Warunki meteorologiczne a jakość powietrza

Przegląd czynników klimatycznych mających wpływ na jakość powietrza w województwie śląskim (cz. 1)

Jakość powietrza zależy w znacznej mierze od wzajemnego oddziaływania dwóch czynników: emisji zanieczyszczeń i warunków meteorologicznych. Zespół zjawisk i procesów atmosferycznych charakterystycznych dla danego obszaru, kształtujących się pod wpływem jego właściwości fizycznych i geograficznych, określony na podstawie wyników wieloletnich obserwacji nosi nazwę klimatu. Klimat jest jednym z głównych komponentów środowiska przyrodniczego. Odgrywa on ważną rolę w funkcjonowaniu całego ekosystemu. W naturalnych warunkach klimat kształtowany jest przez grupę czynników radiacyjnych, wilgotnościowych i cyrkulacyjnych, modyfikowanych warunkami lokalnymi. Wszystkie one są wynikiem położenia geograficznego, tzn. szerokości geograficznej, wysokości nad poziom morza, odległości od mórz bądź lądów, usytuowania względem głównych struktur rzeźby kontynentów i rzeźby najbliższego otoczenia, fizycznego charakteru powierzchni terenu, oraz rodzaju i stopnia zanieczyszczeń powietrza na danym obszarze. Między jakością powietrza atmosferycznego a warunkami meteorologicznymi istnieje sprzężenie zwrotne. Warunki pogodowe determinują transport substancji w powietrzu atmosferycznym, a z kolei obecność zanieczyszczeń w atmosferze wpływa na pogodę i klimat. Emisja stanowi czynnik decydujący o wystąpieniu zanieczyszczenia, jednak jego stężenie w jednostce objętości powietrza jest przede wszystkim uzależnione od warunków meteorologicznych. Czynniki meteorologiczne mogą oddziaływać na zróżnicowanie stężenia zanieczyszczeń powietrza dwojako:

  • poprzez 'sterowanie' emisją,
  • poprzez wpływ na warunki rozprzestrzeniania zanieczyszczeń.

Pod pojęciem ‘sterowania’ emisją rozumiany jest wpływ warunków meteorologicznych, głównie termicznych, na długość i natężenie sezonu grzewczego, intensywność ruchu samochodowego, itp.
Wpływ czynników meteorologicznych na zróżnicowanie stężenia zanieczyszczeń wokół źródła emisji jest bezsporny. Ocenia się, że o wielkości zanieczyszczenia powietrza aż w 70% decydują warunki meteorologiczne. Warunki meteorologiczne w przyziemnej warstwie granicznej atmosfery zależą w dużej mierze od intensywności turbulencji w warstwie granicznej atmosfery. Pionową stratyfikację atmosfery charakteryzuje klasa stabilności atmosfery ( A-F - patrz rysunek), natomiast zasięg turbulencji opisuje wielkość określana jako wysokość warstwy mieszania. Spośród tych czynników meteorologicznych największe znaczenie ma prędkość i kierunek wiatru. Prędkość wiatru decyduje o tempie rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, natomiast kierunek wiatru odpowiada za trasę ich transportu. Dni z pogodą o charakterze insolacyjno-radiacyjnym (słonecznie w dzień i duże nocne wypromieniowanie ciepła z podłoża, słaby wiatr) sprzyjają koncentracji zanieczyszczeń zarówno związanych z emisją produktów spalania, jak pył zawieszony czy dwutlenek siarki, zwłaszcza w chłodnej połowie roku i nocą, jak też i zwiększonej koncentracji ozonu przyziemnego podczas dnia latem.

Zmienność warunków wentylacyjnych (klas stabilności) atmosfery w ciągu dnia. Kolory oznaczone literami A, B, C dobre warunki wentylacyjne, D obojętne, EF – złe warunki wentylacyjne.

Województwo śląskie o powierzchni 12 333 km2 (3,9% powierzchni kraju) i liczbie ludności około 4.5 mln mieszkańców, jest czternastym pod względem powierzchni, a drugim pod względem liczby ludności województwem w Polsce. Średnia gęstość zaludnienia 370 mieszkańców na km2, jest największa w kraju, przy średniej w Polsce 122 mieszkańców na km2. Województwo śląskie podzielone jest na 17 powiatów ziemskich i 19 grodzkich (miasta na prawach powiatu). Większa część województwa śląskiego położona jest na obszarach wyżynnych. Około 15% powierzchni zajmują tereny górskie (Beskidy), zaś pozostałą 1/4 obszaru województwa stanowią obniżenia terenu: Kotlina Raciborska, Równina Opolska, Kotlina Oświęcimska. Najwyższym punktem województwa śląskiego jest Pilsko 1557 m n.p.m. w Beskidzie Żywieckim, natomiast w dolinie Odry na północ od Raciborza teren obniża się do wysokości 180 m n.p.m.

Według jednej z bardziej znanych regionalizacji klimatycznych opracowanych przez Eugeniusza Romera województwo śląskie leży w zasięgu pięciu krain, należących do dwóch typów klimatycznych.

Północny i przyległy do niej fragment środkowej części województwa charakteryzuje się nieco wyższą średnią roczną temperaturą powietrza, wyższymi temperaturami stycznia i lipca, oraz mniejszą amplitudą średnich temperatur, a okres wegetacyjny jest dłuższy o kilka dni w porównaniu do pozostałego obszaru województwa śląskiego.

Południowy fragment środkowej części województwa jest zaliczany do typu klimatów podgórskich nizin i kotlin krainy sandomierskiej. Zaznaczają się tu wpływy kontynentalne, przejawiające się wzrostem amplitudy rocznej temperatury powietrza w kierunku wschodnim. Okres wegetacyjny wynosi tutaj średnio 210 dni. Strefy mezoklimatyczne nie mają wyraźnych granic i ulegają przesunięciu zależnie od aktualnych fluktuacji klimatu.

Zajmujące około 1/5 powierzchni województwa śląskiego obszary górskie i podgórskie cechują się największą, w stosunku do pozostałej części województwa, zmiennością klimatyczną, powodowaną przede wszystkim różnicami wysokości. Ten typ klimatu charakteryzuje się piętrowym przebiegiem podstawowych elementów klimatu (spadkiem średniej rocznej temperatury wraz z wysokością, wzrostem rocznych sum opadów atmosferycznych). W ślad za tymi zjawiskami wydatnie skraca się okres wegetacyjny, a w najwyższych partiach gór nie obserwuje się termicznego lata. Dla górskiej części województwa śląskiego miarodajny jest podział T.Hessa, który dla obszaru Beskidu Śląskiego i Żywieckiego wyróżnił pięć pięter klimatycznych:

  • umiarkowanie ciepłe, poniżej 700 m n.p.m., ze średnią roczną temperaturą powietrza wyższą od 6ºC,
  • umiarkowanie chłodne, od 700 do 1100 m n.p.m., ze średnią roczną temperaturą powietrza od 6 do 4ºC,
  • chłodne, od 1100 do 1400 m n.p.m., ze średnią roczną temperaturą od 4 do 2ºC,
  • bardzo chłodne, od 1400-1650 m n.p.m., ze średnią roczną temperaturą od 2 do 0ºC.

Poniżej przedstawiono warunki meteorologiczne dla stacji PSHM IMGW-PIB zlokalizowanych na terenie województwa śląskiego z okresu 30-letniego, jako najkrótszego okresu, z którego wyznacza się tak zwana normę klimatyczną, według Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO).

Średnie wieloletnie warunki termiczne z okresu 1981-2010 dla województwa śląskiego
Średnie wieloletnie warunki wiatrowe z okresu 1981-2010 dla województwa śląskiego
Średnie wieloletnie warunki opadowe z okresu 1981-2010 dla województwa śląskiego
Średnie wieloletnie usłonecznienie z okresu 1981-2010 dla województwa śląskiego

System prognoz powstał przy udziale finansowym Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Katowicach

© 2017 Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Katowicach. Wszystkie prawa zastrzeżone.