Koncentrace NO₂ během karantény v České republice – družicové snímky a staniční data9 min čtení

Denně dostáváme dotazy od řady občanů, ale i médií, jak se současná karanténní opatření projevila na kvalitě ovzduší. Lze v tuto chvíli nějaký vliv pozorovat? Podíváme se, co napovídají družicové snímky i data ze stanic v Brně a v Praze pro koncentrace oxidu dusičitého (NO₂).

Ke zhodnocení máme dva možné zdroje dat. Tím prvním jsou samozřejmě staniční data ze stanic imisního monitoringu – tedy koncentrace naměřené pozemními stanicemi, které najdete i na našem webu. Druhým zdrojem dat jsou družicové snímky, které poskytuje družice Sentinel-5P v rámci programu Copernicus. Oba zdroje mají své výhody a nevýhody.

Výhodou dat ze stanic imisního monitoringu je jednoznačně jejich přesnost. Tato data jsou naměřena vysoce přesnými a pravidelně kalibrovanými analyzátory či vzorkovači. Nevýhodou těchto měření je jejich omezený rozsah. Každá stanice má určitou klasifikaci (dopravní, průmyslové, městské a venkovské), které odpovídá různá reprezentativnost, tzn. označení toho, jak široké okolí reprezentuje. Máme tedy k dispozici vysoce přesné, bodové měření, které se následně složitými modely interpoluje pro celé území. Naopak družicové snímky nám poskytují plošný přehled o úrovních koncentrací, avšak v daleko menším rozlišení a s menší přesností. Tyto snímky tedy nejsou vhodné ke zjišťování koncentrace v konkrétním bodě, ale slouží spíše jako obecné plošné zhodnocení průměrných koncentrací.

Pokud se podíváme například na oxid dusičitý, jeho hlavním zdrojem je v České republice doprava. Jeho koncentrace jsou tedy nejvyšší na dopravních stanicích, v Česku vůbec nejvyšší koncentrace NO₂ ze všech stanice dlouhodobě pozorujeme na stanici Praha-Legerova, což asi nepřekvapí nikoho, kdo tuto ulici zná – jedná se o velmi dopravně frekventovanou komunikaci. NO₂ je však velmi reaktivní a proto dále od silnice budou koncentrace NO₂ výrazně nižší. Toto si můžeme ověřit, pokud se podíváme na koncentrace z některých jiných pražských pozaďových stanic, tedy stanic, které nejsou vedle nějaké významné komunikace, kde jsou koncentrace oxidu dusičitého výrazně nižší. Na stanici Praha-Legerova byl v roce 2018 naměřen roční průměr NO₂ 54,4 µg/m³, což je o 14,4 µg/m³ více, než kolik stanovuje roční imisní limit pro tuto látku a limit zde tedy byl překročen o přibližně 35 %. Srovnejme nyní tuto hodnotu s některou z pozaďových stanic v Praze, například stanicí Praha-Kobylisy. Zde byl ve stejný rok naměřen roční průměr 20,8 µg/m³, tedy pouze přibližně polovina imisního limitu. Pokud se ale podíváte na družicové snímky, bude se celá Praha jevit relativně jednolitě, přestože teoreticky víme, že reálná mapa NO2 by vypadala tak, že by na ní byly vidět rušné komunikace.

Zpět tedy k tématu tohoto článku. V ideálním případě použijeme pro zhodnocení oba zdroje, každý nám totiž může něco napovědět o situaci. Přesto není tato problematika tak jednoduchá. Primární problém je totiž v tom, že se koncentrace znečišťujících látek v průběhu roku velmi mění a to i ze dne na den, v závislosti na obrovské spoustě faktorů od intenzity dopravy, rychlosti a směru větru, teplotním zvrstvení atmosféry, vzájemných reakcí látek v ovzduší, intenzitě vytápění atd. Pokud budeme tedy předpokládat, že mohla karanténa vést například k omezení dopravy, stále se jedná pouze o jeden z mnoha faktorů, které můžou zapřičinit nárůst či naopak pokles koncentrací NO₂ v ovzduší.

Kromě karantény jsme také ve fázi roku, kdy obecně koncentrace znečišťujících látek klesají (s výjimkou přízemního ozonu). Je to dáno mj. lepšími rozptylovými podmínkami, které obecně bývají horší v zimě. Roli také hraje vytápění, hlavní zdroj prachových částic v ČR, které je logicky významné pouze v chladnou část roku. Také výfukové emise automobilů závisí na teplotě motoru a studený motor znamená vyšší emise jak u benzinových, tak dieselových automobilů, což ukazuje například tato studie. Dalším faktorem jsou aktuální rozptylové podmínky, které se mění ze dne na den. Mění se také koncentrace přízemního ozonu, které jsou závislé rovněž na teplotě a na intenzitě slunečního záření (v tomto konkrétním případě může být zrovna toto problematické, protože došlo v posledních dnech k velmi výraznému ochlazení, tedy rychlé změně meteorologických podmínek).

V neposlední řadě je třeba zmínit, že i při odfiltrování všech možných vlivů nemusí mít současná opatření pozitivní vliv – lze si totiž například představit situaci, kdy člověk za současných podmínek zvolí raději osobní automobil, přestože běžně používá k cestování hromadnou dopravu.

V minulých článcích jsme si ukázali, že v Itálii se pokles NO₂ v důsledku karantény projevil výrazně. Jsou zde však dva rozdíly. Prvním je, že se jednalo o hodnocení za výrazně delší dobu, než jakou v současné chvíli panuje karanténa v České republice a zadruhé, sever Itálie patří dlouhodobě k nejvíce znečištěným oblastem v Evropě, s relativně intenzivním průmyslem, který zde hraje významnější roli než v ČR jako celku na úkor jiných zdrojů, které jsou zase logicky významnější v České republice (např. vytápění).

V tuto chvíli tedy nelze dělat žádné konkrétní závěry o vlivu karantény na kvalitu ovzduší. Je potřeba delší časová řada a i po té je otázkou, zda nějaký vliv pozorovatelný bude.

Přesto se podívejme, jak vypadá situace v tuto chvíli. Následující snímky ukazují družicové snímky průměrných koncentrací NO₂ za období 1. až 12. března 2020 a 12. až 22. března 2020. Připomeňme, že právě 12. března byla vydána některá klíčová opatření vlády (zákaz akcí nad 30 osob, zavření restaurací večer atd.). Úplná karanténa byla vyhlášena 15. března. Na snímku vidíme, že v první polovině března byly koncentrace NO₂ opravdu vyšší a rozdíl není patrný pouze v České republice, ale v celé Evropě. Problém ale je, že pokud se podíváme ještě o 2 týdny zpátky, tedy na období 15. – 29. 2. 2020, vidíme, že byly koncentrace NO₂ rovněž nižší, než v období prvních 12 dní v březnu. Na základě družicových snímků tedy určitý pokles vidíme, ale zároveň vidíme, že se může jednat o zcela běžnou fluktuaci danou jinými vlivy. Na mapě si všimněte poklesu v Itálii, o kterém jsme již psali a který je na první pohled jasně zřetelný a je zde pozorován sestupný trend na všech 3 snímcích.

Nyní se ještě podívejme na staniční data. Zde je situace opět komplikovaná. Máme sice k dispozici přesnější data se zcela odlišným rozlišením, avšak pouze bodové hodnoty. U některých stanic je možné říci, že určitý pokles pozorován je, zda je dán opatřeními v podobě karantény je otázkou, na jiných stanicích totiž žádný trend nepozorujeme. Jako příklad si uvedeme dvě brněnské dopravní stanice – Brno-Svatoplukova a Brno-Úvoz. Obě stanice jsou umístěny vedle rušné dopravní komunikace a na obou stanicích jsou koncentrace oxidu dusičitého dlouhodobě nejvyšší v Brně.

Z grafu denních koncentrací i hodinových koncentrací je vidět, že k žádnému dramatickému poklesu během března nedošlo. Na grafu jsou vidět poklesy během víkendu, například od 21. do 22. 3., toto je však zcela běžné u koncentrací NO₂ na dopravních stanicích. Naopak během 3. březnového týdne nebyly koncentrace ani na jedné stanici výrazně nižší.

Pro úplnost se podívejme ještě na již zmíněnou dopravní stanici Praha-Legerova. Opět zde vidíme, že v grafu denních průměrů NO₂ nelze žádný trend pozorovat.

V současné chvíli tedy nemůžeme říci, že by se opatření v souvislosti se zamezením šíření epidemie koronaviru, nějak významně podepsala na koncentracích oxidu dusičitého v České republice. Na družicových snímcích sice určitý pokles ve srovnání s první půlkou března viditelný je, toto však může být zcela běžná fluktuace daná jinými vlivy, o čemž svědčí i fakt, že podobně nízké byly koncentrace i v druhé polovině února. Ani staniční data ze 3 frekventovaných dopravních stanic dvou největších měst (Brno-Svatoplukova, Brno-Úvoz a Praha-Legerova), žádný sestupný trend nepotvrdila.

Po skončení současných opatření provedeme detailnější analýzu z více stanic, dlouhodobějších družicových snímků i pro více znečišťujících látek.

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.