Η ποιότητα του αέρα στο λεκανοπέδιο της Αθήνας σε μέρες με θαλάσσια αύρα και όχι χρησιμοποιώντας μεθόδους laser τηλεπισκόπησης

Από RemoteSensing Wiki

Εικόνα 1. Το προφίλ της συγκέντρωσης του όζοντος με το χρόνο, τις πρωινές (πάνω) και τις απογευματινές ώρες (κάτω) του Σεπτέμβρη 1994 σε συνθήκες με θαλάσσια αύρα.

Εικόνα 2. Το προφίλ της συγκέντρωσης του ΝΟ2 με το χρόνο τις πρωινές ώρες του Σεπτέμβρη 1994 σε συνθήκες με θαλάσσια αύρα.

Εικόνα 3. Το προφίλ της συγκέντρωσης του όζοντος με το χρόνο τις απογευματινές ώρες του Σεπτέμβρη 1994 σε συνθήκες με θαλάσσια αύρα και επεισόδιο ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Εικόνα 4. Το προφίλ συγκέντρωσης του όζοντος με το χρόνο σε μια μέρα με μελτέμια.

Εικόνα 5. Το προφίλ συγκέντρωσης του όζοντος με το χρόνο το απόγευμα μιας μεταβατικής μέρας.

Πηγή

Συγγραφείς: H. D. Kambezidis, D. Weidauer, D. Melas and M. Ulbricht

Λέξεις κλειδιά: Laser τηλεπισκόπηση, ποιότητα αέρα

Αντικείμενο

Η ατμοσφαιρική ρύπανση είναι σοβαρό πρόβλημα για πολλές πυκνοκατοικημένες και βιομηχανικές περιοχές του κόσμου. Αυτό ισχύει και για την περιοχή της Αθήνας. Λόγω της συγκέντρωσης βιομηχανικών και εμπορικών δραστηριοτήτων σε σχετικά μικρό χώρο, σοβαρή υποβάθμιση του περιβάλλοντος λαμβάνει χώρα με υψηλή συγκέντρωση των μετρούμενων ρύπων και μια σοβαρή μείωση της ορατότητας με συχνή εμφάνιση νέφους.

Έχει διαπιστωθεί τόσο από τη θεωρία όσο και την πειραματική απόδειξη ότι η αύρα της θάλασσας παίζει ανασταλτικό ρόλο στην ατμοσφαιρική ρύπανση σε μια παράκτια αστική περιοχή, ειδικά κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Οι επίγειες μετρήσεις στην περιοχή της Αθήνας έχουν δείξει ότι οι βόρειοι άνεμοι κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού παίζουν ρόλο απορρύπανσης στην ευρύτερη περιοχή.

Η στατιστική αξιολόγηση της ποιότητας του αέρα και η χρήση των μοντέλων διασποράς μαζί με in situ και τηλεπισκοπικές μετρήσεις είναι εργαλεία για όλες τις μελέτες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης.

Σκοπός

Η εργασία δίνει προφίλ του όζοντος και διοξειδίου του αζώτου σε μέρες με θαλασσινό αεράκι και μη θαλάσσιας αύρας με πιθανές εξηγήσεις. Θέματα της ποιότητας του αέρα εντός των πρώτων 1500m Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος (Atmospheric Boundary Layer, ABL) πάνω από την Αθήνα συζητούνται επίσης.

Συλλογή δεδομένων και ανάλυση

Η καμπάνια MEDCAPHOT- TRACE πραγματοποιήθηκε στην ευρύτερη περιοχή της Αθήνας κατά την περίοδο 20/8-20/9 του 1994. Σκοπός της εκστρατείας ήταν να μελετήσει τη χημική και μετεωρολογική εξέλιξη ιχνών αερίων, που σχετίζονται με το όζον, πάνω από τη θάλασσα και το έδαφος.

Ο επιστημονικός εξοπλισμός του πειράματος αφορούσε σε επίγεια συστήματα μέτρησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης (αναλυτέ καυσαερίων και χρωματογράφοι), συστήματα, ολοκληρωμένης διαδρομής, μέτρησης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης (DOAS), επίγεια συστήματα laser τηλεπισκόπησης (LIDAR), μετεωρολογικός εξοπλισμός (συστήματα βραδείας/ταχείας απόκρισης) και μετρήσεις αεροσκαφών (ατμοσφαιρικής ρύπανσης και μετεωρολογικές μετρήσεις).

Κατά τη διάρκεια της καμπάνιας MEDCAPHOT- TRACE για τις τηλεπισκοπικές μετρήσεις του όζοντος (Ο3) και διοξειδίου του αζώτου (ΝΟ2), τα προφίλ των μετρούμενων ρύπων αποκτήθηκαν με το σύστημα ELIGHT Laser System GmbH mobile DIAL (Diferential Absorption Lidar) LIDAR 510M. Ο LIDAR 510M ήταν τοποθετημένος στο λόφο της Πνύκας καθόλη τη διάρκεια των μετρήσεων.

Όπως αναφέρθηκε, τα επεισόδια ατμοσφαιρικής ρύπανσης στο λεκανοπέδιο της Αθήνας έχουν αποδοθεί, επίσης, στην κυκλοφορία της θαλάσσιας αύρας. Για να γίνει διάκριση αυτής από τα ανεπιθύμητα μελτέμια και οι δύο όροι συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη για τη σύγκριση της ποιότητας του αέρα.

Αποτελέσματα και συζήτηση

Το αεροπλάνο σάρωσης κρατήθηκε σε όλη τη διάρκεια των μετρήσεων σχεδόν κάθετα προς την κατεύθυνση των επικρατούντων στο λεκανοπέδιο ανέμων (θαλάσσια αύρα και μελτέμια). Με τον τρόπο αυτό τα προφίλ συγκέντρωσης ρύπων περιέχουν και χωρικές πληροφορίες.

Όπως φαίνεται στην Εικόνα 1:

• χαμηλές τιμές συγκέντρωσης όζοντος κοντά στο έδαφος παρατηρούνται κατά τις πρώτες πρωινές ώρες,
• οι υψηλές τιμές συγκέντρωσης όζοντος που παρατηρούνται στα 1200 m μπορούν να αποδοθούν στην παγίδευση του ρύπου στο Υπολειπόμενο Οριακό Στρώμα της προηγούμενης ημέρας,
• νωρίς το απόγευμα η κατάσταση αλλάζει - το όζον παράγεται φωτοχημικά κοντά στο έδαφος και μεταφέρεται βόρεια από την αύρα της θάλασσας και στη συνέχεια αυξάνεται σε μεγαλύτερα υψόμετρα λόγω σύγκλισης των τοπικών πεδίων ανέμου,
• υψηλή συγκέντρωση παρατηρείται μέχρι τις 16:30 h LST. Μετά από αυτό το χρονικό διάστημα, η φωτοχημική παραγωγή του όζοντος γίνεται χαμηλότερα στο επίπεδο του εδάφους, επηρεάζοντας έτσι τα επίπεδα όζοντος σε υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη. Αυτό φαίνεται καθαρά στο κάτω γράφημα (Εικόνα 1) μετά από 16:30 ώρες LST.

Όπως φαίνεται στην Εικόνα 2:

• υψηλές τιμές αυτού του ρύπου (περίπου 150 ppb) παρατηρούνται τις πρώτες πρωινές ώρες,
• στη 10:00 h LST η πρώτη ένδειξη προσέγγισης θαλάσσιας αύρας από καταγράφεται από την αλλαγή κατεύθυνσης του ανέμου.

Όπως φαίνεται στην Εικόνα 3, επαναλαμβάνεται το ίδιο μοτίβο με την Εικόνα 1:

• μια διαφορά που παρατηρείται μεταξύ των 2 ημερών είναι οι υψηλότερες τιμές όζοντος που παρατηρήθηκαν κατά το επεισόδιο ατμοσφαιρικής ρύπανσης
• Λόγω της σύγκλισης των πεδίων ανέμου στο βόρειο τμήμα του λεκανοπεδίου είναι δυνατή η έγχυση του όζοντος σε ύψος 2000μ. Σε αυτό το υψόμετρο η βόρεια ροή επικρατεί φέρνοντας το ρύπο πίσω πάνω από την πόλη, όπως φαίνεται στα 1000 m.

Στα αποτελέσματα της Εικόνας 4 περιλαμβάνονται συνδυασμένες μετρήσεις 3 ημερών. Σε αυτή την περίπτωση, οι χαμηλότερες τιμές όζοντος βρέθηκαν στις 16:00 h LST. Το πεδίο του ανέμου είναι οριζόντια ομοιογενές και αυτό προκαλεί οριζόντια ομοιογένεια και στο πεδίο του όζοντος.

Στην Εικόνα 5 παρουσιάζονται αποτελέσματα για μια μεταβατική ημέρα, δηλαδή μια ημέρα με μετάβαση από μελτέμια σε θαλάσσια αύρα. Όπως φαίνεται:

• εκτός από το ανώτατο όριο όζοντος, το οποίο γρήγορα εξαφανίζεται, το πεδίο είναι ομοιόμορφο μέχρι τις 14:30 h LST, λόγω του ομοιογενούς πεδίου του ανέμου.
• Στις 15:00 h LST φαίνεται ότι διεισδύουν ρεύματα θαλάσσιας αύρας, δίνοντας ένα σχετικό μέγιστο, προκαλώντας υψηλή συσσώρευση όζοντος σε μεγαλύτερα υψόμετρα.

Συμπεράσματα

Αναδεικνύοντας τα ευρήματα αυτής της μελέτης προκύπτουν τα παρακάτω συμπεράσματα:

• Σε συνθήκες θαλάσσιας αύρας, το όζον είναι σε μεγαλύτερα υψόμετρα σε σύγκριση με το ύψος των γύρω βουνών, προκαλώντας έτσι μέγιστη συγκέντρωση κατά το δεύτερο μισό της ημέρας. Αντίθετα το διοξείδιο του αζώτου δεν παρουσιάζει το ίδιο μοτίβο, καθώς σχετικά χαμηλές τιμές του ρύπου βρέθηκαν ψηλά.
• Σε συνθήκες με μελτέμια, το πεδίο του όζοντος είναι ομοιογενές. Οι μέγιστες τιμές παρατηρούνται σε υψόμετρα χαμηλότερα από εκείνα των ημερών με θαλάσσια αύρα.
• Σε μεταβατικές συνθήκες, το πεδίο συγκέντρωσης του όζοντος παρουσιάζει χαρακτηριστικά που εμπίπτουν τόσο στις μέρες με μελτέμια όσο και στις ημέρες με θαλάσσια αύρα.

Απευθείας παροχή πληροφοριών για τη συγκέντρωση των ρύπων από laser τηλεπισκόπηση σε ένα λειτουργικό προγνωστικό μοντέλο ατμοσφαιρικής ρύπανσης θα μπορούσε να αποδειχθεί μια δυναμική διαδικασία για τη διαχείριση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης σε αστικές περιοχές.