieniowania cieplnego emitowanego przez powierzchnię Ziemi.
4] Pereira i in., 1997; Roy i in., 1999
5] Paugam , R., Wooster, M., Freitas, S. i Val Martin, M.: Przegląd podejść do szacowania wysokości wtrysku smugi pożarów w ramach wielkoskalowych modeli transportu chemicznego w atmosferze
[6] Dowdy, AJ, Ye, H., Pepler , A. i in. Przyszłe zmiany w ekstremalnych warunkach pogodowych i czynnikach ryzyka pirokonwekcji australijskich pożarów. Sci Rep 9, 10073 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-46362-x
[7] Np. Mendez, A. i Farazmand , M. Kwantyfikacja rzadkich zdarzeń w wykrywaniu: Jak daleko rozprzestrzeniają się pożary? Dziennik Bezpieczeństwa Pożarowego 132 (2022). https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103630
Serwis Monitorowania Atmosfery Copernicus (CAMS) dostarcza globalne i regionalne prognozy oraz analizy zanieczyszczeń powietrza, aerozoli i gazów cieplarnianych, w tym jakości powietrza w Europie. Aby zagwarantować ich wiarygodność, CAMS wprowadził rygorystyczny system oceny i kontroli jakości (EQC). Niedawne otwarcie dwóch nowych ośrodków CAMS EQC – globalnego i regionalnego – jeszcze bardziej usprawniło tę kontrolę, oferując użytkownikom łatwy dostęp do danych ewaluacyjnych.
Nowoczesne usługi CAMS – prognozy w czasie rzeczywistym
CAMS oferuje usługę globalną w czasie zbliżonym do rzeczywistego (NRT), która co sześć godzin dostarcza analizy dotyczące zanieczyszczeń powietrza, takich jak gazy reaktywne, aerozole, ozon stratosferyczny, gazy cieplarniane oraz wskaźnik UV. Dodatkowo, co 12 godzin publikowane są dwie pięciodniowe prognozy. Regionalny system CAMS codziennie zapewnia godzinowe analizy i czterodniowe prognozy.
Rutynowa ocena i kontrola jakości
W ramach EQC, CAMS ocenia swoje regionalne i globalne prognozy, aby upewnić się, że są one miarodajne. EQC stanowi kluczowy element nie tylko dla głównych prognoz, ale także dla usług dodatkowych, takich jak produkty promieniowania słonecznego i szacunki strumienia gazów cieplarnianych.
Ocena prognozy PM2,5 na bieżące sezony na podstawie obserwacji prowadzonych w czasie zbliżonym do rzeczywistego, zebranych przez Europejską Agencję Środowiska i otrzymanych za pośrednictwem Meteo France. Źródło: Ocena regionalna CAMS
Model GEM-AQ
„Wśród, tych 11 modeli znajduje się model tworzony przez zespół ekspertów IOŚ-PIB, GEM-AQ. Umożliwia on prognozę jakości powietrza w skali europejskiej, w rozdzielczości 10 km. Ma to miejsce nawet w sytuacjach, kiedy czynniki wpływające na jakość powietrza mają miejsce tysiące kilometrów od interesującego nas obszaru”
— dr hab. inż. Joanna Strużewska, kierownik Zakładu Modelowania Atmosfery i Klimatu w IOŚ-PIB
GEM-AQ – całkowita zawartość związków organicznych w PM2,5 na dzień 20.11.2023 r. o godz. 12 UTC
Serwery ewaluacyjne – łatwy dostęp do danych
Użytkownicy mają różne potrzeby, od analizy pojedynczych modeli po porównania zbiorcze. Michael Gauss z Norweskiego Instytutu Meteorologicznego podkreśla, że serwer ewaluacyjny CAMS umożliwia użytkownikom szybkie i intuicyjne porównania prognoz z niezależnymi obserwacjami.
Henk Eskes z KNMI dodaje, że serwer regionalny pozwala na wybór stacji pomiarowych najbliższych interesującej lokalizacji, co jest idealne dla uzyskiwania lokalnych informacji.
Oceniając prognozy CAMS, wykonawcy współpracują z różnymi dostawcami danych, aby pozyskać aktualne obserwacje i wygenerować grafiki pokazujące różnice między prognozami a niezależnymi obserwacjami. Informacje te są udostępniane użytkownikom na serwisie ewaluacyjnym CAMS, do którego mają obecnie dostęp za pośrednictwem dwóch niedawno uruchomionych stron internetowych poświęconych ewaluacji regionalnej i ewaluacji globalnej .
Intuicyjny interfejs i aktualizacje
Nowa strona oceny globalnej prezentuje porównania analiz i prognoz CAMS z około 65 niezależnymi zbiorami danych w sposób przyjazny dla użytkownika. Strony regionalne są aktualizowane codziennie, a globalne co kilka miesięcy, co pozwala na gromadzenie i analizowanie danych z całego świata.
Kwartalne raporty EQC
CAMS publikuje kwartalne raporty EQC, które zawierają szczegółowe oceny codziennych prognoz oraz planowane aktualizacje systemu. Raporty te prezentują statystyki i wykresy porównujące dane CAMS z niezależnymi obserwacjami, dostarczając użytkownikom cennych informacji.
Wpływ EQC na działalność CAMS
Działania EQC pomagają CAMS w identyfikacji obszarów wymagających poprawy, umożliwiając skierowanie działań badawczo-rozwojowych tam, gdzie są najbardziej potrzebne. Dzięki temu CAMS może stale doskonalić swoje prognozy i analizy jakości powietrza, zapewniając użytkownikom na całym świecie niezawodne dane.
Centrum prognoz
CAMS działa jako centrum gromadzenia prognoz i wyników oceny konkretnych zdarzeń o dużym wpływie, takich jak epizody wysokiego zanieczyszczenia powietrza czy pożary. Wnioski z tych ocen są udostępniane zespołom pracującym nad dalszym rozwojem systemów prognozowania.
Zapraszamy do korzystania z nowoczesnych narzędzi CAMS i odkrywania, jak zaawansowane prognozy i analizy mogą wspierać różne potrzeby użytkowników na całym świecie.
Ta strona korzysta z ciasteczek, aby zapewnić Ci najlepszą możliwą obsługę. Informacje o ciasteczkach są przechowywane w przeglądarce i wykonują funkcje takie jak rozpoznawanie Cię po powrocie na naszą stronę internetową i pomaganie naszemu zespołowi w zrozumieniu, które sekcje witryny są dla Ciebie najbardziej interesujące i przydatne.
Ściśle niezbędne ciasteczka
Niezbędne ciasteczka powinny być zawsze włączone, abyśmy mogli zapisać twoje preferencje dotyczące ustawień ciasteczek.
Jeśli wyłączysz to ciasteczko, nie będziemy mogli zapisać twoich preferencji. Oznacza to, że za każdym razem, gdy odwiedzasz tę stronę, musisz ponownie włączyć lub wyłączyć ciasteczka.
Ciasteczka stron trzecich
Ta strona korzysta z Google Analytics do gromadzenia anonimowych informacji, takich jak liczba odwiedzających i najpopularniejsze podstrony witryny.
Włączenie tego ciasteczka pomaga nam ulepszyć naszą stronę internetową.
Najpierw włącz ściśle niezbędne ciasteczka, abyśmy mogli zapisać twoje preferencje!
Polityka ciasteczek
Korzystając z tej strony, wyrażasz zgodę na wykorzystanie plików cookies zgodnie z naszą Polityką Prywatności.
