Staniční data koncentrací NO₂ potvrzují závěry z družicových snímků aneb vliv pandemie na kvalitu ovzduší6 min čtení

Minulý příspěvek na téma emise nad Itálii a koronavirus Vás velmi zaujalo. Připravili jsme proto detailnější analýzu ze staničních dat. Odpovíme si na otázky jak se opatření projevila, co dále hraje roli i to, zda lze toto říci plošně či zda v některých případech můžou opatření kvalitu ovzduší naopak zhoršovat. Připravujeme také článek z dat z českých stanic imisního monitoringu. Je však třeba počkat delší dobu, po kterou budou současná opatření v platnosti.

Více a více zemí, včetně České republiky, zavádí razantní opatření k zamezení šíření koronaviru v populaci. Tato opatření se podepisují i na kvalitě ovzduší. Primárním zdrojem oxidů dusíku (NO_x), které v kontextu kvality ovzduší znamenají součet oxidu dusičitého (NO₂) a oxidu dusnatého (NO), je doprava a některé průmyslové podniky a energetika. Monitorovací služba atmosféry v rámci programu Copernicus (Copernicus Atmosphere Monitoring Service, CAMS) poskytuje denní analýzy hodinových koncentrací standardních znečišťujících látek, na kterých lze sledovat změny koncentrací těchto látek. Data jsou poskytována jednotlivými zeměmi Evropské agentuře pro životní prostředí (EEA), odkud čerpá i CAMS. Družicové snímky mají nižší přesnost a nižší rozlišení a slouží spíše k plošným analýzám. Data ze stanic tedy družicové snímky přesněji kvantifikují.

Severní Itálie má poměrně hustou síť stanic imisního monitoringu, monitorujících koncentrace NO₂ v ovzduší. V posledních 4-5 týdnech je zde pozorováno postupné snižování emisí o přibližně 10 % každý týden.

Zlepšování kvality ovzduší samozřejmě momentálně není prioritou a stejně tak nejsou příčiny tohoto snížení žádoucí. Tato situace však posloužila k průkaznosti užitečnosti družicových snímků, které můžou v těchto situacích rychle a plošně zhodnotit situaci nad rozsáhlými územími. Následující graf ukazuje hodinové koncentrace NO₂ v Milánu od 1. ledna 2020, kde šedá mřížka značí týdny a modrá čára týdenní průměr.

O NO₂ musíme dále říci, že se jedná o relativně reaktivní látku, která nezůstává v ovzduší dlouho. Na rozdíl od prachových částic se zde tedy neprojevuje dálkový či až přeshraniční transport, vysoké koncentrace jsou většinou v místě zdroje. Toto můžeme pozorovat i na lokální úrovni, kdy na dopravních stanicích jsou koncentrace NO₂ výrazně vyšší, ale již v relativně blízkém okolí nižší. Dále musíme zmínit, že samotné koncentrace závisí také na rozptylových podmínkách a například teplotě vzduchu. Nepozorujeme zde ale tak velkou závislost, jako v případě např. prachových částic, které jsou primárně tvořené lokálním vytápěním a jejichž koncentrace jsou tedy v důsledku vytápění a také horších rozptylových podmínek výrazně vyšší v chladnou část roku. Hodnotit tedy krátkodobé změny může být zavádějící, protože zde můžou hrát roli jiné faktory.

V Milánu můžeme vidět relativně standardní výkyvy během prvních 4 týdnů, následně stagnaci a od 8. týdne postupný pokles průměrných týdenních koncentrací NO₂. V lednu byly průměrné koncentrace NO₂ kolem 65 µg/m³, v únoru pouze 50 µg/m³ a v první polovině března už jen necelých 40 µg/m³. V průměru se tedy jedná v posledních týdnech o pokles v průměrných koncentracích o přibližně 4 až 5 µg/m³ za týden.

Milán není jediným městem, kde se podobný trend projevil, jak ukazují následující grafy z dalších italských měst.

Není jednoduché data hodnotit, v ideálním případě by totiž bylo potřeba pokusit se statisticky vyloučit vliv meteorologických podmínek tak, aby byly změny dány pouze změnami v množství vyprodukovaných emisí. V jiných městech, kde byla opatření zavedena později nebo v menší míře, už tak významné změny nepozorujeme, jak ukazuje například graf z Říma.

Jaký tedy z dané situace můžeme udělat závěr? Přesně kvantifikovat pokles je obtížné, jak již bylo popsáno výše. Určitý klesající trend je zde však jasný. Co je dále důležité je fakt, že se dobře ukázaly možnosti družicových snímků, které podobný trend zaznamenaly už dříve. Tyto snímky sice neposkytují tak přesná data v tak vysokém rozlišení, ale jsou klíčové pro plošné analýzy, příp. analýzy v místech, kde nejsou k dispozici stanice nebo je hustota stanic nedostatečná. Vliv opatření proti šíření epidemie na kvalitu ovzduší může být různý. Závěry výše potvrzují pokles v případě NO₂. Toto však nemusí platit vždy a u všech látek. Výrazná omezení například můžou naopak vést k tomu, že lidé namísto městské hromadné dopravy použijí raději automobil, lidé budou větší část dne trávit doma a budou intenzivněji vytápět, odlišné meteorologické podmínky, zvyšující se koncentrace přízemního ozonu, který s NO₂ reaguje a jehož koncentrace se zvyšují při vyšší intenzitě slunečního záření a teplotě a tedy jsou vyšší v teplou část roku atd. Do hry tedy vstupuje více faktorů a ke každé situaci je třeba přistupovat individuálně.

Jáchym Brzezina

vedoucí oddělení kvality ovzduší

Rád si hraji s daty, tvořím webové aplikace a hledám cesty, jak věci někam posunout. Na ČHMÚ pracuji na pozici vedoucího oddělení kvality ovzduší, vytvořil jsem a spravuji tento blog, jsem administrátorem Facebook, Instagram a Twitter účtu ČHMÚ, jsem členem skupiny mobilní aplikace ČHMÚ a mám na starost anglickou větev našeho Facebook účtu. Podílím se na projektech napříč různými odděleními ČHMÚ a jsem project manager kontroly dat Evropské databáze emisí na čemž spolupracuji s Evropskou agenturou pro životní prostředí v Kodani.

Na ČHMÚ pracuji od roku 2014, práce mě moc baví a to nejen díky náplni, ale i skvělým kolegyním a kolegům.

Jsem také autorem nejpoužívanější šablony stránek pro uživatele meteostanic, používané ve více než 65 zemích ve více než 30 jazycích.