Aktuális

A projekt keretében elért eredmények: 

A kialakított számítógépes platformon megtörtént a WRF (Weather Research and Forecast) mezoskálájú modell újabb verziójának installálása, illetve a modell futtatásához szükséges meteorológiai-informatikai rendszer kialakítása. A munkaszakasz eredményeként az OMSZ mérései, valamint az ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) által szolgáltatott peremfeltételek alapján a WRF modell napi négy alkalommal készít részletes operatív előrejelzéseket, amely mindenki számára hozzáférhető módon megjelenik az OMSZ honlapján (https://www.met.hu/idojaras/elorejelzes/modellek/WRF/), illetve a részletes számítási eredmények valós időben hozzáférhetőek az OMSZ publikus adattárában. (https://www.met.hu/omsz/tevekenysegek/adattar/).

A Pannon Egyetem 3 új, a köd paramétereinek mérésére szolgáló műszer beszerzésével – az országban elsőként –, azok adatainak kiértékelésével a modell validásáláshoz szükséges bemenő adatokat szolgáltatta.

A fenti alapokra épül a projekt több alprogramja:

1.) A kialakított számítógépes platformon megvalósult a CHIMERE kémiai transzport modell újabb verziójának installálása is. A kémiai transzport modell számára a WRF által számított mezői biztosítják a meteorológiai meghajtást. A kémiai transzport modell segítségével a légszennyezőanyagok légköri koncentrációját jelezzük előre. A modell számítási eredményei az OMSZ már említett publikus adattárából letölthetők, valamint grafikus formában az OMSZ honlapján elérhetőek az érdeklődők számára: (https://legszennyezettseg.met.hu/modellezes/terkepes).

2.) A kémiai transzport modell meteorológiai input adatokra való érzékenységi vizsgálata is megtörtént, amely tudományos publikációban még ez év végén az Időjárás angol nyelvű szakfolyóiratban fog megjelenni (Zita Ferenczi, Emese Homolya, Krisztina Lázár, Anita Tóth: Effect of the uncertainty in meteorology on air quality model predictions, Időjárás 2021). Ennek a vizsgálatnak a volt a célja, hogy meghatározásra kerüljenek azok a meteorológiai paraméterek, amelyek pontossága kulcsszerepet játszik a légszennyezőanyagok légköri koncentrációjára vonatkozó előrejelzésben. A kémiai transzport modell eredményeinek értelmezéséhez, a légkörben lezajló fizikai-kémiai folyamatok jobb megértéséhez végzett statisztikai vizsgálat eredményei az Aerosol and Air Quality and Research, open acces folyóiratban jelent meg (Ferenczi, Z., Imre, K., Lakatos, M., Molnár, Á., Bozó, L., Homolya, E., Gelencsér, A. (2021). Long-term Characterization of Urban PM10 in Hungary. Aerosol Air Qual. Res. 21, 210048.).

A project része volt a WRF modell egyes szegmenseinek, illetve bemenő adatainak a hazai természeti állapotokhoz történő adaptálása, amely az alábbiakat foglalta magába:

• Az aeroszol részecskék szerepének vizsgálata a ködképződésben. Ennek során a ködképződést előidéző felhőfizikai folyamatokat legrészleteseben leíró Thompson séma került továbbfejlesztésre. A mikrofizikai parametrizációs sémák, így a WRF-be beépített Thompson séma is, jellemzően a felhőkben lejátszódó folyamatok modellezésére lettek kifejlesztve, így a köd kialakulását és fejlődését csak pontatlanul tudják előrejelezni. A Thompson séma általunk továbbfejlesztett változatában már sokkal pontosabban tudjuk meghatározni a ködöt alkotó vízcseppek koncentrációját, és a köd fejlődését döntően befolyásoló sugárzási folyamatok hatását. Az új modellel jelenleg esettanulmányokat végzünk, az eredményeket várhatóan a következő év első felében publikáljuk.
• A talajtextura szerepe a helyi ködképződési folyamatokra nézve fontos. A numerikus esettanulmányokra alapozott vizsgálatok azt mutatták, hogy a részletes, hazai (MTA Talajtani Kutatóintézet által készített) talajtextúra valamint az OMSZ által kifejlesztett un. Dunay féle iterációs talajnedvesség kezdeti értékként történő alkalmazása javítja a határréteg nedvesség előrejelzését. Az eredmények az operatív modellfuttatásoknál bevezetésre kerültek (2.3. alprogram). A program keretében létrehozunk egy adatbázist, ami talajnedvességi és hőmérsékleti adatokat tartalmaz három különböző mélységben mérünk a talajban. A méréseket 2017-ben kezdtük, az adatok feldolgozását a projekt lezárását követően kezdjük meg.
• A határréteg és a sugárzási sémák optimális kiválasztása, illetve beállítása a hazai viszonyok között esettanulmányokkal történt. A vizsgálat konkrét eredménye, hogy a turbulens kinetikus energián alapuló határréteg sémák és az RRTM (Rapid Radiative Transfer Model) sugárzási sémák együttes alkalmazása a legcélravezetőbb a ködös helyzetek előrejelzése során (1.2-2.3 alprogramok).
• A szignifikáns ködös időjárási helyzetek szinoptikus feltételeinek vizsgálata az ECMWF analízisek segítségével történt. Az eredmények bemutatásáról egy OMSZ kiadvány készül(t). A tanulmány gyakorlati eredménye, hogy bemutatja azokat a szinoptikus helyzeteket, amelyek kedveznek a hazai viszonyok között a ködös időjárás kialakulásához, így a nagytérségű numerikus előrejelzések segítségével azok több napra is nagyobb pontossággal előrejelezhetőek (2.1. alprogram).

Általánosan elmondható, hogy a GINOP pályázat egy olyan szakmai és informatikai infrastruktúrát hozott létre, amely hosszabb távon is jelentős szerepet kaphat a két nagy dunántúli egyetem és az OMSZ együttműködésében elsősorban a Dunántúl épülését segítve.

2018. március 1. – 2018. augusztus 31.

Kiértékeltük a fatüzelésből, mint elsődleges aeroszolforrásból származó, a köd sugárzási mérlegét befolyásoló speciális részecsketípus vizsgálatainak mérési adatait. A kapott tudományos eredményekből készített publikáció egy nemzetközi folyóiratban 2018. júliusában jelent meg.

A terveknek megfelelően meghatároztuk a ködös és párás helyzetek kiértékeléséhez szükséges további referencia időszakokat a budapesti mérési helyszínre. A térbeli lefedettség vizsgálatokhoz vidéki helyszíneket választottunk ki. Az adatlefedettség és a szakmai szempontok figyelembevételével Miskolcon a Búza tér, Pécsett pedig a Boszorkány utcai mérőpontok kerültek kiválasztásra. A miskolci pont jól reprezentálja a város – főként közlekedési – forrásokat, míg a pécsi állomás egy városi háttérként funkcionál, ahol a domborzati viszonyok miatt a meteorológiai paraméterek hatása vizsgálható. Az előző időszakokban elkészített adatbázist kibővítettük a 2017-es légszennyezettségi, illetve meteorológiai paraméterekkel.

A helyettesítő eszközökkel történt tesztmérések eredményei alapján megállapítottuk, hogy a mérési adatok nem szolgáltatnak elegendő információt a nagy időbeli felbontás ellenére sem, hogy megfelelő tudományos következtetéseket tehessünk a modell szimulációk validáláshoz. 

A nemzetközi irodalom alapján feltételezhetjük, hogy a légköri aeroszolrészecskék hiszterézise eltérő viselkedést mutat abban a helyzetben, ha a részecskék nem ködös, de nagy relatív nedvességű környezetben voltak, illetve, ha előfordultak ködös helyzetben. Ennek bizonyítására nemzetközi irodalmi adatok alapján három, városi és vidéki környezetből származó ködvíz összetételt reprezentáló modelloldatot készítettük. A modell oldatok hiszterézis vizsgálatait egy izolált mérőboxban, kontrollált hőmérséklet és relatív nedvesség mellett mértük, a mérések jelenleg is folyamatban vannak.

Csapadékmintákból származó kolloid és vízoldható aeroszol részecskék kémiai és határfelületi tulajdonságainak mérésére szolgáló laboratóriumi módszerek tervezését kezdtük meg valamint nagy időbeli felbontású folyamatos mérésére szolgáló vezetőképességi monitoring módszer fejlesztettünk.

2017. december 1. – 2018. február 28.

Megkezdődtek a fatüzelésből mint meghatározó elsődleges aeroszolforrásból származó, a köd sugárzási mérlegét befolyásoló speciális részecsketípus, a kátránygömbök tulajdonságainak vizsgálatai.

Az előző időszakban megkezdett retrospektív adatok további komponensekkel való kibővítését végeztük el. A kibővítés célja, hogy egy komplexebb képet tudjunk alkotni a városi levegőminőség állapotáról, valamint ezen komponensek feldúsulását tudjuk vizsgálni a hidegpárnás helyzetekben. Az adatbázis a fő légszennyező komponensek, úgy mint, nitrogén-oxidok, kén-dioxid, és szén-monoxid kerültek be.  A teljes adatbázis rendelkezésre állása után a különböző meteorológiai (hőmérséklet, látótávolság, szélsebesség, relatív nedvesség tartalom, csapadék mennyiség, légnyomás, beérkező napsugárzás) és kémiai jellemzők (PM10 és PM2.5, NO, NO2 és NOx; kén-dioxid, szén-monoxid, troposzferikus ózon, benzol, toluol, xilol, etil-benzol) átlagértékeit a következő csoportosításban dolgoztuk fel: párás, ködös időszakok, mindkettő (párás+ködös) együtt, a párás-ködös időszakok előtti és utáni, valamint az összes nem párás+ködös állapotokban. A kiértékelések során megállapítottuk, hogy a teljes időtartamra vonatkozóan az esetek 60%-a tekinthető referencia időszaknak, 29%-ban fordult elő párás és 11%-ban ködös időjárási helyzet. A referencia időszakok átlagos PM10 tömegkoncentrációja 37,2 ug/m³, a párás időszakban ez közel a kétszerese, ami már meghaladja az egészségügyi határértéket, ugyanez a viselkedés figyelhető meg a ködös időszakokban is. Itt valamivel kisebb PM10 tömegkoncentráció volt tapasztalható, ami a részecskék nagy relatív nedvesség hatására történő kimosódásával magyarázható. Összefüggést mutattunk ki a légköri kén-dioxid csökkenés és a relatív nedvesség között.

Az átlagértékek meghatározásán kívül a különböző időszakokban a felsorolt meteorológiai és kémiai paraméterek jellemző gyakorisági eloszlásait is vizsgáltuk. A kapott eredmények alapján különböző légköri folyamatok hatása válik értelmezhetővé és vizsgálhatóvá.

A közbeszerzések elhúzódása miatt, helyettesítő eszközök (1 db optikai elven működő TSI kondenzációs részecskeszámláló és egy szintén optikai elven működő Grimm részecskeszámláló) tesztmérés céljából februárban kihelyezére kerültek Budapesten, az Országos Meteorológiai Szolgálat Főobszervatóriumának területén. Míg a TSI készülék a 7 nm feletti részecskék összes számkoncetrációját méri, a Grimm készülékkel 250 nm és 32 um közötti mérettartományban, 32 csatornán tudjuk meghatározni az aeroszol részecskék számkoncentrációját.

Kidolgozásra került a várható ködhelyzet gyakorisági eloszlás alapján 2018. január-februárjára tervezett köd mérési és mintavételi kampány részletes programja. Megkezdtük a közbeszerzések elhúzódása miatt szükségessé váló helyettesítő mérő- és mintavételi eszközök tervezését és az összeállításához szükséges anyagok felkutatását.

Beüzemelésre került az új téremissziós pásztázó elektronmikroszkóp és egy ionsugaras vékonyító berendezés, amellyel lehetővé válik az aeroszol részecskék metszetben való transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatához a megfelelő minták előkészítése, és ezzel az egyes összetevők térbeli kapcsolatainak, összetételi változatosságának vizsgálata.

2017. március 1. – 2017. november 30.

A Pécsi Tudományegyetem által a projekt keretén belül fejlesztett ’bin’ mikrofizikai modellel alaposabban megismerhetőkké válnak a felhőkben és a ködben lejátszódó kémiai folyamatok. A modell fejlesztéséhez első lépésként szükséges a kiegészítendő komponensek, vegyületek fizikai és kémiai a paramétereinek és reakcióinak feltérképezése. A Levegőkémiai Kutatócsoport tagjai a kapcsolódó irodalom tanulmányozása után, elkészítettek egy adatbázist, a kiegészítendő komponensekről (pl. salétromossav, oxálsav, acetaldehid stb.) és azok modellhez szükséges paramétereiről (Henry-állandó, disszociációs állandó stb.).  Továbbá nemzetközi publikációk alapján vizsgáltuk és információt gyűjtöttünk a ködcseppek kémiai összetételének cseppméret függéséről, a ködre jellemző folyékony víztartalom, túltelítettség és méret szerinti eloszlásról. Valamint a ködvízben oldott (szervetlen és szerves ionok) és oldhatatlan összetevők koncentrációjáról. Előzetes információkat gyűjtöttünk a projekt keretében megvásárolni kívánt műszerek eddig publikált nemzetközi eredményeiről, a köd kialakulásakor általában rendelkezésre álló túltelítettség és az aktiválódó aeroszol részecskék száma közti kapcsolatról, a részecskék méretének szerepéről az aktiválódás folyamatában.

Összegyűjtöttük a vízcseppekben lejátszódó reakciók modellezéséhez szükséges információkat, kémiai jellemzőket a nemzetközi irodalom alapján. Megtörtént a modellszámításokhoz szükséges reakciók leírása, a paraméterek összegyűjtése is.

A fenti időszakban a konzorciumi partnerekkel együttműködve meghatároztuk a retrospektív elemzésekhez szükséges meteorológiai helyzetek kiválasztásához szükséges szakmai szempontokat (Inverziós időszakok meghatározása rádiószondás mérésekből). Így, a definiált paraméterek alapján a ködös időszakként azonosítjuk azokat a helyzeteket, amikor a látótávolság 1 km alá csökken és ez a helyzet minimum 3 órán keresztül fennáll vagy 5 órán keresztül 1 órás megszakítással megfigyelhető, míg párás időszaknak a látástávolság kisebb mint 5 km-t szempontot állapítottuk meg.

A projekt ezen szakaszában elkezdődtek a statisztikai vizsgálatok a Budapest, Gilice téren mért légszennyező gázok és PM10 tömegkoncentráció adatokból.  A 2006-2016 között a fenti szempontok alapján azonosított egyedi időszakokban kiemelten foglalkoztunk a több napig fennálló ködös helyzetek PM10 tömegkoncentrációra gyakorolt hatásával, valamit a légszennyező gázok mennyiségének alakulásával. Az időszakokat három független személy által meghatározott időszakok metszete adta meg. A ködöd-párás időszakokban kialakuló légszennyezettség vizsgálatához két referencia időszakot határoztunk meg, amikor is kialakult a nagy páratartalmú meteorológiai szituáció, de a légszennyezettség mértéke mégsem haladta meg a kritikus értéket. A ködös, illetve párás helyzetek meteorológiai paraméterei és a legszennyező anyagok koncentrációja között összefüggéseket kerestünk, a ködös és a párás helyeztek kialakulásának peremfelételeinek definiálásához. A légszennyező gázok (SO₂, NO_x, O₃) esetében megfigyelhető, hogy a ködös és a párás időszakokban mért koncentrációk jól elkülönülnek a referencia időszakok koncentrációitól.

Előzetes, kísérleti jellegű aeroszol minták mérései kezdődtek meg, valamint irodalmi áttekintés a biomassza égetésből származó kátránygömbökről kapott újabb eredmények értelmezése céljából. Mágneses nanorészecskék mintavételének tervezése – közlekedési eredetű (gépjármű kipufogóból származó) és általános városi levegőből vett minták gyűjtése, előzetes optikai mikroszkópos minőségellenőrzése, majd az egyedi részecskék transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálata történt meg.