Városi hősziget és szmogriadó egy anticiklon idején
Januárban egy 250 ezres magyar városban négy napja szélcsendes, derült idő van, anticiklonális helyzetben. A reggeli mérések: a belvárosban −1,4 °C, a 6 km-re lévő repülőtéren −7,2 °C. A városközpontban a PM10-koncentráció 84 µg/m³, a külvárosi mérőállomáson 39 µg/m³ (napi határérték 50 µg/m³). A 120 m magas meteorológiai torony tetején +2,1 °C-ot mérnek. A város energiafelhasználásának 18%-a egyedi földgáz, 34%-a távhő (amit 62%-ban gázból állítanak elő), 41%-a villamos energia, 7% megújuló. Az önkormányzat szmogriadót fontolgat, de a közlekedési szakemberek szerint a reggeli csúcsforgalom a PM10-nek csak mintegy 25%-áért felel. A kórházban a légúti megbetegedések száma 30%-kal nőtt. A szmogriadó elrendeléséről két napon belül dönteni kell.
1. Magyarázd meg a belváros és a repülőtér közötti 5,8 °C-os különbséget, és indokold, miért melegszik a levegő a torony tetején +2,1 °C-ra!
Read the worked answer
A belváros melegebb – ez a városi hősziget:
- antropogén hőtermelés: fűtés, közlekedés, ipar, világítás;
- a burkolatok (aszfalt, beton, tégla) hőkapacitása és sötét színe miatt nappal több hőt nyelnek el és éjjel adják le;
- a beépítés akadályozza a hosszúhullámú kisugárzást (az égbolt egy része takart), ezért kevesebb hő távozik;
- kevés a párologtató felület, így a hő nem fordódik látens hővé.
A repülőtér nyílt, gyepes, hóval borított felületű, szabadon kisugárzó hely, ezért jóval hidegebb.
A torony teteje (+2,1 °C): szélcsendben, derült éjszakán erős a felszíni kisugárzás, a talaj közeli levegő erősen lehűl, felette viszont melegebb levegő marad – ez a hőmérsékleti inverzió, amelyben a hőmérséklet a magassággal nő. A 120 m-es szint tehát már az inverziós réteg fölött vagy annak felső részén van. Ugyanez a réteg zárja be a szennyező anyagokat a város fölé.
2. Miért magasabb a PM10 a belvárosban, ha a forgalom csak mintegy 25%-ban felelős érte? Sorolj legalább három forrást, és magyarázd a kialakulásukat!
Read the worked answer
Források:
- Fűtés: a távhő 62%-ban gázalapú, de létezik egyedi gáz- és vegyes tüzelés is; a kéményből távozó korom és a kondenzálódó anyagok közvetlen PM-források. A háztartási hulladék égetése különösen súlyos télen.
- Másodlagos aeroszol: a kén-dioxidból és nitrogén-oxidokból a levegőben szulfát-, illetve nitrátrészecskék keletkeznek, amelyek a városon belül, de akár távolabbról is érkezhetnek.
- Útszórás: januárban a csúszásmentesítés homokja és sója, valamint a kopásból származó porszemcsék.
- Ipar, építkezés, dízelkorom – a nehézgépjárművek és a helyhez kötött kibocsátók.
Miért nem szellőzik ki: az inverziós réteg és a szélcsend miatt nincs vertikális és horizontális keveredés, a szennyezés a városi „kupolában” marad. Ezért a belvárosi 84 µg/m³ és a külvárosi 39 µg/m³ közötti különbség nem a forgalom arányát követi, hanem a források térbeli sűrűsödését és a légcsere hiányát.
3. Értékeld a szmogriadót mint eszközt: mit érhetünk el vele, és mi a korlátja? Fogalmazz meg két, a mérési adatokra épülő intézkedést!
Read the worked answer
Mit ér el: a riasztás jogilag kötelező intézkedéseket tesz lehetővé (tájékoztatás, a legszennyezőbb tevékenységek korlátozása, a közlekedés visszafogása, tűzgyújtási tilalom), és védi az érzékeny csoportokat. A kórházi adatok (30%-os növekedés) miatt ez indokolt.
Korlátok: a csúcsforgalom csak 25%-ban felelős, tehát a forgalomkorlátozás önmagában legfeljebb néhány µg/m³-t hoz; a lakossági fűtést nem lehet két nap alatt leállítani; az inverzió feloldásáig a szennyezés fizikailag nem távozik. A riasztás tehát inkább kármentő, nem megoldó eszköz.
Két mérésre alapozott intézkedés:
- A belvárosi 84 µg/m³ és a külvárosi 39 µg/m³ közti különbség miatt a legszennyezettebb utcákban a forgalomkorlátozás és az úttisztítás célzott legyen, ne az egész városra vonatkozzon.
- A távhő gázalapú termelése (a 34%-os részarány 62%-a) miatt a távhő hőmérsékletének csökkentése és a hőszigetelési program gyorsítása csökkenti a helyhez kötött kibocsátást; ezt érdemes a riasztási időszakra előre beütemezni.