O predpovediach kvality ovzdušia

Predpovede koncentrácií znečisťujúcich látok v ovzduší sú založené na chemicko-transportnom modelovaní znečisťujúcich látok v atmosfére. Pre tieto predpovede je kľúčové poznať emisie znečisťujúcich látok a podrobné predpovede meteorologických prvkov – akými sú najmä teplota, smer a rýchlosť vetra v jednotlivých vrstvách atmosféry a zrážky. Emisie, ktoré sú premenlivé v priestore a čase, sú v niektorých prípadoch vypočítané na základe nameraných údajov – takto sú dostupné dáta z veľmi veľkých zdrojov (komínov). Častejšie sa však počítajú na základe emisných faktorov zo špecifických činností a kvantifikácie ich aktivity (predpokladané dopravné toky, spotreba paliva pri kúrení, hnojenie pôdy atď.). Často poznáme z národných emisných inventúr len celkové množsto emisií za rok pre daný sektor a danú krajinu. V tomto prípade musíme emisie rozložiť priestorovo na základe predpokladaného rozloženia zdrojov, ktoré sa robí napríklad pomocou  priestorových dát o využívaní krajiny – orná pôda, zastavané územie, budovy fariem, priemyselné areály, atď.

Služba CAMS poskytuje takto rozložené emisie prakticky pre celé územie Európy. Časové rozloženie emisií taktiež treba odhadnúť – niektoré prevádzky, najmä veľké zdroje znečisťujúcich látok, pracujú takmer konštantne počas roka, iné zdroje – napríklad súvisiace s vykurovaním - len počas zimy. Autá majú v chladnom období tiež vyššie emisie najmä kvôli studeným štartom, hustota dopravy sa tiež mení počas dňa a týždňa . Časové rozloženie emisií sa teda v modeloch aproximuje priemerným predpokladaným denným a ročným profilom. V prípade lokálneho vykurovania sa počíta ročný profil (ako sa menia emisie počas dní v roku)  na základe priemernej dennej teploty (v chladnejších dňoch sa kúri viac) a denný profil uvažuje s dvoma maximami: ranným a večerným. 

Predpovede kvality ovzdušia sú silne závislé od kvality emisných vstupov. Predpovedaná koncentrácia sa nemusí zhodovať s nameranými údajmi v prípade ak emisný zdroj vo vstupných dátach nie je zahrnutý, má nesprávnu polohu, alebo jeho výdatnosť je v danom čase omnoho vyššia alebo nižšia oproti predpokladom. Ďalšiu neurčitosť do predpovedí vnáša neurčitosť predpovedaných meteorologických polí, najmä zrážok a teplotného zvrstvenia atmosféry, ktoré určuje stabilitu, a teda rozptylové podmienky atmosféry. Kvôli výpočtovej náročnosti chemicko-transportné modely počítajú s horizontálnym rozlíšením na úrovni niekoľkých kilometrov – jeho výstupmi sú teda priemerné koncentrácie v pomerne rozľahlej oblasti,  preto  model často výrazne podhodnocuje koncentrácie na území menších obcí a miest, alebo napríklad v blízkosti frekventovaných ciest. 

Predpovede kvality ovzdušia slúžia hlavne na určenie trendu koncentrácií znečisťujúcich látok (zlepšenie/zhoršenie kvality ovzdušia, približné určenie zdroja znečistenia (lokálne, cezhraničné, púštny prach), na určenie predpokladaných rozptylových podmienok a na smer šírenia znečisťujúcich látok.

Vďaka projektu CAMS National Collaboration Programme – Slovakia, sprístupňujeme na webe SHMÚ predpovede z dvoch modelov CMAQ a CAMS EÚ pre základné znečisťujúce látky PM10, PM2.5, O3 a NO2. Model CMAQ je prevádzkovaný na superpočítači HPC3 SHMÚ, a predpovede CAMS EÚ sú sťahované z Európskeho centra pre strednodobé predpovede počasia ECMWF. Výhodou modelu CMAQ je detailnejšie horizontálne rozlíšenie 2 km v porovnaní s 8 km rozlíšením  modelu CAMS. Na druhej strane, predpoveď CAMS EÚ je založená na mediáne z predpovedí 11 najmodernejších numerických modelov kvality ovzdušia vyvinutých v Európe, vďaka čomu sa eliminujú systematické a náhodné chyby jednotlivých modelov. Na SHMÚ obe predpovede vyhodnocujeme a pre model CMAQ priebežne aktualizujeme vstupné údaje (emisie, priestorové dáta).