Pożary i rozprzestrzenianie się skażeń

Monitoring meteorologiczny atmosfery to poza tradycyjnymi pomiarami naziemnymi również sondowanie procesów, zjawisk i stanu atmosfery w pionowej kolumnie powietrza. Z wykorzystaniem wszystkich dostępnych narzędzi i nowoczesnych technologii. Efektywna osłona meteorologiczna Polski prowadzona przez IMGW-PIB uwzględnia również monitoring procesów transgranicznego transportu cząsteczek, które przedostają się do atmosfery w wyniku wielkoobszarowych pożarów czy wybuchów wulkanów.

Skala tych zjawisk i ich zasięg przestrzenny bywa zróżnicowany. Predykcja napływu zanieczyszczeń nad terytorium Polski może podlegać zmienności wraz z kolejnymi aktualizacjami modelu. Bez wątpienia jednak, nawet odległe lokalizacyjnie zdarzenia, mogą mieć wpływ na kształtowanie warunków pogodowych nad obszarem Europy Środkowej. Analiza sytuacji w obszarach turystycznych może być ponadto istotna z perspektywy planowania wypoczynku, stąd została uwzględniona w opracowaniach.

Na stronie prezentowane będą wybrane analizy z uwzględnieniem ich opisu oraz z wykorzystaniem wizualizacji: z systemu RIOT Centrum Modelowania Meteorologicznego, a także zobrazowań zarejestrowanych przez instrument pomiarowy VIIRS na satelitach Suomi-NPP i NOAA-20 oraz produktów opracowanych na podstawie zobrazowań zarejestrowanych przez instrument TROPOMI na satelicie Sentinel-5P, opracowanych przez Zakład Teledetekcji Satelitarnej Centrum Meteorologicznej Osłony Kraju.

Zapraszamy do śledzenia naszych relacji i predykcji modelu

Modelowanie dyspersji zanieczyszczeń:

Relacja czasowa:

Opracowanie: dr Joanna Wieczorek dr Andrzej Mazur, dr Grzegorz Duniec, IMGW-PIB CMM.

Po dwóch latach wyciszenia swoją aktywność ujawnił system wulkaniczny Reykjanes zlokalizowany na półwyspie o tej samej nazwie na Islandii.

W sobotę 11 listopada mieszkańcy miejscowości Grindavik, która położona jest zaledwie 3 km od miejsca ostatniej fali trzęsień ziemi, zostali przymusowo ewakuowani. Od północy w niedzielę w okolicach miasta zarejestrowano już około tysiąca trzęsień ziemi, a największe miało magnitudę 3.7 w skali Richtera.

Zdaniem wulkanologów, są one efektem gromadzenia się dużych ilości magmy pod skorupą Ziemi. Szybkość, z jaką się gromadzi, pozostają bez precedensu. Wielkości te są znacznie większe niż dotychczas widziane w okolicy półwyspu Reykjanes, wobec czego Grindavik może zostać doszczętnie zniszczone przez któryś z wulkanów dużego systemu. Obecne zwiastuny w postaci wstrząsów i powstawania szczelin, komentowanych już w światowych mediach, mogą świadczyć, że erupcja przewidywana jest w ciągu najbliższych kilku dni lub nawet godzin. Zwłaszcza, że magma znajduje się obecnie na bardzo małej głębokości. Ponieważ koniec powstałej przez uwolnienie gazów szczeliny sięga do morza, możliwa, aczkolwiek mniej prawdopodobna, jest też erupcja na dnie oceanu, która mogłaby spowodować powstanie ogromnej chmury pyłu.

W ostatnich latach na półwyspie miały miejsce trzy erupcje: w marcu 2021 r., sierpniu 2022 r. i lipcu 2023 r., a wszystkie miały miejsce na obszarach oddalonych od jakiejkolwiek infrastruktury i obszarów zamieszkałych. Przed erupcją w 2021 r. wulkan Fagradalsfjall był uśpiony przez osiem lat. Według wulkanologów nowy cykl wzmożonej aktywności może trwać kilka dekad lub stuleci.

Islandia położona jest na styku dwóch płyt kontynentalnych, na obszarze aktywnym wulkanicznie. W południowej części kraju znajduje się także wulkan Eyjafjallajökull, którego erupcja w 2010 roku rozpoczęła się pod koniec grudnia 2009 r. i również przejawiała się tysiącem trzęsień ziemi o sile 1–2 w skali Richtera. Ta aktywność sejsmiczna była spowodowana ciśnieniem powstałym podczas przemieszczania się magmy spod skorupy ziemskiej do komory wulkanicznej. Ostatecznie wulkan wybuchł – po raz pierwszy – 20 marca 2010 roku. Drugi wybuch, kilkunastokrotnie silniejszy, miał miejsce 14 kwietnia 2010, powodując m.in. zakłócenia w ruchu lotniczym oraz zawieszenie lotów i ostatecznie zamknięcie przestrzeni powietrznej nad większością państw europejskich na okres kilku tygodni.

Podobnie jak w roku 2010, erupcja wulkanu Fagradalsfjall bądź innego z systemu może potencjalnie mieć wpływ na sytuację nad Europą, w tym również nad polską przestrzenią powietrzną.

Na poniedziałkowym obrazie wskaźnika aerozolu absorbującego (AAI) na podstawie danych Metop/GOME-2 widać cos nad Islandią, natomiast nie nad obszarem systemu, więc być może innego pochodzenia. Dwutlenku siarki tam raczej nie było (nie został wykryty przez instrument IASI na satelitach Metop).

W kolejnych dniach nic nie zarejestrowano.

Kolejne tego typu zobrazowanie dostępne będzie dziś po południu.

 

Opracowanie: Łapeta B., Hajto M., Rutkowski A, IMGW-PIB Zakład Teledetekcji Satelitarnej

Animacja kompozycji Natural Color Enhanced (pseudo true color) zrobiona z danych METEOSAT:

Pierwszy i ostatni slot animacji w wersji oryginalnej i z naniesionymi strzałkami wskazującymi smugę:

Wskaźnik aerozolu absorbującego (AAI) wyznaczonego z danych TROPOMI dla 3 domen (Europa, świat i Europa Centralna):

Zawartość CO w kolumnie z danych IASI z 30 sierpnia Day (przeloty poranne) i Night (przeloty wieczorne):

Zawartość CO w kolumnie z TROPOMI:

Kompozycja true color z danych VIIRS z 12:35 w wersji oryginalnej i ze strzałkami wskazującymi na smugę:

Analiza sytuacji (opracowanie dr Grzegorz Duniec, IMGW-PIB CMM):


Nad Bałkanami i Europą południowo wschodnią zalega obszar podwyższonego ciśnienia, w którym znajdują się dwa ośrodki antycyklonalne. Nad Płw. Azji Mniejszej ukształtował się płytki niż z ośrodkiem 1006 hPa. Analizowane układy baryczne są niskimi układami barycznymi. 

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB925 (750 m).

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB900 (1000 m).

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB850 (1,5 km).

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB700 (3 km).

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB500 (5,5 km).

Symulacja kierunku przepływu mas powietrza na poziomie TB300 (9 km).

Aktualna cyrkulacja atmosfery zapewnia w całym przekroju troposfery przepływ mas powietrza  w kierunku południowo zachodnim. 

Cyrkulacja mas powietrza na poziomie TB500. 

Cyrkulacja mas powietrza na poziomie TB700.

Cyrkulacja mas powietrza na poziomie TB850.

Nad Grecją powinny rozbudowywać się chmury Cb  oraz powinny występować opady deszczu oraz burze. Jeżeli do powyższego obszaru dotrą produkty kondensacji mogą one zostać częściowo usunięte w wyniku tzw. wet deposition. 

Z analizy pola prędkości pionowej wynika, że występują obszaru ruchów powietrza w kierunku podłoża, zatem część produktów spalania, które zalegają w dolnej części troposfery, zostanie usunięta w wyniku tzw. dry deposition.

 

Zobrazowania RGB True Color (w barwach prawdziwych) na podstawie danych satelitarnych NOAA-20/VIIRS z 25 sierpnia 2023 r., na których możemy zobaczyć dymy z pożarów. Dodatkowo zaznaczono położenie aktywnych pożarów. 

Zobrazowania RGB Fire Temperature na podstawie danych satelitarnych Suomi-NPP/VIIRS z 25 sierpnia 2023 r.. Piksele, w których prawdopodobnie jest pożar zaznaczone są kolorami od czerwonego po żółty. Kolor niesie informację o temperaturze pożaru: czerwony – niska, żółty – najwyższa.

 

Zobrazowania RGB True Color (w barwach prawdziwych) na podstawie danych satelitarnych NOAA-20/VIIRS z 24 sierpnia 2023 r., na których możemy zobaczyć dymy z pożarów. Dodatkowo zaznaczono położenie aktywnych pożarów. 
Zobrazowania RGB Fire Temperature na podstawie danych satelitarnych Suomi-NPP/VIIRS z 24 sierpnia 2023 r.. Piksele, w których prawdopodobnie jest pożar zaznaczone są kolorami od czerwonego po żółty. Kolor niesie informację o temperaturze pożaru: czerwony – niska, żółty – najwyższa.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Zobrazowania RGB True Color (w barwach prawdziwych) na podstawie danych satelitarnych NOAA-20/VIIRS z 23 sierpnia 2023 r., na których możemy zobaczyć dymy z pożarów. Dodatkowo zaznaczono położenie aktywnych pożarów. 
Zobrazowania RGB Fire Temperature na podstawie danych satelitarnych Suomi-NPP/VIIRS z 23 sierpnia 2023 r.. Piksele, w których prawdopodobnie jest pożar zaznaczone są kolorami od czerwonego po żółty. Kolor niesie informację o temperaturze pożaru: czerwony – niska, żółty – najwyższa.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.
Produkty satelitarne opracowane na podstawie danych pomiarowych Sentinel-5P/TROPOMI, na których widoczne jest spowodowane pożarami zanieczyszczenie atmosfery pyłem, tlenkiem węgla oraz dwutlenkiem azotu.

TROPOMI:

Opracowanie: Monika Hajto, IMGW-PIB CMOK.

    1. Wskaźnik aerozolu absorbującego (AAI) jest jakościowym wskaźnikiem obecności w atmosferze (na różnych wysokościach) warstw aerozolu o właściwościach pochłaniających promieniowanie. Aerozol absorbujący może pochodzić z pyłu pochodzenia pustynnego, z pożarów lub erupcji wulkanów.
    2. Zawartość CO w kolumnie atmosfery wskazuje na ilościową obecność w całej atmosferze jednego z głównych produktów spalania materii organicznej, tj. tlenku węgla, który pozostaje w atmosferze do kilku miesięcy, po czym utlenia się do dwutlenku węgla (CO2), który przebywa w atmosferze przez ok. 5 lat.
    3. Zawartość NO2 w kolumnie troposfery wskazuje na ilościową obecność w najniższej warstwie atmosfery podstawowego produktu spalania w wysokiej temperaturze (utlenienie azotu atmosferycznego), który pozostaje w atmosferze co najwyżej kilkanaście godzin.

 

Detekcja pożarów z wykorzystaniem danych satelitarnych

Opracowanie: dr Bożena Łapeta, IMGW-PIB CMOK

Pożary terenów naturalnych są częstym, ale trudno przewidywalnym zjawiskiem, które odgrywa ważną rolę w cyklu biochemicznym Ziemi. Chociaż w wielu ekosystemach naturalne pożary stanowią istotny element cyklu zmian, jednak w większości przypadków stanowią one zagrożenie dla życia i infrastruktury oraz mogą prowadzić do wzrostu stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze oraz do pogorszenia jakości powietrza, a co za tym idzie – zdrowia ludzi. Czytaj dalej w #AkademiaCMM.

 


Opis systemu informacji o skutkach uwolnienia do atmosfery substancji niebezpiecznych – RIOT 

Opracowanie: dr Andrzej Mazur, IMGW-PIB CMM.

System RIOT – „Pierścień zagrożeń” (ang. RIng Of Threats) w założeniu ma być wsparciem przy określeniu reakcji na wystąpienie potencjalnego niebezpieczeństwa dla Polski, związanego z zagrożeniami o podłożu antropogenicznym, będącego przede wszystkim skutkiem wystąpienia incydentów w elektrowniach jądrowych w krajach sąsiednich jak również innych katastrof czy awarii o charakterze incydentów emisyjnych substancji toksycznych. W praktyce system może być wykorzystywany do symulacji i prognoz rozprzestrzeniania się dowolnego typu zanieczyszczeń (skażeń), takich jak np. produkty erupcji wulkanów, dla oszacowania ich wpływu na szeroko pojęte bezpieczeństwo transportu, przede wszystkim transportu lotniczego.  

Głównym zadaniem systemu jest podniesienie poziomu bezpieczeństwa Polski w kontekście instalacji nuklearnych znajdujących się w krajach sąsiednich. Dodatkowo, wyniki pracy systemu powinny wpływać na zwiększenie bezpieczeństwa i płynności ruchu lotniczego nad Polską w przypadku wybuchów wulkanów, które mogą spowodować wprowadzenie okresowego zakazu lotów nad częścią lub nad całym obszarem Polski. Celem systemu jest również dostarczenie do potencjalnego odbiorcy (agendy rządowe, media etc.) informacji o stanie powietrza w przypadku uwolnienia do atmosfery skażeń promieniotwórczych lub innych zanieczyszczeń. W ogólnym przypadku system może być wykorzystany do przygotowania prognozy skutków wielu incydentów i awarii in statu nascendi, takich, jak intensywne pożary lasu czy wypadki komunikacyjne połączone z emisją substancji toksycznych. 

System działa wg poniższego schematu: 

  • pobranie informacji o incydencie (współrzędne geograficzne, w miarę możliwości wielkość uwolnienia), 
  • pobranie wejściowych danych meteorologicznych, przygotowywanych na bieżący dzień/godzinę (w horyzoncie czasowym do 120 godzin do przodu), 
  • wstępne przetworzenie ich do postaci i formatu wymaganego przez moduł obliczeniowy, 
  • wykonanie symulacji dyspersji skażenia – substancji promieniotwórczej czy toksycznej w opisie polowym (eulerowskim) i trajektorii (lagranżowskim), 
  • przetworzenie wyników do wcześniej uzgodnionej postaci graficznej, 
  • wysłanie wyników na serwery wybranych użytkowników. 

Podstawowe pola – wyniki obliczeń – uzyskiwane jako rezultat pracy systemu, to stężenie średnie (uśrednione po całym okresie obliczeń i po profilu pionowym, ozn. acnc) oraz stężenia chwilowe przy powierzchni (ozn. ccnc) i stężenie chwilowe, uśrednione po profilu pionowym (ozn. scnc). Oprócz tego uzyskiwane są trajektorie cząstek skażeń, czyli linie, po których poruszałyby się skażenia, emitowane na zadanej wysokości nad źródłem (ozn. traject). 

Obecnie możliwe są trzy podstawowe obszary obliczeniowe (domeny) o różnej powierzchni, w których wykonywane są obliczenia w różnej rozdzielczości przestrzennej. Największa domena – atlantycka – obejmuje całą Europę od Uralu po Grenlandię i północną Kanadę, północny i środkowy Atlantyk, oraz północną część Afryki i półwyspu Arabskiego (rys.1a) w rozdzielczości 25km. Pośrednia, europejska, to Europa Centralna i Zachodnia po Wyspy Brytyjskie i część półwyspu Iberyjskiego, od południowej części Skandynawii po północną część półwyspów Apenińskiego i Bałkańskiego (Rys. 1b), w rozdzielczości 14km. Wreszcie najmniejsza domena obejmuje Polskę i częściowe obszary państw sąsiadujących (Rys. 1c), , w rozdzielczości 2,8km. Horyzont czasowy dla tych domen to odpowiednio 120, 78 i 48 godzin. 

Rys.1 Domeny obliczeniowe systemu RIOT. (a) atlantycka (b) europejska i (c) polska. 

System przygotowany został na podst. założeń opisanych w pracy „Ocena zagrożenia Polski przez skażenia promieniotwórcze w świetle możliwości oddziaływania istniejących i planowanych elektrowni jądrowych”, autor: A. Mazur, wyd. Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego (Warszawa), ISBN 9788375839746, https://books.google.pl/books?id=0rJSzgEACAAJ, 2020. 

Opracowanie pod kierunkiem prof.  Mariusza J. Figurskiego, przez zespół w składzie: Andrzej Mazur, Grzegorz Duniec, Joanna Wieczorek, Łapeta Bożena, Hajto Monika, Rutkowski Artur, Marcin Grzelczyk.

UDOSTĘPNIJ STRONĘ