Smog nie kończy się na granicach wielkich miast

Smog jako zjawisko regionalne

Wbrew pozorom i powszechnemu mniemaniu problem zanieczyszczonego powietrza w chłodnej porze roku w znaczniej mierze dotyczy małych miejscowości i wiosek niż dużych miast. Oczywiście waga tego zagadnienia jest inna ze względu na ilość mieszkańców i ich świadomość odnośnie skutków oddychania brudnym powietrzem. Wg moich obserwacji głównym i w zasadzie dominującym czynnikiem jest tutaj indywidualne ogrzewanie domów. Jak Polska długa im szeroka powszechne jest ogrzewanie byle jakim węglem w byle jakich piecach w ogóle nie ocieplonych domach. W takich piecach ląduje wszystko co sie pali. O ile w dużych miastach świadomość szkodliwości takiego zachowania jest duża, straż miejska prowadzi kontrole a ludzie zaczynają donosić na podtruwających sąsiadów to małych miejscowościach nikt się tym w ogóle nie przejmuje i spalanie śmieci - np. starych mebli, plastiku, gumy czy różnych odpadów produkcyjnych jest powszechne. Do tego dochodzi jeszcze powszechna nieumiejętność palenia w piecach - zamiast od góry to od dołu. Wystarczy przejechać się po terenie w tradycyjnej porze rozpalania pieców - czyli pomiędzy godz. 15 a 17 aby stwierdzić jak potwornie zadymione sa nawet małe wioski. Z każdego komina, a tych jest nawet po kilka w domu buchają kłęby różnokolorowego dymu. Jeden taki komin potrafi zadymić ulicę na długości 1 km a kominów są dziesiątki. O ile w większych miastach znaczny udział na ogrzewanie sieciowe, a zapracowani i niebiedni mieszkańcy preferują także gazowe, to na wsi dominują piece na węgiel. Przejeżdżając przez taką wieś aż dech zapiera. Niestety nie ma tam monitoringu ale stężenia pyłów wielokrotnie przekraczają maksymalne wartości notowane w wielkich miastach. To w takiej podkrakowskiej Skale zanotowano w styczniu br. prawie 1000 g/m3, a kilka lat temu w Rybniku blisko 2 razy tyle. Te zanieczyszczenia nie zanikają na granicy miejscowości a rozchodzą się z wiatrem i jeżeli występuje niska inwersja to zaczyna się dramat. Proszę zwrócić uwagę na dobową zmienność stężeń pyłów. O ile we Wrocławiu jest ona na poziomie dwukrotnym, bo dominują tu zanieczyszczenia napływające z masa powietrza, to np. w Nowej Rudzie bywa dziesięciokrotna - w wyniku bardzo dużej lokalnej emisji.

Kiedy występuje smog

Klasyczny rozwój sytuacji wygląda tak: po okresie dynamicznej pogody z napływem czystego powietrza z zachodu czy północy rozbudowuje się wyż. Wiatr słabnie, dymy spowijają wioski i miasteczka ale pomiędzy nimi dalej mamy powietrze bardzo czyste. Wieczorem gdy utworzy sie niska inwersja temperatury dymy powoli się rozchodzą i następnego dnia obszary czystego powietrza szybko się kurczą i tworzy sie smog regionalny. Centrum wyżu przesuwa się nad Ukrainę czy Białoruś. Wiatr zmienia się na SE, zaczyna napływać cieplejsze powietrza w wyższych warstwach atmosfery, a przyziemna warstwa wychładza się, co wzmaga inwersję. Zasadnicze znaczenie dla stężenia zanieczyszczeń wysokość inwersji, prędkość wiatru mniejsze a opad zupełnie marginalne. Rola opadów w oczyszczaniu powietrza w przyziemnej warstwie powietrza jest niewielka. Po prostu małe cząstki pyłów sa odpychane przez pęd powietrza przed spadająca kroplą lub płatkiem śniegu. Wystarczy spojrzeć z góry w wyżową pogodę, aby stwierdzić że szarobrunatna warstwa zanieczyszczonego zimnego powietrza pod inwersją wyraźnie odcina się od błękitnej i bardzo przejrzystej nad nią i że one w ogóle się nie mieszają. Owszem w ciągu dnia w cieplejsze dni w wyniku nagrzewania zwiększa się grubość warstwy mieszania ale dalej są one wyraźnie oddzielone. To właśnie od jej grubości zależy czy dymy będą rozpraszane w cieńszej czy grubszej warstwie a od tego zależy stężenie zanieczyszczeń. Poziom inwersji wynosi zwykle 500 - 900 mnpm. Nocne inwersje sięgają do wysokości 80 - 100m i przy niższych temperaturach utrzymują się cały dzień. Tylko do tej wysokości rozchodzą się zanieczyszczenia a przemieszczają się wraz z wiatrem w poziomie.

Zanieczyszczenie powietrza we Wrocławiu

Przejdźmy teraz do Wrocławia. Jak wspomniałem zanieczyszczenie powietrza w dużych miastach jest kilkakrotnie mniejsze niż w małych miejscowościach. Dominującym czynnikiem jest napływ powietrza ze strefy poza miejskiej. Proszę zwrócić uwagę, że stacje pomiarowe przy ul. Wiśniowej i Korzeniowskiego, chociaż położone w różnych częściach miasta i różnym otoczeniu mają podobne stężenia PM 2,5. Wystarczy pojechać poza miasto aby sie przekonać, że powietrze jest tak samo mętne, szarobure i śmierdzące. Niższe stężenia na Biskupinie czy Orzechowej mogą być spowodowane częściowo inną metodyką pomiarów. Jak wspomniałem wcześniej układ wysokiego ciśnienia przesuwa się na ogół nad Ukrainę lub Białoruś i tam zatrzymuje się na dłużej. Wtedy zaczyna się klasyczna sytuacja smogowa ze słabym wiatrem z sektora pd-wsch - rzędu 3 - 10 km/godz. Tak sie nieszczęśliwie składa, że w tym kierunku mamy Śląsk i Małopolskę. Cały ten rejon - przedgórze Karpat aż po Tarnów i Wyżyna Śląska, Małopolska to obszar gęsto zabudowany, gdzie wsie i miasteczka przylegają do siebie. Razem są to setki tysięcy kopcących kominów. Tradycyjne przywiązanie do węgla, łatwy dostęp do tanich odpadów węglowych, powoduje potworne zanieczyszczenie powietrza. Największa emisja zanieczyszczeń w całej Europie. Przy kierunku wiatru z pd-wsch te zanieczyszczenia w ciągu kilkunastu do dwudziestu paru godzin osiągają Wrocław. Mało tego, bodajże w marcu 2015 roku gnane wschodnim wiatrem doszły nawet do Francji gdzie w paru miastach ogłoszono alarm smogowy (przy progu 80 g/m3 ). Wystarczy tylko zmiana kierunku napływu powietrza na pd-zach, czy zach. aby w krótkim czasie wielkość stężenia pyłów we Wrocławiu zmalała kilkukrotnie. Ponieważ Czesi szybko poradzili sobie z nadmiernym zanieczyszczeniem powietrza poprzez zastosowanie radykalnych kroków - wyeliminowanie z handlu opału złej jakości oraz nakaz wymiany przestarzałych technologicznie pieców na nowoczesne z niską emisją pyłów nawet niewielka zmiana kierunku napływu powietrza z pd-wsch na pd-pd-wsch już poprawia jakość powietrza u nas.

Do zachodniej granicy Polski, za którą emisja zanieczyszczeń jest niewielka jest podobna odległość jak do Śląska.

Tegoroczny epizod smogowy

W drugiej połowie zimy okres ze smogiem był wiele dłuższy i intensywniejszy niż w poprzednie zimy. Przyczyniła się do tego długo utrzymująca się inwersja i częsty napływ silnie zanieczyszczonego powietrza z pd-wsch.

Na początku lutego z powodu napływu zanieczyszczonego powietrza z pd-wsch mieliśmy podwyższoną ilość pyłów. Stężenie PM2,5 przekraczało 100 g/m3 . Przyczyniła się do tego silna niska inwersja. 7 lutego cyrkulacja zmieniła sie na pn-wsch i napłynęło chłodnie i czystsze powietrze i zawartość PM2,5, pomimo znacznie niższych temperatur i intersywniejszego ogrzewania domów spadła poniżej 40. W dalszych dniach wiatr skręcił na wsch do wsch-pd-wsch i wytworzyła się inwersja na poziomie 700 - 800 mnpm co spowodowało wzrost PM2,5 do 74 g/m3 , 10 lutego i 79 g/m3 12 lutego. Tego dnia mieliśmy bardzo ciekawą sytuację: podczas gdy we Wrocławiu normy były nieznacznie przekroczone to południowa część województwa ogarnęła chmura smogu pochodząca ze Sląska i Małopolski. Stacje w Dzierżoniowie, Ząbkowicach czy Kłodzku notowały stężenia PM10 dochodzące do 200 g/m3. W mniejszych miejscowościach zanieczyszczenie powietrza było jeszcze większe a widzialność nie przekraczała 2 -3 km.

W czeskiej miejscowości Jesenik, położonej w kotlinie po północnej stronie gór Jesenik niedaleko Nysy, gdzie lokalna emisja pyłów jest nieznaczna zanotowano w dniu 12 lutego wzrost PM10 z 7 g/m3 o godz 10 do 115 o godz 14 i 189 o godz 17. To wszystko napłynęło z Polski! Następnego dnia o godz 17 było to 185 g. Umocnienie się ośrodka wyżowego, rozpogodzenie, spadek prędkości wiatru, obniżenie się inwersji przyczyniło się do silnego wychłodzenia zboczy górskich nocą i spływu czystego powietrza do dna kotliny. Zanieczyszczone powietrze zostało wypchnięte i 14 lutego zawartość PM10 spadła nieomal 200-krotnie do 1 g/m3 o godz 6. W podobnie położonej Kotlinie Jeleniogórskiej takie zjawisko oczyszczenia powietrza w ogóle nie zachodzi z powodu dużej emisji dymów.

14 lutego prawie zupełny bezruch powietrza w centrum wyżu i obniżenie inwersji połączone z intensywnym osiadaniem a dodatkowo w wyniku rozpogodzenia wytworzenie inwersji przyziemnej przyczynił się do znacznej koncentracji zanieczyszczeń pochodzących z podwrocławskich miejscowości. W Pieszycach, Łagiewnikach, Kobierzycach czy Bielanach Wrocławskich stężenia były naprawdę bardzo wysokie. W miejscowość, w których sa stacje pomiarowe PM10 sięgało 400 - 500 g/m3 a we Wrocławiu 367 g/m3 w dniu 15 lutego. Tego dnia w wyniku rozpogodzenia i znacznego wzrostu temperatury przez krótki czas inwersja została zaburzona i w stacji Biskupin zanotowano bardzo duży spadek stężenia PM2,5 do 19 g/m3 przy spadku wilgotności względnej do 20%.

16 lutego w ciągu dnia cyrkulacja zmieniła się na pd-zach do zach i zaczęło napływać nieco czystsze powietrze, na razie z zachodniej części województwa.

Ten lutowy długi epizod smogowy skończył się w dniu 17 lutego w wyniku całkowitej wymiany powietrza na czystą morska masę. Rano widać było wyraźnie postępujący od zachodu województwa znaczny spadek stężenia zanieczyszczeń

Wnioski:

1. We Wrocławiu dominujący wpływ na stężenie pyłów w sezonie grzewczym ma zanieczyszczenie napływającego powietrza
   • przy kierunku wiatru pd-wsch, dominującym w czasie stabilnej wyżowej pogodzie, - ze Śląska i Małopolski a także z pod wrocławskich miejscowości.
   • kierunek zachodni towarzyszy na ogół pogodzie niżowej z pionowym mieszaniem się powietrza
      
2. Na wielkość zanieczyszczenia zasadnicze znaczenie ma grubość warstwy mieszania, a więc inwersji. Dlatego w wyżu przy pełnym zachmurzeniu pod inwersyjnym - na poziomie 700 do 1000 m zanieczyszczenie powietrza jest znacznie niższe niż przy bezchmurnej pogodzie, kiedy to przyziemna inwersja na poziomie około 80 - 150 m przyczynia sie do znacznej koncentracji zanieczyszczeń.
    
3. Zmniejszenie poziomu zanieczyszczenia powietrza we Wrocławiu wymaga rozwiązań w całej południowej Polsce. Nawet całkowite wyeliminowanie węgla i drewna jako źródła ciepła w samym Wrocławiu nie zmieni zasadniczo sytuacji (w Krakowie problem napływu zanieczyszczeń z okolicznej gęstej zabudowy typu wiejskiego jest jeszcze większy).

Witold Gorączko

Autor jest absolwentem geografii o specjalizacji klimatologia. Pracował 20 lat jako obserwator na stacjach meteorologicznych Uniwersytetu Wrocławskiego we Wrocławiu i na Szrenicy oraz zajmował sie kontrolą merytoryczną wyników pomiarów. Zawsze starał się wnikliwie analizować obserwowane zjawiska meteorologiczne a spędzając sporo czasu na wierzchołku Szrenicy miał okazję do śledzenia rozchodzenia się zanieczyszczeń powietrza w Kotlinie Jeleniogórskiej i w dalszej okolicy. Częste podróże w góry i przez Polskę były kluczem do zrozumienia zagadnienia zanieczyszczenia powietrza w południowej Polsce.