Temperatura i wiatr są często uwzględniane mapach jakości powietrza które wyświetlają informacje o zanieczyszczeniach w czasie rzeczywistym. Ale dlaczego te czynniki środowiskowe są wymienione i jak wpływają na jakość powietrza?
Oto przegląd tego, jak wiatr i temperatura oddziałują z zanieczyszczeniami, wpływając na jakość powietrza.
Jak wiatr wpływa na zanieczyszczenie powietrza?
Wiatr może być pomocny w rozpraszaniu zanieczyszczeń. Gdy zanieczyszczenia utrzymują się nad danym regionem, wiatr może rozproszyć zanieczyszczenia poza region i zmniejszyć stężenie bardziej intensywnych zanieczyszczeń w danym regionie[1]. Może on również wywiewać zanieczyszczenia z dala od ich źródła - tak jak miało to miejsce, gdy dym z pożarów w zachodnich Stanach Zjednoczonych wysłał zanieczyszczenia cząsteczkowe. aż do Europy Zachodniej.
Jednak geografia może czasami stanowić wyzwanie dla wiatru w rozpraszaniu zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia mogą nie zostać wypchnięte z dolin, jeśli dominujące wiatry nie są w stanie wznieść się ponad pasma górskie. W takich przypadkach zanieczyszczenia mogą gromadzić się w wyższych stężeniach u podnóża góry - lub, co gorsza, tworzyć efekt "komina w dolinie górskiej".
Badanie przeprowadzone w 2009 roku w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Atmospheres wykazało, że bryzy z górskich dolin odgrywają rolę w tworzeniu drugiej warstwy zanieczyszczeń w Pekinie w Chinach[2].
Górskie bryzy dolinowe wiejące głównie w kierunku południowym zbierały zanieczyszczenia powierzchniowe z miasta, płynęły wzdłuż powierzchni gór i tworzyły drugą podwyższoną warstwę zanieczyszczeń płynącą w kierunku północnym nad miastem. Zanieczyszczenia z tej warstwy mogły powrócić na powierzchnię i wpłynąć na mieszkańców po raz drugi.
Rozcieńczanie i koagulacja deszczu
Deszcz może pomóc rozcieńczyć wysokie stężenia zanieczyszczeń unoszących się w powietrzu. Ponieważ gruboziarnisty pył zawieszony (PM10), takie jak kurz, brud i pyłki, są większe i cięższe niż inne cząstki, deszcz może pomóc PM10 osiąść na ziemi szybciej niż mniejszy drobny pył zawieszony (PM2.5).[3]
Deszcz jest mniej skuteczny w rozcieńczaniu PM2.5. Naukowcy z Lanzhou, Chiny w latach 2005-2007 mierzyło wpływ deszczu na stężenie pyłów PM10, PM2,5 i PM1 w powietrzu[4]. Niezwykle ulewne deszcze mogły zmniejszyć zanieczyszczenie większymi cząsteczkami o niewielką ilość, ale nie miały prawie żadnego wpływu na cząsteczki mniejsze niż 2,5 mikrona.
Spadające krople deszczu mogą również przyciągać rozpylone cząstki zanieczyszczeń w procesie zwanym koagulacją. W artykule opublikowanym w Atmospheric Chemistry and Physics w 2015 r. naukowcy odkryli, że im mniejsza kropla, tym łatwiej woda przyciąga aerozole[5]. Niska wilgotność względna była również pomocna w tym procesie.
Jeśli źródłem zanieczyszczenia powietrza jest pożar, ulewny deszcz może być również pomocny w gaszeniu pożarów i zakończeniu emisji dymu.
Gorące, słoneczne dni mogą powodować zamglenie ozonem
Letnie upały mogą prowadzić do zamglenia - wyglądu przypominającego mgłę, najczęściej występującego na obszarach miejskich. Jednak zamiast składać się z drobnych kropelek wody, jak mgła, letnie zamglenie jest w rzeczywistości na poziomie gruntu. ozonlub smog.
Kiedy tlenki azotu i lotne związki organiczne (LZO) emitowane ze spalania - często pojazdów - wchodzą w interakcję ze światłem słonecznym, w wyniku reakcji powstaje ozon.
Ozon jest mniej powszechny, gdy występuje wysoka wilgotność, deszcz, wiatr lub niższe temperatury[6].
Ponieważ ciepła pogoda jest ważnym czynnikiem w tworzeniu ozonu, słynne słoneczne miasta, takie jak Los Angeles mogą zmagać się z ciężkimi dniami smogowymi. W związku z tym niektóre miasta, takie jak Bogota, Kolumbia; Paryż, Francjai Meksyk, Meksyk ograniczyły dostęp samochodów do miast w celu zmniejszenia smogu[7].
Jak fale upałów prowadzą do dymu
Słoneczna pogoda i wysokie temperatury mogą mieć dodatkowy negatywny wpływ na jakość powietrza. Gdy wysokie temperatury przekraczają normy i utrzymują się przez dłuższy czas, fale upałów mogą stanowić podstawę dla niebezpiecznych warunków jakości powietrza.
Fale upałów mogą podsycać pożary. W Kolumbia Brytyjska, Kanada W czerwcu i lipcu 2021 r. intensywne upały sięgające 121,2 stopni spowodowały ekstremalne wysuszenie roślinności gruntowej. Kiedy przez region przetoczyła się silna burza z piorunami, 29 000 uderzeń pioruna przyczyniło się do powstania 62 szybko rozprzestrzeniających się pożarów w prowincji[8,9].
Wioska LyttonZnana z wysokich temperatur i suchego klimatu jak na kanadyjskie standardy, została zniszczona przez jeden z pożarów. Ewakuowano 1000 osób, a dwie zginęły.
Z kolei pożary generują dym i pył PM2,5, który może unosić się w powietrzu. tysiące kilometrów od ich źródła, gdy są przenoszone przez dominujące wiatry. Na przykład, dym z 26 000 pojedynczych pożarów Amazonii w 2019 r. może zostać wykryty w odległości 11 000 mil w Papua Nowa Gwinea i Australia.
Inwersje temperatury
Jeśli chodzi o zanieczyszczenie, ciepłe temperatury nie są jedynym problemem. Niektóre z najgorszych dni na świecie pod względem zanieczyszczenia mogą pokrywać się z zimą, zwłaszcza gdy region jest podatny na inwersje temperatury.
Inwersje temperaturowe lub termiczne mogą występować nad miastami lub dolinami górskimi, gdy ciepłe powietrze tworzy się nad chłodniejszym powietrzem na ziemi. Inwersja temperatury zatrzymuje zanieczyszczenia na danym obszarze, zapobiegając ich rozprzestrzenianiu się do innych miejsc.
Na inwersje może również wpływać cyrkulacja wywołana wyspami ciepła na obszarach miejskich. Efekt wyspy ciepła występuje, gdy budynki, drogi i infrastruktura miejska pochłaniają ciepło bardziej niż otaczające je drzewa i zbiorniki wodne. Prowadzi to do wyższych temperatur na obszarach miejskich niż na peryferyjnych, bardziej zielonych obszarach.
Według badań przeprowadzonych w 2014 i 2015 roku w Journal of Applied Meteorology and Climatology (Dziennik meteorologii stosowanej i klimatologii)warstwy powietrza w inwersji oddziałują z ciepłem i zanieczyszczeniami na obszarach miejskich, powodując poważne zanieczyszczenie powietrza[10,11]. Jeśli obszar miejski znajduje się w dolinie, cyrkulacja powietrza jest utrudniona przez ciepło miejskie i słabe możliwości wentylacji w celu rozproszenia zanieczyszczeń poza wyspę.
Miasta położone w dolinach lub w pobliżu pasm górskich, takich jak Salt Lake CityLos Angeles, Denveri Mexico City mogą być narażone na poważne zanieczyszczenie przez inwersje temperatury[12,13,14,15].
Temperatury zimowe
Niskie temperatury często oznaczają, że ludzie muszą uciekać się do spalania, aby ogrzać swoje domy. Gotowanie i spalanie paliwa może prowadzić do dni bardzo silnego zanieczyszczenia cząstkami stałymi dla ludzi, którzy spalają tanie drewno, węgiel i obornik.
Zimą 2020-2021 r. wybór paliwa zimowego doprowadził do niebezpiecznych warunków jakości powietrza dla mieszkańców miast w Mongolia, Afganistanie i Kirgistanie w Azji Środkowej.
Zimą każdy dom z kominek opalany drewnem lub palnik na drewno może być źródłem zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach i na zewnątrz. Jednak ostatnie badania ostrzegają, że palniki na drewno mogą stanowić zagrożenie dla jakości powietrza w pomieszczeniach, trzykrotnie zwiększając ilość zanieczyszczeń powietrza w domu[16].
Badanie z 2020 roku opublikowane w Atmosphere dokonano przeglądu użytkowania palników na drewno w South Yorkshire w Anglii.[17] W badaniu stwierdzono, że gdy palniki były zapalone, średni poziom cząstek wzrósł z 27 mikrogramów na metr sześcienny (μg/m3) do 195 μg/m3.
Amerykański wskaźnik jakości powietrza uznaje poziom 195 μg/m3 za "bardzo niezdrowy".
Na zdjęciu: Indeks jakości powietrza w USA. Źródło: IQAir i U.S. EPA
Wniosek
Zanieczyszczenie powietrza oraz pogoda, wiatr i temperatura wpływają na poprawę lub, zbyt często, pogorszenie jakości powietrza.
Znajomość warunków środowiskowych i ich interakcji z zanieczyszczeniami powietrza może pomóc w lepszym zrozumieniu, co przyczynia się do złej jakości powietrza.
