Nowe możliwości prognozowania jakości powietrza w Krakowie

W publikacji „Application of Doppler sodar in short-term forecasting of PM10 concentration in the air in Krakow (Poland)”, która ukazała się na łamach magazynu Atmospheric Measurement Techniques, opisano próbę wykorzystania danych uzyskanych z sodaru (detekcja i pomiar dźwięku) do krótkoterminowego prognozowania poziomów stężeń pyłu PM10 w Krakowie. Współautorami badań są dr Ewa Krajny i dr Leszek Ośródka z IMGW-PIB.

Do niedawna Kraków był jednym z najbardziej zanieczyszczonych miast w Europie Środkowej, jeśli chodzi o stężenia PM10. Dzięki intensywnym działaniom naprawczym, m.in. wprowadzeniu zakazu opalania budynków paliwem stałym oraz ograniczeniu ruchu samochodowego, sytuacja uległa znacznej poprawie. Niemniej z powodu niekorzystnego położenia topograficznego ograniczającego wentylację naturalną, Kraków jest nadal narażony na występowanie epizodów podwyższonego stężenia niebezpiecznych pyłów.

W artykule przedstawiono nowatorską metodę opracowywania krótkoterminowej prognozy jakości powietrza, wykorzystując w tym celu dane pomiarowe właściwości fizycznych atmosfery uzyskane za pomocą sodaru. Mowa o tzw. widmie, czyli zbiorze amplitud sygnału powracającego do odbiornika sodarowego w wyniku odbicia transmisji dźwięku o pojedynczej częstotliwości, który charakteryzuje się określonymi właściwościami w zależności od stanu fizycznego atmosfery.

Stwierdzono, że w niektórych przypadkach parametry spektralne przed wystąpieniem wysokich stężeń PM10 przyjmowały zbliżone wartości. Ta zależność umożliwiła opracowanie metody prognozowania tego typu sytuacji, opierającej się na analizie danych historycznych pod kątem warunków najbliższych atmosferze w momencie prognozowania. W kolejnym kroku zaproponowano trzy metody wykorzystania danych sodarowych opracowanych do predykcji pyłu PM10, porównując je z metodą bez użycia sodaru.

Wyniki badań zostały przetestowane na niezależnym materiale dotyczącym epizodów wysokich stężeń zanieczyszczeń, które wystąpiły w Krakowie w okresie od października 2021 r. do marca 2022 r. Jak wskazują autorzy, uzyskane wartości potwierdzają zasadność rozwijania modelu bazującego na danych sodarowych, m.in. z uwagi na szybkość i niski koszt przygotowania prognoz.

Ewa A. Krajny, Leszek Ośródka, Marek J. Wojtylak, 2024, Application of Doppler sodar in short-term forecasting of PM10 concentration in the air in Krakow (Poland), Atmospheric Measurement Techniques, 18 (7), 2451-2464, https://doi.org/10.5194/amt-17-2451-2024.