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.
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.
19 lipca opublikowany został Interim Annual Assessment Report (IAAR 2023) przedstawiający kompleksową analizę jakości powietrza w Europie w roku 2023. Dane pochodzą z regionalnej reanalizy Serwisu Obserwacji Atmosfery Copernicus (CAMS). Raport obejmuje wskaźniki zanieczyszczenia powietrza dla ozonu (O₃), dwutlenku azotu (NO₂) oraz pyłów zawieszonych (PM10 i PM2.5), obliczone na postawie reanalizy regionalnego serwisu CAMS, w którym bierzemy bezpośredni udział dostarczając wyniki modelu GEM-AQ jako jeden z 11 zespołów w Europie. Raport identyfikuje pięć znaczących epizodów zanieczyszczenia powietrza w Europie w roku 2023, wybranych na podstawie obserwowanych przekroczeń obecnych dziennych limitów UE lub wartości docelowych oraz wytycznych Międzynarodowej Organizacji Zdrowia (WHO).
Opublikowany Raport dostarcza aktualnych, najlepszych dostępnych szacunków wskaźników jakości powietrza w skali europejskiej, identyfikuje główne epizody zanieczyszczenia w Europie i analizuje ich pochodzenie.
Ozon w centrum uwagi podczas sezonu letniego 2023
Ozon jest toksycznym gazem który może tworzyć się na powierzchni w wyniku reakcji chemicznych obejmujących zanieczyszczenia powietrza wchodzące w interakcję ze światłem słonecznym. W okresach fal upałów występują warunki, które mogą prowadzić do zanieczyszczenia ozonem.
W 2023 roku w wyniku El Niño w Europie wyższe temperatury utrzymywały się od początku czerwca do połowy września. Najcieplejszym miesiącem w historii pomiarów w Europie był szczególnie wrzesień 2023 r. Ekstremalne upały zarówno w czerwcu, jak i we wrześniu miały silny wpływ na jakość powietrza w Europie. Copernicus Climate Change Service (C3S) ECMWF udokumentował te okresy bardzo ciepłej pogody w czerwcu i wrześniu (Rys. 1).
Rysunek 1. Mapy miesięcznej anomalii temperatury powietrza przy powierzchni w 2023 r. w do okresu odniesienia 1991–2020. Odtworzone z C3S[1].
Wysokie temperatury w czerwcu wpłynęły na stężenie ozonu przez większą część miesiąca, co doprowadziło do podwyższonego poziomu zanieczyszczenia przez prawie trzy tygodnie. Skutki tego przedłużającego się okresu złej jakości powietrza odnotowano w średnich maksymalnych dziennych stężeniach ozonu w czerwcu w porównaniu z innymi miesiącami letnimi w 2023 r. (Rys. 2).
Rysunek 2. Średnie maksymalne dzienne stężenie ozonu w każdym miesiącu lata 2023 roku
Dzienne maksymalne stężenie ozonu jest dobrym wskaźnikiem nasilenia zanieczyszczenia ozonem. Podobnie, gdy porównamy miesiące letnie w 2023 r. z poprzednimi dziesięcioma latami (2013-2022), możemy zauważyć, że stężenia ozonu w czerwcu wyróżniają się jako znacznie wyższe na obszarach dotkniętych falą upałów w Europie Zachodniej (rys. 3).
Rysunek 3. Anomalia średniego maksymalnego dziennego stężenia ozonu w każdym miesiącu lata 2023 r. w odniesieniu do średniej dziesięcioletniej z okresu 2013-2022
Fala upałów, która nadeszła we wrześniu, spowodowała epizod silnego zanieczyszczenia ozonem, który dotknął duże obszary kontynentalnej Europy przez kilka dni (Rys. 4).
Rysunek 4. Maksymalna średnia dzienna 8-godzinna (istotny wskaźnik regulacyjny) od 9 do 11 września
Ocena źródeł zanieczyszczenia ozonem
CAMS opracował również narzędzia, które pomagają ocenić, jakie rodzaje działalności gospodarczej przyczyniają się do zanieczyszczenia ozonem w Europie. Jednym z tych narzędzi jest Air Control Toolbox (ACT). Narzędzie to pozwala użytkownikom testować scenariusze redukcji emisji i pokazywać, jak może to wpłynąć na zanieczyszczenie powietrza. W przypadku epizodów z czerwca i września 2023 r. (Rys. 5) narzędzie ACT skazuje, że do zanieczyszczenia ozonem nad lądem w Europie najbardziej przyczyniły się emisje zanieczyszczeń z przemysłu i sektora transportu.
Rysunek 5. Symulowane redukcje maksymalnego dziennego stężenia ozonu (µg/m3) w sektorach z zestawu narzędzi Air Control Toolbox wynikające ze scenariuszy redukcji emisji stosowanych do różnych sektorów w dniu 9 września 2023 roku
Najpoważniejszy przypadek zanieczyszczenia pyłem zawieszonym PM2.5 w 2023 r.
Oprócz ozonu, w raporcie IAAR analizowany jest najpoważniejszy epizod zanieczyszczenia pyłem zawieszonym PM2.5 w 2023 r., który miał miejsce w lutym. Ten epizod trwał ponad 3 tygodnie i spowodował przekroczenia progów docelowych na znacznych obszarach Europy. W okresie największego zasięgu epizodu dotknięte regiony obejmowały Francję, Portugalię i Hiszpanię na zachodzie, aż po Polskę, Rumunię i Bułgarię na wschodzie (Rys. 6).
Rysunek. 6. Średnie dobowe stężenia PM2,5 w okresie od 9 do 11 lutego
CAMS udostępnia również narzędzie, które pomogło naukowcom zidentyfikować źródła zanieczyszczeń w konkretnych miastach Europy (Rys. 7). Zanieczyszczenia tworzące pyły pochodzą z różnych źródeł i każde ma unikalny i odmienny skład chemiczny. Analiza składu chemicznego pyłów pozwala naukowcom określić, które źródła najbardziej przyczyniły się do zanieczyszczenia.
Rysunek 7. Skład chemiczny pyłu zawieszonego PM10 w Warszawie od 14 do 17 lutego
Pył pustynny jako naturalne źródło pyłów
Pył unoszony z gołych gleb i pustyń może przyczyniać się do zanieczyszczenia powietrza cząstkami stałymi. Gdy duże burze pyłowe rozwijają się nad regionami pustynnymi poza Europą, pył może być transportowany na dalekie odległości, negatywnie wpływając na jakość powietrza i widoczność w krajach europejskich.
Prognoza operacyjna CAMS pomaga monitorować burze pyłowe i śledzić, dokąd trafia pył. W raporcie zbadano, w jaki sposób pył znad Sahary przyczynił się do złej jakości powietrza w Europie w lutym 2023 (Rys. 8).
Rysunek 8. Średnie dobowe stężenia pyłu PM10 (µg/m3) od 22 do 25 lutego
Określenie wpływu naturalnych źródeł pyłu może pomóc decydentom lepiej zrozumieć względne znaczenie zanieczyszczeń powodowanych przez człowieka i zanieczyszczeń naturalnych.
Pierwsze spotkanie użytkowników Serwisu Monitoringu Atmosfery Copernicus za nami.
Dziękujemy wszystkim za udział! Była to niesamowita możliwość wymiany wiedzy i doświadczeń w szerokim gronie. W naszym spotkaniu w formule online wzięło udział ponad 171 osób, na miejscu również zebrało się grono 45 ekspertów. Mieliśmy możliwość wysłuchać ciekawych prezentacji, do których linki znajdziecie Państwo poniżej.
Bardzo dziękujemy za udział, a prelegentom za ich poświęcony czas i cenną wymianę informacji.
Prezentacje
Sesja 1 – Projekty i serwisy realizowane na rzecz CAMS w Polsce
Od 17 lipca intensywne pożary lasów w Grecji stały się najgorszymi odnotowanymi co najmniej od lipca 2003 roku.
Dane z globalnego systemu GFAS (Globalnego Systemu Asymilacji Pożarów) serwisu CAMS (Monitoring Atmosfery Copernicus) pokazują jak emisje z pożarów w Grecji poszybowały 17 lipca, a całkowita moc promieniowania pożarów (czerwone słupki) była bardzo wysoka w porównaniu ze średnią z poprzednich 20 lat (szare słupki).
Dzienne całkowite promieniowanie pożaru w lipcu w Grecji. Źródło: CAMS
Tegoroczne lipcowe pożary w Grecji na wyspach Rodos, Eubei, Korfu oraz w rejonie Aten (zdjęcie tytułowe) mają niespotykaną skalę!
CAMS stale monitoruje największe pożary lasów na całym świecie ze szczególnym uwzględnieniem szczytu sezonu na półkuli północnej i południowej. Dane są dostępne bezpłatnie i do dowolnego użytku.
Serwis udostępnia również gotowe wykresy z prognozami głównych zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych dla modelu zespołu regionalnego i modelu globalnego.
Dowiedz się więcej o Globalnym Systemie Asymilacji Pożarów (GFAS) i zobacz sytuację bieżącą w ostatnim tygodniu.
EEA opublikowała pełną ocenę „Jakość powietrza w Europie w 2022 r.”, w której przedstawiono stan jakości powietrza w Europie, oceniono wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie i ekosystemy oraz zidentyfikowano źródła emisji do powietrza.
Jak wynika z analizy EEA, zanieczyszczenie powietrza nadal stanowi istotne zagrożenie dla zdrowia w Europie, powodując przewlekłe choroby i przedwczesne zgony. W 2020 r., 96% ludności miejskiej w Unii Europejskiej (UE) było narażone na stężenie drobnego pyłu zawieszonego (PM2,5) powyżej zalecanego przez WHO poziomu 5 mikrogramów na metr sześcienny (µg/m3) powietrza. Zanieczyszczenie powietrza szkodzi również różnorodności biologicznej oraz niszczy uprawy rolne i lasy, powodując poważne straty gospodarcze.
Co najmniej 238 000 przedwczesnych zgonów spowodowanych drobnymi cząsteczkami w UE
Zła jakość powietrza, zwłaszcza na obszarach miejskich, nadal negatywnie wpływa na zdrowie obywateli Europy. Według najnowszych szacunków EEA w 2020 r. co najmniej 238 000 osób zmarło przedwcześnie w UE z powodu narażenia na działanie pyłu PM2,5 powyżej zalecanego przez WHO poziomu 5 µg/m3. Zanieczyszczenie dwutlenkiem azotu doprowadziło do 49 000, a ozonem do 24 000 przedwczesnych zgonów w Unii Europejskiej.
Obok przedwczesnych zgonów zanieczyszczenie powietrza powoduje zły stan zdrowia i generuje znaczne koszty dla sektora opieki zdrowotnej. Na przykład w 2019 r. narażenie na pył PM2,5 doprowadziło do 175 702 lat życia z niepełnosprawnością (YLD) z powodu przewlekłej obturacyjnej choroby płuc w 30 krajach europejskich.
Stan sprawozdawczości na 2023 r. zgodnie z dyrektywą w sprawie krajowych zobowiązań do redukcji emisji
W niniejszym raporcie opisano postępy poczynione przez UE i jej państwa członkowskie w zakresie redukcji emisji pięciu głównych zanieczyszczeń powietrza regulowanych na mocy dyrektywy w sprawie krajowych zobowiązań do redukcji emisji.
Przedstawiono w nim ocenę wyników państw członkowskich w odniesieniu do zobowiązań w zakresie redukcji emisji na lata 2020-2029, a także ich postępów w realizacji bardziej ambitnych zobowiązań redukcyjnych, które będą miały zastosowanie od 2030 roku.
Raport przedstawia również tendencje dla szerszego zakresu zanieczyszczeń powietrza i źródeł ich emisji w Europie. Briefing opiera się na najnowszych dostępnych danych zgłoszonych przez państwa członkowskie w 2023 r. w odniesieniu do ich emisji w 2021 r.
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.
