Znečištění ovzduší 24. března 2007

Znečištění ovzduší suspendovanými částicemi nad územím České republiky dne 24. března 2007

Dne 24. března 2007 se na území České republiky, zejména v její východní polovině, vyskytlo nápadné znečištění zemského povrchu tenkou vrstvou prachu či jemného bláta, což vyvolalo značný zájem veřejnosti i některých organizací, mj. Hasičského a záchranného sboru (dále HZS) a České inspekce životního prostředí.

První informace o těchto jevech se objevily v sobotu 24. března v poledních a odpoledních hodinách na Vyškovsku, Blanensku a Zlínsku, posléze i na dalších místech České republiky. Asi nejvýraznějším projevem byl výskyt deště obsahujícího značné množství pevných částic, které se usazovaly na povrchu. Jemná vrstva bláta byla nejnápadnější na automobilech, kde byla schopna podstatně zhoršit průhlednost oken. Na mnoha stanicích monitoringu čistoty ovzduší byl též zaznamenán extrémní nárůst koncentrace prachových částic v ovzduší, a to až na desetinásobek běžných hodnot (viz obr. 1). Z těchto důvodů se znepokojení občané dotazovali HZS i Českého hydrometeorologického ústavu. V tomto článku podáváme stručný popis situace a nejpravděpodobnější vysvětlení uvedeného jevu na základě informace z družice Meteosat-8 a trajektorií prachových částic pomocí modelu Trajek.

Celkovou povětrnostní situaci v přízemních hladinách ve dnech 23. a 24. března ilustruje obrázek 2, na kterém je zřetelná tlaková níže nad Balkánem, jež se v následujících dvaceti čtyřech hodinách částečně vyplňovala a postupovala na západ nad Itálií. Důležitý je též poměrně výrazný tlakový gradient mezi uvedenou cyklonou a oblastí vysokého tlaku nad evropskou částí Ruska a Skandinávií.

Pro vysvětlení uvedeného jevu jsou však podstatnější měření družice Meteosat-8 (MSG-1), především RGB (Red-Green-Blue) kombinace nazvaná 24-H MR neboli celodenní mikrofyzikální produkt. Tato kombinace byla svým autorem, Danielem Rosenfeldem z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě původně nazvána „Dust“ („Prach“), především pro svou schopnost detekovat významné koncentrace prachových či písečných částic v ovzduší. Byl to i původní účel tohoto produktu, ale při zkoumání jeho vlastností byly objeveny mnohé další výhody, které jej předurčily pro širší použití. Jednak má podobné vlastnosti jako noční mikrofyzikální produkt, jednak je použitelný po celých 24 hodin, neboť kombinace barev, která je základem příslušných obrázky, využívá informace pouze z termálních (IR) kanálů.

Analýza produktu 24-H MF družice Meteosat-8 ze dne 23. 3. 2007 ukazovala, že v oblasti severovýchodní Libye se vyskytovala písečná či prachová bouře. Poněkud nezvyklou však byla informace o výrazné koncentraci prachu nad jižní a východní Ukrajinou (obr. 3). Následujícího dne, tj. 24. března v poledních hodinách, se objevil výše zmíněný „poprašek“, přičemž v prvních okamžicích nebyl jasný jeho původ. Navíc přišlo hlášení o „žlutém sněhu na Klínovci“, což není jev ve střední Evropě úplně neznámý, nicméně doposud připisovaný téměř výhradně písečným bouřím přinášejícím jemný písek z oblasti severní Afriky. Ihned se však objevila hypotéza, dávající do souvislosti prach ve střední Evropě s prachovou bouří nad Ukrajinou, i když oslabovaná detekovaným výskytem písečné bouře nad Libyí. Po zpětné analýze, především produktu 24H MF družice Meteosat, je však nutné konstatovat, že „africká“ písečná bouře měla dosah pouze nad východní Středomoří a jenom částečně nad Sýrii a Turecko, přičemž severně od tureckého vnitrozemí nebylo její působení znatelné. Naproti tomu ukrajinská prachová bouře byla velmi zřetelná (obr. 3) a byla potvrzena i pozemními měřeními. Navíc se nad střední Evropou v uvedených dnech (23. a 24. března) projevovalo silné východní proudění, tedy od místa jejích projevů. Prach v ovzduší byl nad střední Evropou velmi nápadný i na družicových obrázcích z 24. března (obr. 4), přestože byla detekce prachu omezována výskytem oblačnosti.

Dalším potvrzením hypotézy o ukrajinském původu prachového spadu může být i výpočet trajektorií prachových částic pomocí modelu Trajek (obr. 5). Tento model byl vyvinut v Meteo France pro operativní výpočet trojrozměrné prognostické trajektorie vzdušných částic (používá se hlavně v případě havarijního úniku škodlivých látek do atmosféry) a v ČHMÚ pracuje se vstupními meteorologickými daty z britského Readingu. Je schopen provést předpověď trajektorií až na pět dní dopředu.

Na horní části obrázku je geografická mapa, na které jsou zakresleny tři vypočítané trajektorie, vycházející ze stejného místa (48° severní šířky a 33° východní délky), ale z různé výšky nad terénem (100, 300 a 1000 m). Jako startovní čas trajektorií byl zvolen 23. březen 2007 v 10 UTC, tedy v době, kdy byla na jižní Ukrajině „prachová bouře“ již ve značně rozvinutém stádiu (podle odhadu ze snímků z družice Meteosat-8 zaujímal prachový oblak plochu nejméně 60 000 km₂).

Počáteční čas: 23. 3.2001, 10 UTC. Trajektorie: modrá: startovní výška 100 m, červená: 300 m, žlutá: 1000 m nad zemským povrchem. Značky: *, o, + na trajektoriích znázorňují dráhu, kterou částice urazí za 6 hodin. Na svislé ose v horní části obrázku jsou stupně zeměpisné šířky, na vodorovné ose stupně zeměpisné délky. Na spodní části obrázku je na svislé ose atmosférický tlak v hPa, na vodorovné ose datum a čas v UTC.

Na spodní části obrázku jsou znázorněny tytéž trajektorie, ale ve vertikálním profilu, kde na svislé ose je atmosférický tlak v hPa a na vodorovné ose kalendářní čas.

Z obrázku je patrné, že prachové částice, které byly kolem poledne 23. března na jižní Ukrajině vyzdviženy silným větrem do výšky kolem sta metrů nad zemský povrch, dorazily již 24. března dopoledne nad Moravu a do Slezska a v poledne nad Čechy. U částic, kterým se povedlo na Ukrajině vystoupat do výšek kolem 300 m nad zemí, byl transport ještě rychlejší: 24. března po půlnoci těsně míjely sever Moravy a Slezsko, v ranních hodinách již putovaly nad českým severním pohraničím. Částice Ve výšce kolem 1 km byly z Ukrajiny dopraveny nad Polsko a Dánsko a 24. března odpoledne a večer pronikly nad jižní části Severního moře, později večer a v noci i nad Anglii, což potvrzují i snímky z družice Meteosat-8.

Velmi silným argumentem ve prospěch hypotézy o ukrajinském původu prachového spadu je i provedený mikroskopický rozbor uvedené prachové depozice RNDr. Vlastou Jankovskou, CSc. z Botanického ústavu Akademie věd v Brně.

Analýza ukázala, Že prach svým složením odpovídá půdě, ve které byla pylová zrna rostlin z klimatického pásma mírných šířek. Na závěr je vhodné uvést, že zřejmě častější jsou situace, kdy spadem je právě saharský písek nebo pyly domácího (středoevropského) původu

Obr. 1 Koncentrace prachových částic v ovzduší na stanicích Brno-Tuřany, Jihlava a Zlín. Zkratka PM_2,5, resp. PM₁₀ značí obsah částic o průměru 25 µm, resp. 10 µm a menších, jednotkou mikrogramy na krychlový metr. Hodnoty v tabulce se vztahují k 11. hodině UTC, kdy stanice Zlín naměřila nejvyšší koncentraci PM10 a to 887 µg/m³.

Obr. 2 Analýza podle tlaku vzduchu přepočteného na hladinu moře ve 23. 3. 2007. 12 UTC. Zdroj ECMWF.

Obr. 3 Měření z družice Meteosat-8 (MSG-1), RGB produkt zvaný 24h MF počítaný, jako kombinace z termálních kanálů. Červenou složkou je rozdíl IR12,0–IR10,8 (vyjadřuje mocnost oblačné vrstvy), v zelené je rozdíl IR10,8–IR8,7 (největší příspěvek je pro nízkou oblačnost tvořenou vodními kapičkami, modrou složkou je kanál IR10,8 (příspěvek modré barvy je přímo úměrný teplotě). Vertikálně mohutná oblačnost je z oblačnosti tmavě červeně, řídké cirry tmavě modře, střední a nízká oblačnost okrově, u nejnižší oblačnosti je patrná převaha zelené barvy. Terén je v závislosti na teplotě narůžovělý či namodralý, mořská hladina většinou modrá. Prachové a písečné bouře v bezoblačnýchoblastech jsou nápadně výrazně růžovou barvou. Obrázek je z 23. března 2007, 13 UTC. Na snímku je patrná písečná bouře nad severovýchodní Libyí a prach v ovzduší nad východní Ukrajinou (na který ukazuje černá šipka). Přenos prachu do střední Evropy je schematicky naznačen bílou šipkou.

Obr. 4 Stejný RGB produkt jako v obr. 3, ale v podrobnějším měřítku střední Evropy z 21. 3. 8.00 UTC. Prach v ovzduší je nápadný v méně oblačné oblasti jižního Polska a východního Německa. Pod vrstvou oblačnosti se zřejmě vyskytuje i u nás, částečně patrný je i na severozápadě Slovenska u hranic s Českou republikou.

Obr. 5 Trajektorie prachových částic z jižní Ukrajiny, vypočítané pomocí modelu Trajek

Lektor (Reviewer) RNDr. R. Tolasz.

Milan Šálek – Pavel Šimandl, MZ 2007/3, ročník 60, str. 92–94