Ozón

Přízemní ozón II. – vliv počasí

Proč jsou vysoké koncentrace ozónu v létě? Hrají důležitou roli i meteorologické podmínky? Lze odhadnout, kdy budou koncentrace nejvyšší? A lze se ozónu bránit? Více v pokračování článku o ozónu.

V minulé kapitole jsem naznačil, že pro tvorbu ozónu jsou důležité meteorologické podmínky. Zejména se jedná o teplotu a sluneční záření. V následujících grafech pro Brno – Tuřany a Mikulov – Sedlec jsem se pokusil dostat vše do jednoho grafu. Ten zobrazuje vývoj teplot v hodinovém intervalu za rok 2016 (cca 8800 hodnot). Barevně jsou pak odlišeny koncentrace přízemního ozónu dle škály a míra průhlednosti (alpha) zobrazuje intenzitu slunečního záření (v jednotkách W/m2). Pokud jsou body téměř průhledné, intenzita je velmi nízká, a naopak pokud jsou barvy syté a neprůhledné, intenzita slunečního záření byla vysoká.

 

Oba obrázky jsou velmi podobné a dobře ukazují to, že vysoké koncentrace ozónu měříme zejména v letních měsících při vysokých teplotách a vysokých intenzitách slunečního svitu. Maxima pak jsou měřena mezi květnem a zářím.

Jaká je tedy souvislost mezi teplotou a koncentracemi ozónu v těchto lokalitách? Závislost koncentrace ozónu na teplotě z dat naměřených v roce 2016 na obou lokalitách zobrazuje následující obrázek.

Obě lokality jsou si velmi podobné, v Mikulově – Sedleci je měřeno mírně vyšší pozadí (jak ukazuje absolutní člen regresní rovnice – při 0 °C je koncentrace O3 v Mikulově 33,3 µg∙m–3, v Brně – Tuřanech je to 23,6 µg∙m–3). Co je ale zajímavé je růst koncentrací ozónu s teplotou. Ten je v obou lokalitách téměř totožný – s každým stupněm Celsia teploty naroste koncentrace ozónu o 2,3 µg∙m–3 (Mikulov-Sedlec) resp. 2,4 µg∙m–3 (Brno-Tuřany). Přestože koeficient spolehlivosti R2 není příliš vysoký (vzhledem k dalším faktorům, jako jsou koncentrace prekurzorů, sluneční svit atp.), lze na základě teploty alespoň částečně odhadnout koncentrace ozónu v dané lokalitě, aniž byste měli po ruce měření.

Teď když je patrné, že koncentrace O3 jsou velmi závislé na teplotě, je možné se podívat, při jakých podmínkách překročí koncentrace hodnotu 180 µg∙m–3, což je prahová hodnota pro vyhlášení smogové situace. Za období 2010 – 2016 byla takto vysoké koncentrace naměřeny pouze ve 13 případech (13 hodinách) v Brně – Tuřanech a pouze v 6 případech (6 hodinách) v Mikulově – Sedleci. V Brně – Tuřanech došlo k 11 z oněch 13 případů v srpnu roku 2015, kdy teploty dosahovaly hodnot 30 – 35 °C. Pro další analýzu tedy není hodnota 180 µg∙m–3 moc použitelná, protože se vyskytuje pouze velmi vzácně. Zvolil jsem proto koncentraci 150 µg∙m–3. Ta již byla např. v Tuřanech za roky 2010 – 2016 naměřena v téměř 1000 hodinách. Naproti tomu na dopravní lokalitě Brno – Zvonařka byla i hodnota 150 µg∙m–3 naměřena pouze v 6 případech za roky 2010 – 2016!

Jak tedy vypadá den, kdy koncentrace ozónu alespoň na 1 hodinu překročí hodnotu 150 µg∙m–3? Pro jednotlivé lokality Jihomoravského kraje, které měří ozón, to zobrazuje následující obrázek. Středový bod zobrazuje průměrnou hodnotu pro danou hodinu ve dnech s alespoň jednou hodinovou koncentrací přes 150 µg∙m–3. Svislé čáry pak zobrazují minimální a maximální nalezené koncentrace v danou hodinu v těchto dnech.

Z obrázku je patrné, že městské stanice v Brně se mírně liší od venkovských stanic, kde zejména v nočních a ranních hodinách nedochází k takovému poklesu. Na venkovských lokalitách zůstávají i přes noc relativně vysoké koncentrace ozónu – zřejmě proto, že lokality jsou „příliš čisté“ a ozón nemá s čím reagovat a „vyčerpat se“. Rovněž je patrné, že v maximech se koncentrace v poledních a odpoledních hodinách blíží až hodnotám okolo 200 µg∙m–3.

Když průměrné hodnoty (kuličky) z těchto grafů složíme do jednoho, získáme následující graf. Z toho je opět dobře patrný rozdíl v nočních a ranních hodinách, avšak od zhruba 9 hodin UTC (tedy 11 hodin SELČ – tyto hodnoty byly rozhodně naměřeny v létě) až do zhruba 17. hodiny UTC (19 SELČ) jsou koncentrace v průměru na všech lokalitách téměř totožné. Z toho vyplývá, že při těchto ozónových epizodách hraje prim meteorologie. Výrazně mohou koncentrace ovlivnit látky, se kterými ozón rychle reaguje – např. NO pocházející z dopravy. Protože dopravní lokalita Brno – Zvonařka překročila hodnotu 150 µg∙m–3 pouze 6 krát, nebyla do tohoto hodnocení zařazena.

Využiji toho, že se během „ozónových epizod nad 150“ přes den chovají lokality z hlediska ozónu podobně a následující grafy ukážu pouze pro Brno – Tuřany. 

Takže jak pak vypadá závislost koncentrací ozónu na teplotě? Statistické zpracování koncentrací, vyskytujících se při jednotlivých teplotách během těchto „ozónových epizod“, zobrazuje následující obrázek. Vyplývá z něj, že ke zlomu dochází zhruba mezi 28 a 30 °C, kdy s dalším nárůstem teploty znatelně narostou i koncentrace ozónu. Koncentrace kulminují kolem 34 a 35 °C, u vyšších teplot znatelně ubývá počet pozorování a výsledek může být zkreslen (36 °C bylo měřeno v 8 hodinách, 37 °C ve 2 a 38 °C pouze jednou).

Recipročně se lze podívat i na to, jaké teploty jsou potřebné pro dosáhnutí určité koncentrace ozónu. Z grafu vyplývá, že pro dosažení hodnoty koncentrace ozónu 150 µg∙m–3 se musí teplota minimálně pohybovat kolem 25 °C, střední hodnota výskytů je kolem 30 °C.

Pro dnešek je to vše, doufám, že jsem alespoň částečně osvětlil podmínky, které vedou k vysokým koncentracím ozónu. A na závěr trochu odlehčení …

Jak se bránit vysokým koncentracím ozónu? Na to je na jižní Moravě snadná odpověď. Ve sklípku! Je tam šero a chlad, a to nemá ozón rád. A když už tam přeci jen nějaká molekula ozónu, coby silného oxidačního činidla, pronikne … tak víno obsahuje antioxidanty 😉

Oštítkováno , ,

Okomentujte článek ...