Kvalita ovzduší od 16. 2. do 15. 3. a 16. 3. do 15. 4. 2020 na hot spot stanicích v ČR ve srovnání s dlouhodobým průměrem17 min čtení

V minulých článcích jsme Vám ukázali, jak vypadají družicové snímky koncentrací oxidu dusičitého za období 16. 3. až 8. 4. v letech 2019 a 2020.  Z těchto snímků byl vidět jasný pokles koncentrací NO₂ na území ČR ve srovnání s loňským rokem. Nyní se podíváme, jaká byla kvalita ovzduší v období 30 dní od vyhlášení karantény, tedy budeme vycházet z nejnovějších dat. Zároveň si ukážeme problém srovnávání tohoto období s obdobím bezprostředně před karanténou.

Pokud se chceme podívat na vliv karantény nejjednodušším možným způsobem, můžeme udělat srovnání stavu před a po vyhlášení karantény. Toto však může vést k velmi zkresleným výsledkům. Problémem jsou rozptylové podmínky – teplota vzduchu, rychlost větru, směr větru, tvorba teplotních inverzí atd. Tyto faktory zásadně ovlivňují rozptyl znečišťujících látek v ovzduší, ale i například intenzitu vytápění, což je hlavní zdroj prachových částic v České republice.

Únor 2020

Nejprve něco málo o letošním únoru, tedy únoru 2020. Jednalo se o měsíc s extrémně vysokou odchylkou průměrné měsíční teploty nad normál. Průměrná teplota vzduchu v únoru 2020 byla na našem území 3,7 °C, tedy o 4,6 °C vyšší, než je dlouhodobý průměr 1981-2010. Od roku 1961 se jedná spolu s rokem 1966 o nejteplejší únor. Kromě 28. února byl každý den teplotně nadnormální. Toto je samozřejmě velmi významné pro kvalitu ovzduší, protože se méně topí a právě vytápění má na kvalitu ovzduší v zimním období, ale v konečném důsledku v ročním průměru, vliv velmi významný. U částic PM_2,5 pochází z lokálního vytápění (především vytápění tuhými palivy ve starých kotlech v domácnostech) téměř 75 % emisí, u PM₁₀ je to kolem 60 %.

Dále můžeme o tomto měsíci říci, že se jednalo o srážkově silně nadnormální měsíc. Srážky mají na kvalitu ovzduší příznivý vliv a to jak srážky pevného, tak kapalného skupenství (déšť a sníh). Dochází mokrou depozicí k pročištění vzduchu. Průměrný měsíční úhrn pro Českou republiku byl v únoru 2020 77 mm, to představuje 203 % dlouhodobého normálu 1981-2010. Laicky řečeno, napršelo v únoru 2020 přibližně v průměru dvojnásobek srážek, než je obvyklé.

Nakonec se podívejme ještě na rozptylové podmínky. Ty byly ve srovnání s dlouhodobým normálem 2007-2019 silně nadnormální. V celorepublikovém průměru se dobré rozptylové podmínky vyskytovaly v 96 % případů, což je 134 % dlouhodobého průměru.

Sečteno podtrženo, v únoru bylo ve srovnání s průměrným únorem velmi teplo, velmi deštivo a velmi dobré rozptylové podmínky – tedy nejlepší možné předpoklady pro dobrou kvalitu ovzduší.

Březen 2020

Březen 2020 byl teplotně normální, s průměrnou teplotou v České republice 3,9 °C, což je o 1,0 °C více, než kolik činí dlouhodobý normál 1981-2010. Také po stránce srážkového úhrnu byla Česká republika jako celek normální – napadlo 75 % dlouhodobého normálu 1981-2010. Rozptylové podmínky byly v březnu 2020 silně nadnormální. Tolik březen jako celek. Přesto však byly v rámci března rozdíly. V první polovině měsíce byly teploty nadnormální. V druhé polovině se naopak střídaly teplé a někdy i výrazně chladné epizody a to především mezi 22. a 25. 3. a 30. 3. a 1. 4. Ve dnech 23. a 24. 3. klesla denní minima teploty vzduchu na některých místech i pod -10 °C. Takovéto teploty jsou typické pro zimní období. Co se srážek týče, byla srážkově výrazně bohatší první polovina března.

Srovnání

Co tedy plyne z dvou předchozích sekcí? Období 16. 2. až 16. 3. mělo velmi výrazné předpoklady pro dobrou kvalitu ovzduší – bylo teplo, deštivo, zejména v únoru místy i velmi větrno a k tomu velmi dobré rozptylové podmínky. Naopak na konci března bylo sucho a velmi nízké teploty. To znamená intenzivní vytápění, minimální mokrou depozici, možnost prášení vzhledem k suché půdě atd. Srovnávat tedy období 16. 2. až 15. 3. s 16. 3. až 15. 4., tedy 30 dní před a 30 dní po vyhlášení karantény, může být velmi zavádějící a může nás vést ke zcela zavádějícím závěrům.

Pojďme se tedy podívat na celou situaci trochu jinak. V následujícím textu si představíme výsledky srovnání období 16. 2. až 15. 3. a 16. 3. až 15. 4. s dlouhodobým průměrem pro dané období roku, včetně jednotlivých let. Můžeme si tedy ukázat, jak se projevil extrémně teplý a deštivý únor a jak vypadá situace ve 30 dnech karantény, kdy už tak příznivá meteorologická situace nebyla, protože se výrazně ochladilo a bylo sucho. Zaměříme se na analýzu na nejvytíženějších dopravních stanicích, označovaných jako tzv. “hot spot” stanice. Ty jsou v České republice čtyři – Praha-Legerova, Brno-Úvoz, Ostrava-Českobratrská a Ústí nad Labem-Všebořická. Ve všech případech budeme vycházet z operativních dat Českého hydrometeorologického ústavu, která prošla pouze částečnou verifikací.

Oxidy dusíku (NO_x)

Období 16. 2. až 15. 3.

Jako oxidy dusíku se v kontextu kvality ovzduší označují koncentrace oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého (NO₂). Oxidy dusíku jsou produkovány během nedokonalého spalování. Nejvýznamnějším zdrojem oxidů dusíku v České republice je doprava.

Následující graf ukazuje průměrné koncentrace oxidů dusíku v jednotlivé roky na jednotlivých stanicích v období 16. 2. až 15. 3.

 

Z grafu je na první pohled patrné, jak nízké byly koncentrace NO_x na těchto stanicích v roce 2020 ve srovnání s předchozími lety. Na všech čtyřech stanicích byly koncentrace NO_x v období 15. 2. až 16. 3. v roce 2020 nejnižší za posledních 10 let. V konkrétních číslech, na stanici Praha-Legerova byly koncentrace v roce 2020 o 56 % nižší, než je celkový průměr 2010-2019, na stanici Brno-Úvoz je to o 30 % méně, na stanici Ústí nad Labem-Všebořická o 38 % méně a na stanici Ostrava-Českobratrská o 49 % méně. Potvrdilo se tedy to, co naznačovala už první část tohoto článku. V letošním roce bylo toto období po stránce rozptylových podmínek a meteorologických podmínek pro kvalitu ovzduší velmi příznivé.

Období 16. 3. až 15. 4.

 

V tomto období již meteorologické podmínky tak příznivé nebyly a proto je otázkou, zda i toto období bylo v letošním roce po stránce koncentrací NO_x příznivé. Pokud ano, může být příčinou právě vyhlášení karantény a s ní spojené omezení dopravy, popř. některých průmyslových provozů. Následující graf ukazuje průměrné koncentrace oxidů dusíku v období 16. 3. až 15. 4. v posledních 10 letech na vybraných dopravních stanicích.

Z grafu je zřejmé, že i v tomto období byly koncentrace oxidů dusíku velmi nízké ve srovnání s předchozími roky. Dokonce platí, že na všech čtyřech stanicích byla hodnota průměru v roce 2020 nejnižší za období 2010 až 2020. Ve srovnání s průměrem 2010-2019 pro danou stanici došlo k poklesu na stanici Praha-Legerova o 35 %, na stanici Brno-Úvoz o 44 %, na stanici Ústí nad Labem-Všebořická o 37 % a na stanici Ostrava-Českobratrská o 40 %.

Suspendované částice PM₁₀

Podívejme se nyní ještě na koncentrace prachových částic PM₁₀. Nejvýznamnějším zdrojem těchto částic je lokální vytápění domácností (přibližně 60 % celkových emisí v České republice). Z tohoto pohledu tedy na základě výše uvedeného lze očekávat velmi nízké koncentrace v únoru a na začátku března 2020 a je otázkou, jak vypadaly koncentrace v období od 16. března do 15. dubna.

Období 16. 2. až 15. 3.

Opět se podívejme na shodné stanice jako výše a tentokrát na koncentrace PM₁₀ v daná období v jednotlivé roky a srovnání s dlouhodobým průměrem. Na některých stanicích z výše uvedených jsou data k dispozici až od roku 2016, tedy je k dispozici 5letá řada.

 

Zaměřme se na jednotlivé stanice individuálně. Nejprve na stanici Praha-Legerova. Na té byl průměr koncentrace PM₁₀ v daném období v roce 2020 o více než 70 % nižší, než kolik je na této stanici běžné (2011-2019). Pokud se podíváme na další stanici, stanici Ústí nad Labem-Všebořická, byla průměrná koncentrace PM₁₀ v tomto roce také jednoznačně nejnižší od roku 2016. Letošní průměr je téměř o polovinu nižší, než průměr 2016-2019 na této stanici. Jednalo se o zdaleka nejlepší hodnotu od začátku měření v roce 2016. Na stanici Ostrava-Českobratrská byů průměr v tomto období v roce 2020 o 67 % nižší, než průměr 2016-2019. I na stanici Brno-Úvoz byla průměrná koncentrace PM₁₀ za období 2016-2020 nejnižší v roce 2020. Hodnota průměru pro rok 2020 byla o 35 % nižší, než je průměr 2016-2019 (chybí data pro rok 2018).

Období 16. 3. až 15. 4.

Nyní se podívejme, jak vypadala situace po vyhlášení karantény, co se koncentrací PM₁₀ na uvedených čtyřech stanicích týče.

 

Tento graf se velmi liší od všech tří předchozích grafů. Vidíme na něm totiž, že rok 2020 nepředstavoval abnormálně dobrý rok, co se průměrných koncentrací PM₁₀ v tomto období týče. Na stanici Praha-Legerova byl průměr pro rok 2020 ve srovnání s průměrem 2011-2019 o 8 % vyšší. Na stanici Brno-Úvoz byla průměrná koncentrace PM₁₀ v daném období v roce 2020 o 8 % vyšší, než činí průměr 2016-2019. V Ústí nad Labem na stanici Všebořická byla průměrná koncentrace v roce 2020 o 11 % vyšší, než je čtyřletý průměr z předchozích let (2016-2019). A konečně stanice Ostrava-Českobratrská zaznamenala v roce 2020 průměrnou koncentraci PM₁₀ o necelé 2 % vyšší, než je průměr 2016-2019 pro dané období na dané stanici.

Suspendované částice PM_2,5

U menších částic PM_2,5 je potenciální zdravotní riziko vyšší než u částic PM₁₀ . Vliv lokálního vytápění na tuto frakci je ještě větší než v případě PM₁₀. Místo grafu si zde uvedeme prostá čísla.

16. 2. – 15. 3.

Nejprve tedy období od poloviny února do poloviny března letošního roku. Vzhledem k předchozímu textu asi nikoho nepřekvapí, že se jednalo o extrémně dobrý rok, co se koncentrací této znečišťující látky týče ve srovnání s dlouhodobým průměrem. Na všech čtyřech stanicích byly průměrné koncentrace v tomto roce výrazně nižší, než je dlouhodobý průměr a na všech stanicích se jednalo o jednoznačně nejlepší rok. Na stanici Praha-Legerova byl průměr PM_2,5 pouze 7,35 µg/m³. Přitom průměr 2011-2019 je 32,68 µg/m³, znamená to pokles ve srovnání s tímto průměrem o 78 %! Další tři stanice mají data pouze od roku 2016. Na stanici Brno-Úvoz byl průměr v roce 2020 o 48 % nižší, než průměr 2016-2019, na stanici Ústí nad Labem byl nižší o 58 % (chybí data pro rok 2017) a na stanici Ostrava-Českobratrská byl průměr 2020 pro toto období o 71 % nižší, než je průměr 2016-2019. Jednalo se tedy o velmi výjimečný rok v tomto období.

16. 3. – 15. 4.

Jak vypadala situace o měsíc později? Tady už se rozhodně o tak příznivém roku hovořit nedá. Na stanici Praha-Legerova byl průměr v roce 2020 o 8 % nižší, než je průměr 2011-2019, na stanici Brno-Úvoz byly koncentrace v průměru v roce 2020 o 9 % vyšší, než je průměr 2016-2019, na stanici v Ústí nad Labem (Všebořická) byl letošní průměr o 8 % nižší než průměr 2016-2019 a na stanici Ostrava-Českobratrská byl průměr pro rok 2020 o 1 % nižší, než průměr pro totožné období za roky 2016-2019.

Závěr

Nejprve se podívejme, jak vypadá srovnání obou hodnocených období v roce 2020 s dlouhodobým průměrem na dané stanici (u dat NO_x s průměrem 2010-2019, u PM částic srovnání s průměrem 2011-2019 na stanici Praha Legerova a obdobím 2016-2019 na zbylých třech stanicích). Uvedené grafy ukazují procentuální rozdíl oproti tomuto průměru v roce 2020 pro jednotlivé znečišťující látky a obě srovnávaná období. U všech grafů jsem použil totožnou škálu na ose Y, aby bylo možné vzájemné srovnání.

 

Jaký je tedy závěr? Pokud se podíváme na grafy ze stanic všech čtyř měst, vidíme velmi obdobný průběh. Konkrétně velmi výrazně nižší koncentrace znečišťujících látek (jak suspendovaných částic PM₁₀ a PM_2,5, tak oxidů dusíku) v roce 2020 v období 15. 2. – 16. 3. 2020, tak to, že v období o 30 dní později, tedy od poloviny března do poloviny dubna, došlo k velmi výraznému snížení pouze koncentrací oxidu dusíku.

První období nám ukázalo, že při dobrých rozptylových podmínkách, vyšší teplotě a deštivém počasí dochází k výraznému poklesu jak suspendovaných částic, tak oxidů dusíku. Od poloviny března do poloviny dubna letošního roku, tedy v období, kdy byla v České republice vyhlášena karanténa, už tak dobré rozptylové a meteorologické podmínky nebyly – výrazně se ochladilo, bylo sucho. To se konec konců projevilo i na koncentracích suspendovaných částic, které byly v kontextu minulých let pro dané období průměrné. Avšak v případě oxidů dusíku byly v tomto období koncentrace ve srovnání s předchozími roky také o hodně nižší. Ve srovnání s průměrem 2010-2019 byly na stanici Praha-Legerova o 35 % nižší, na stanici Brno-Úvoz o 44 % nižší, na stanici Ústí nad Labem-Všebořická o 37 % nižší a na stanici Ostrava-Českobratrská o 40 % nižší. To je opravdu výrazný rozdíl. Pokud by tento rozdíl byl dán čistě dobrými rozptylovými podmínkami a vhodnými meteorologickými podmínkami (množství srážek, teplota vzduchu), pak by se dal očekávat podobný průběh, jako v předchozím třicetidenním období. To však nepozorujeme, koncentrace suspendovaných částic žádný výrazný pokles na těchto stanicích nezaznamenaly.

Z tohoto pohledu je tedy pravděpodobné, že došlo ke snížení emisí oxidů dusíku v tomto období. Jelikož je hlavním zdrojem oxidů dusíku v České republice doprava, která navíc dle sčítání dopravy prokazatelně klesla o desítky procent, lze usuzovat, že současné nižší koncentrace, než je pro toto období běžné, na těchto čtyřech stanicích jsou dány do učité míry karanténou a s ní spojenou redukcí dopravy. Z výše uvedených dat je patrný pokles o přibližně 40 % ve srovnání s předchozími roky. Toto číslo však nelze považovat za plošné pro celou Českou republiku. Jak již bylo zmíněno v úvodu, jedná se o dopravně nejzatíženější stanice v České republice a tedy je zde pokles v důsledku snížení dopravy velmi viditelný, protože se jedná o velmi významný zdroj na dané stanici. Na venkovských pozaďových stanicích může být tento rozdíl výrazně menší nebo nemusí být patrný pokles vůbec. Pokles bude dán kombinací více vlivů, kde právě snížen dopravy vzhledem ke karanténě může hrát velkou roli.

Posledním důkazem může být fakt, že pokud si spočítáme poměr PM₁₀ (průměr)/NO_x (průměr) v období 16. 3. až 15. 4., nebyl tento poměr na žádné ze čtyř výše uvedených stanic v minulých 5-10 letech tak vysoký. Jinými slovy nebyl nikdy tak vysoký rozdíl mezi koncentracemi suspendovaných částic a oxidy dusíku.

Pokud si tedy klademe otázku – snížily se koncentrace oxidů dusíku před karanténou, ve srovnání s obdobím po karanténě? Odpověď je pravděpodobně příliš ne. Pokud se však ptáme, zda se snížily koncentrace dusíků díky karanténě, odpověď je pravděpodobně ano, protože by standardně za daných okolností pravděpodobně byly vyšší, jak ukazují průměry z minulých let. Velmi nízké koncentrace před karanténou lze dobře vysvětlit velmi dobrými rozptylovými podmínkami a dalšími faktory meteorologickými, které dobrou kvalitu ovzduší podporují. Současné koncentrace oxidů dusíku na hot-spot stanicích jsou zhruba o 40 % nižší, než bylo běžné v posledních 10 letech.

Komplexní zhodnocení pro větší počet stanic různých typů provede ČHMÚ po ukončení karanténních opatření.