Vývoj v SR

Celkový ozón a slnečné ultrafialové žiarenie na slovenskU

Monitoring a spravodajstvo celkového ozónu a slnečného ultrafialového (UV) žiarenia zabezpečuje SHMÚ na základe Zákona o ochrane ozónovej vrstvy Zeme č. 76/1998 Zb. a z. 321/2012 Zb. O ochrane ozónovej vrstvy Zeme a o zmene a doplnení niektorých zákonov

Merania a ich prezentácia verejnosti​

Celkový atmosférický ozón nad územím Slovenska sa meria v Aerologickom a radiačnom centre SHMÚ v Gánovciach pri Poprade (49,03 S z. š.; 20,32 V z. d.; 706 m n. m.) pomocou Brewerových  ozónových spektrofotometrov MKIV od r.1993 a MKIII od r. 2014. Stanica Poprad-Gánovce je súčasťou globálneho ozónového pozorovacieho systému (GO3OS), ktorý patrí k systému Globálneho monitoringu atmosféry (GAW) Svetovej meteorologickej organizácie (WMO).
 
Na internetovej stránke SHMÚ je prezentovaná nameraná hodnota celkového  ozónu pre každý deň,  jej odchýlka od normálu za obdobie 1962 – 1990 a krátkodobá predpoveď. Keďže merania celkového ozónu v SR začali až v roku 1993, ako normálové sa používajú údaje z najbližšej stanice s dlhodobým radom  meraní celkového ozónu (aj z obdobia pred poškodením ozónovej vrstvy Zeme) zo Solárneho a ozónového observatória  ČHMÚ v Hradci Králové (Kalvová a Dubrovský, 1995).

Pomocou Brewerových ozónových spektrofotometrov sa získavajú aj spektrá globálneho slnečného ultrafialového žiarenia. Zo spektrálnych údajov sa použitím akčného spektra pre erytém (sčervenanie, zápal) ľudskej kože (CIE, 1987) určujú tiež integrálne hodnoty globálneho slnečného erytémového UV žiarenia a slnečný UV index (UVI).   Brewerove ozónové spektrofotometre sú pravidelne kalibrované porovnaním so svetovým cestovným etalónom a referenčnými externými lampami. 

Monitoring slnečného UV žiarenia je zabezpečený aj prostredníctvom  meraní širokopásmovými UV rádiometrami. Relatívna spektrálna citlivosť týchto prístrojov je podobná akčnému spektru pre erytém ľudskej kože (CIE, 1987).  Výstupom z meraní týmito prístrojmi je globálne  slnečné erytémové UV žiarenie a slnečný UV index. Údaje globálneho slnečného erytémového UV žiarenia sú vzorkované  každých  5 s. Z nich sú vypočítané sumy (dávky) tohto žiarenia za zvolené časové obdobie. Kontrola stability UV rádiometrov sa vykonáva ročne porovnaním s referenčným prístrojom  kalibrovaným vo svetovom radiačnom centre WRC PMO Davos. Prehľad umiestnenia týchto prístrojov je  v tab.1. 
 

Tabuľka 1. Prehľad staníc s UV rádiometrami v staničnej sieti SHMÚ
Stanica WMO indikatív/ súradnice Prístroj Obdobie merania
Bratislava-Koliba 11813 / 48,17 S z. š., 17,10 V z. d., 287 m n. m. SL 501 1997 –
Hurbanovo 11858 / 47,87 S z. š., 18,19 V z. d., 115 m n. m. SL 501A 2016 –
Banská Bystrica 11898 / 48,73 S z. š., 19,12 V z. d., 427 m n. m. KZ UV S-E-T 2014 –
Poprad-Gánovce 11952 / 49,03 S z. š., 20,32 V z. d., 706 m n. m. SL 501A
KZ UV S-E-T
1999 –
2014 –
Trebišov-Milhostov 11978 / 48,66 S z. š., 21,72 V z. d., 105 m n. m. KZ UV S-E-T 2009 –

Slnečné ultrafialové žiarenie je podľa odporúčaní Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) prezentované pre verejnosť prostredníctvom slnečného UV indexu odvodeného z meraní globálneho erytémového UV žiarenia. Na internetovej stránke sú prezentované 15-minútové priemery a hodinové maximá UVI z meraní pomocou UV rádiometrov na piatich staniciach, ako aj  krátkodobá predpoveď slnečného UVI pre rôzne podmienky oblačnosti a vybrané nadmorské výšky  v období od 1. apríla do 30. septembra.

Informácia o stave ozónovej vrstvy a slnečnom UVI je denne poskytovaná obyvateľstvu Slovenskej republiky nielen prostredníctvom  internetovej stránky SHMÚ, ale aj správami pre tlačové agentúry (TASR) a siete mobilných operátorov.

Merania Brewerovými spektrofotometrami sa pravidelne odosielajú do Svetového dátového centra pre ozón a slnečné UV žiarenie (WOUDC) v Kanade, do ozónového mapového centra WMO v Grécku a do európskej databázy EUBREWNET. Spektrálne merania globálneho slnečného UV žiarenia sú zasielané aj do európskej databázy slnečného UV žiarenia EUVDB.

​Výsledky meraní

Celkový ozón 

Ročné priemery celkového ozónu v Gánovciach (obr. 1) nevykazujú za obdobie meraní od roku 1994 štatisticky významný trend. Ich hodnoty sú v rozmedzí od 317 do 347 Dobsonových jednotiek (DU). Priemerná hodnota celkového ozónu za obdobie 1994 – 2021  je 327,4 DU.
 

 Obrázok 1. Priemerné ročné hodnoty celkového ozónu v Gánovciach za obdobie 1994 – 2021.
 Obrázok 1. Priemerné ročné hodnoty celkového ozónu v Gánovciach za obdobie 1994 – 2021
 
 
 
Obrázok 2. Priemerné ročné relatívne odchýlky celkového ozónu v Poprade-Gánovciach od normálu 1962 - 1990 v %.
Obrázok 2. Priemerné ročné relatívne odchýlky celkového ozónu v Poprade-Gánovciach od normálu 1962 - 1990 v %

Merané hodnoty celkového ozónu boli za sledované obdobie 1994 – 2021 v porovnaní s normálom v priemere o 3% nižšie. Iba v roku 2010 ročný priemer presiahol normál o 2,7% (obr. 2). Najnižšie priemerné ročné hodnoty, kedy priemerná ročná odchýlka od normálu dosiahla približne -6%,  boli namerané v rokoch 1995 a 2011 po extrémne studených  zimách v stratosfére arktickej oblasti.  

 
Tabuľka 2. Priemerné mesačné hodnoty celkového ozónu a relatívne odchýlky od normálu za obdobie 1994 – 2021
Mesiac 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Priemer
(DU)
340 362 368 365 352 334 323 307 295 283 291 311
Odchýlka
(%)
-0,4 -1,9 -3,6 -5,4 -5,8 -6,5 -5,0 -4,8 -2,0 -1,5 0,8 0,4

Mesačné priemery celkového ozónu ukazujú jeho ročný chod s maximom v marci a minimom v októbri. Hodnoty celkového ozónu sa v mesačnom priemere nelíšia od normálu o viac ako 1% od novembra do januára. V jarných a letných mesiacoch je  priemerný mesačný deficit  celkového ozónu oproti normálu v rozsahu -3,6% až -6,5%, s najnižšou hodnotou v júni, kedy slnko kulminuje pri najväčšej výške a na zemský povrch dopadá najviac slnečného žiarenia. Za celé sledované obdobie 1994 – 2021 v mesiacoch  máj – júl mesačné priemery nedosiali hodnoty normálu. Najväčší priemerný mesačný deficit bol v apríli 2011, keď mesačná relatívna odchýlka dosiahla -15%. Najväčšie nadnormálne mesačné priemery boli namerané v zimných mesiacoch. V decembri 2010 priemerná mesačná odchýlka od normálu dosiahla  až +12%. 

Za extrémne nízke sú (aj v rámci ozónového spravodajstva) považované  hodnoty celkového ozónu nižšie o viac ako 20% oproti normálu. Vyskytujú sa nielen v spojení s presunom stratosférických vzduchových hmôt chudobných na ozón z vyšších zemepisných šírok do našej oblasti po skončení veľmi studených arktických  polárnych zím (najmä v marci – apríli), ale taktiež ako krátkodobé epizódy v spojení s  dynamickými podmienkami v atmosfére priaznivými pre výskyt extrémne nízkych hodnôt celkového ozónu (celoročne). Najvýraznejší denný deficit celkového ozónu -38,3 % bol nameraný 1. 1. 1998, kedy priemerný denný celkový ozón predstavoval iba 201 DU, čo je najnižší nameraný denný priemer u nás. Podobne vo februári 2008 sa vyskytlo niekoľko dní s deficitom celkového ozónu presahujúcim 30% (22. 2. 2008 pri dennom priemere celkového ozónu 243 DU bola relatívna odchýlka oproti  normálu - 35,1%). Najväčšia kladná denná relatívna odchýlka od normálu 36,6% bola nameraná 30. 1. 2015 (488 DU). Najvyššia denná hodnota celkového ozónu 506 DU bola nameraná 24. 2.1999. 

 

Celkový ozón v roku 2021

V r. 2021 bol celkový ozón v Gánovciach oproti normálu nižší v priemere o 1,7% (obr. 2). Priemerná ročná hodnota celkového ozónu bola v tomto roku 331,7 DU (obr. 1).

Najnižšie hodnoty priemernej mesačnej relatívnej odchýlky celkového ozónu od normálu v rozsahu od -5,1% (máj) do -8,6% (júl) boli namerané v mesiacoch máj až júl (tab. 3, obr. 3). Deficit celkového ozónu v porovnaní s normálom bol zistený pre všetky mesiace okrem apríla, novembra a decembra. 

Dni, kedy boli denné priemery  celkového ozónu oproti normálu nižšie o viac ako 20% sa vyskytovali  koncom februára (5 dní) a začiatkom marca (1 deň) (tab. 3, obr. 3). 

 

Obrázok  3. Denné priemery celkového ozónu (modrá čiara) v DU, jeho odchýlky od normálu 1962 – 1990 (zelená čiara) v roku 2021 a normálové hodnoty (červená čiara).
Obrázok  3. Denné priemery celkového ozónu (modrá čiara) v DU, jeho odchýlky od normálu 1962 – 1990 (zelená čiara) v roku 2021 a normálové hodnoty (červená čiara)

Tabuľka 3. Priemerné denné hodnoty celkového ozónu O3 v DU, odchýlky od normálu dO3 v %,  mesačné priemery AVG, mesačné štandardné odchýlky od priemeru STDEV, mesačné maximá MAX a minimá MIN v roku 2021. Záporná odchýlka od normálu predstavuje situáciu s nižšou hodnotou celkového ozónu oproti normálu. Červenou sú vyznačené relatívne odchýlky od normálu -20% a  menej.
 
Tabuľka 3. Priemerné denné hodnoty celkového ozónu O3 v DU, odchýlky od normálu O3 v %,  mesačné priemery AVG, mesačné štandardné odchýlky od priemeru STDEV, mesačné maximá MAX a minimá MIN v roku 2021. Záporná odchýlka od normálu predstavuje situáciu s nižšou hodnotou celkového ozónu oproti normálu. Červenou sú vyznačené relatívne odchýlky od normálu -20% a  menej.
 
​ 

Slnečné erytémové UV žiarenie a UV index

Slnečné erytémové UV žiarenie a UV index v danej lokalite ovplyvňujú okrem premenlivosti celkového ozónu aj ďalšie faktory, najmä výška slnka, oblačnosť, ale aj prítomnosť snehovej pokrývky a aerosól. Najdlhšie rady meraní slnečného erytémového UV žiarenia pomocou UV rádiometrov sú zo staníc Bratislava a Poprad-Gánovce (obr. 4). 
 
Obrázok 4. Ročné sumy slnečného erytémového UV žiarenia v Bratislave (BRA) a v Gánovciach (GAN) od r. 2000
Obrázok 4. Ročné sumy slnečného erytémového UV žiarenia v Bratislave (BRA) a v Gánovciach (GAN) od r. 2000

Najnižšie ročné sumy boli merané v rokoch 2001, 2010 a 2014 (obr. 4 a 5), pri podpriemerných sumách slnečného globálneho žiarenia a podpriemerných alebo nadpriemerných (2010) hodnotách celkového ozónu. Naopak, najvyššie ročné sumy  boli namerané pri nadpriemerných sumách globálneho žiarenia (v r. 2011, 2017, 2019, 2021) a nízkych hodnotách celkového ozónu (najmä 2011, 2020).
 
Obrázok 5. Relatívne odchýlky ročných súm slnečného svitu (SD), globálneho žiarenia (GLO),  slnečného erytémového UV žiarenia meraného UV rádiometrami SL (UV) od ročného priemeru  za obdobie 2000 – 2019 v Bratislave (hore) a v Gánovciach (dolu) a relatívne odchýlky ročných priemerov celkového ozónu (OZÓN) v Gánovciach od normálu
Obrázok 5. Relatívne odchýlky ročných súm slnečného svitu (SD), globálneho žiarenia (GLO),  slnečného erytémového UV žiarenia meraného UV rádiometrami SL (UV) od ročného priemeru  za obdobie 2000 – 2019 v Bratislave (hore) a v Gánovciach (dolu) a relatívne odchýlky ročných priemerov celkového ozónu (OZÓN) v Gánovciach od normálu
Obrázok 5. Relatívne odchýlky ročných súm slnečného svitu (SD), globálneho žiarenia (GLO),  slnečného erytémového UV žiarenia meraného UV rádiometrami SL (UV) od ročného priemeru  za obdobie 2000 – 2019 v Bratislave (hore) a v Gánovciach (dolu) a relatívne odchýlky ročných priemerov celkového ozónu (OZÓN) v Gánovciach od normálu.
 

Slnečné erytémové UV žiarenie a UVI v roku 2021

Ročná suma UV žiarenia s erytémovým účinkom bola v roku 2021 najvyššia od roku  2000 v Bratislave aj v Gánovciach (obr. 4). V porovnaní s ročným priemerom za obdobie 2000 – 2019 boli v Bratislave a v Gánovciach o 12% vyššie ročné sumy. Rekordne vysoká mesačná suma bola nameraná júni pri nízkych hodnotách celkového ozónu a pri slnečnom počasí (tab. 4).  V tomto mesiaci bola v Gánovciach nameraná o 34% a v Bratislave o 28% vyššia dávka tohto žiarenia oproti priemeru za obdobie 2000 – 2019.  Nadpriemerné mesačné sumy boli taktiež merané v júli, v jesenných a zimných mesiacoch (tab. 4).
 
Tabuľka 4. Mesačné sumy slnečného erytémového UV žiarenia  a mesačné relatívne odchýlky od priemeru za obdobie 2000 – 2019 v Bratislave  (hore) a v Gánovciach (dolu) v roku 2021
Bratislava

Gánovce
 

Priebeh maximálnych hodinových priemerov UVI pre stanice Bratislava a Gánovce v roku 2021 je na obr. 6.

 
 
Obrázok 6. Maximálne hodinové priemery UVI v Bratislave (hore) za obdobie 1997 – 2020 a v Gánovciach (dolu) za obdobie 1999 – 2020 (modrá značka) a v roku 2021 (červené značky), vyjadrené vzhľadom na zhladený MEDIÁN (medián predstavuje limit, pri ktorom sa vyššie aj nižšie hodnoty ako medián vyskytujú s rovnakou pravdepodobnosťou 50%) a vybrané percentily P90, P75, P25 a P10 (pravdepodobnosť, že daný údaj prekročí hodnotu P90, je 10%, P75 je 25%,  pravdepodobnosť, že daný údaj bude menší ako hodnota P25, je 25% a  P10 je 10%). Štatistické charakteristiky sú za obdobie 2000 – 2019. V grafe sú vyznačené limity intervalov UVI, pre ktoré WHO odporúča príslušný stupeň ochrany pred slnečným UV žiarením.
Obrázok 6. Maximálne hodinové priemery UVI v Bratislave (hore) za obdobie 1997 – 2020 a v Gánovciach (dolu) za obdobie 1999 – 2020 (modrá značka) a v roku 2021 (červené značky), vyjadrené vzhľadom na zhladený MEDIÁN (medián predstavuje limit, pri ktorom sa vyššie aj nižšie hodnoty ako medián vyskytujú s rovnakou pravdepodobnosťou 50%) a vybrané percentily P90, P75, P25 a P10 (pravdepodobnosť, že daný údaj prekročí hodnotu P90, je 10%, P75 je 25%,  pravdepodobnosť, že daný údaj bude menší ako hodnota P25, je 25% a  P10 je 10%). Štatistické charakteristiky sú za obdobie 2000 – 2019. V grafe sú vyznačené limity intervalov UVI, pre ktoré WHO odporúča príslušný stupeň ochrany pred slnečným UV žiarením.

Na obr. 6 sú zreteľne vidieť obdobia, kedy pri slnečnom počasí maximálne hodinové priemery UVI presahujú percentil P95. Jedná sa najmä o koniec februára kedy boli počas niekoľkých dní s extrémne nízkym ozónom prekonané rekordné hodnoty UVI pri hodnotách UVI>2. Extrémne vysoké hodnoty boli počas niekoľkých dní merané aj v období od júna do začiatku augusta. Ročné maximá UVI boli merané koncom júna a začiatkom júla. Najväčší hodinový priemer UVI bol nameraný v Bratislave  23.6.2021,  kedy pri priemernom dennom celkovom zóne  299 DU (-15% oproti normálu) UVI dosiahol hodnotu 8,2. V Poprade-Gánovciach bol najväčší hodinový priemer UVI nameraný 7.7.2021 pri priemernom dennom celkovom zóne  298 DU (-13% oproti normálu), kedy UVI prekročil hodnotu 8,7.  

 
Obrázok 7. Merania UVI v Poprade-Gánovciach pomocou Brewerových spektrofotometrov (MKIV BR097, MKIII BR225)  najbližšie k miestnemu poludniu (sivé značky), maximálne hodnoty pre daný deň (červené štvorce spojené sivou čiarou) a údaje z roku 2021 (červené kruhy). Červenou čiarou je vyznačený zhladený denný priemer. V grafe sú vyznačené limity intervalov UVI, pre ktoré WHO odporúča príslušný stupeň ochrany pred slnečným UV žiarením.
Obrázok 7. Merania UVI v Poprade-Gánovciach pomocou Brewerových spektrofotometrov (MKIV BR097, MKIII BR225)  najbližšie k miestnemu poludniu (sivé značky), maximálne hodnoty pre daný deň (červené štvorce spojené sivou čiarou) a údaje z roku 2021 (červené kruhy). Červenou čiarou je vyznačený zhladený denný priemer. V grafe sú vyznačené limity intervalov UVI, pre ktoré WHO odporúča príslušný stupeň ochrany pred slnečným UV žiarením.

28. 6. 2021 (pri priemernom dennom celkovom ozóne 298 DU, čo je -11% oproti normálu) bolo Brewerovým spektrofotometrom MKIV BR097 namerané ročné maximum UVI 7,4 (obr. 7). Kalibrácia prístroja v auguste 2021 však ukázala pokles spektrálnej citlivosti prístroja o približne 5%, s čím súvisí, v porovnaní s meraniami pomocou UV rádiometrov, nízka nameraná hodnota ročného maxima slnečného UVI. 


 

Referencie

Kalvová, J., Dubrovský, M., Assessment of the normality of total ozone daily averages. Met. zprávy, 48, pp. 9–17, 1995.
Atmosphere,125, e2020JD033271. https://doi.org/10.1029/2020JD033271

McKinlay, A. F. and B. L. Diffey,  A reference action spectrum for ultraviolet induced erythema in human skin. CIE J.6, 17–22, 1987.