ВПЛИВ ХВИЛЬ ТЕПЛА НА РІВЕНЬ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ МІСТА КИЄВА

Ольга ШЕВЧЕНКО; Юлія ЯЦЕНКО; Діана  КРИВОБОК; Сергій  СНІЖКО

doi:10.17721/1728-2721.2023.87.1

Автор(и)

Д-р геогр. наук, проф. Ольга ШЕВЧЕНКО Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0003-3915-427X
Асист. Юлія ЯЦЕНКО Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0003-3879-0848
Синоптик Діана КРИВОБОК Український гідрометеорологічний центр ДСНС України
Д-р геогр. наук, проф. Сергій СНІЖКО Київський національний університет імені Тараса Шевченка https://orcid.org/0000-0002-2696-687X

DOI:

https://doi.org/10.17721/1728-2721.2023.87.1

Ключові слова:

хвиля тепла, забруднення повітря, формальдегід, двоокис азоту, двоокис сірки, Київ

Анотація

На рівень забруднення атмосферного повітря великих міст значною мірою впливають метеорологічні чинники, зокрема хвилі тепла (ХТ). Протягом останніх десятиліть кількість й інтенсивність хвиль тепла зросла в усьому світі, включаючи Україну. Хвилі тепла є інтенсивнішими у великих містах у зв’язку з наявністю штучних поверхонь і меншою кількістю зелених зон. Метою цього дослідження є вивчення впливу хвиль тепла на рівень забруднення атмосферного повітря в місті Києві.

Для виконання даного дослідження використано інформацію про концентрації формальдегіду, діоксиду азоту й діоксиду сірки, виміряні на шести постах спостереження за забрудненням повітря (ПСЗ), протягом літніх місяців у 2017–2021 рр. у Києві. Для ідентифікації випадків ХТ у літні місяці застосовано максимальну добову температуру повітря за 1961–1990 і 2017–2021 рр. Для опису синоптичних умов, які сприяють формуванню хвиль тепла, використано добові значення тиску на рівні моря (висота геопотенціалу 500 гПа, температура на поверхні 850 гПа).

Установлено вплив хвиль тепла на концентрації діоксиду азоту, формальдегіду й діоксиду сірки в атмосферному повітрі міста Києва. Показано зростання концентрацій цих забруднювальних речовин (ЗР) під час ХТ на всіх досліджуваних ПСЗ (незалежно від вихідного рівня забруднення повітря) та поступове зниження їхніх концентрацій після завершення ХТ. Проаналізовано циркуляційні процеси, що призводять до утворення ХТ над територією України. Показано, що під час хвиль тепла, які спостерігалися в Києві протягом 2017–2021 рр., у всіх випадках, за винятком одного, баричне поле, яке формувалося над досліджуваною територією, мало майже однакову структуру й форму. Підтверджено, що формування ХТ у Києві пов'язане з антициклонічними утвореннями в атмосфері. Показано, що вплив хвиль тепла на концентрації формальдегіду пояснюється тим, що під час ХТ виникають дуже сприятливі умови для перебігу фотохімічних реакцій з речовин-прекурсорів, що призводить до збільшення концентрацій цієї ЗР, тоді як вплив на концентрації діоксиду сірки й діоксиду азоту зумовлений тим, що для ХТ характерні всі ознаки антициклонічної погоди (низькі швидкості вітру (або штиль), інверсії тощо), які є сприятливими умовами для накопичення ЗР в атмосфері.

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

Analitis, A., De’ Donato, F., Scortichini, M., Lanki, T., Basagana, X., Ballester, F., Astrom, C., Paldy, A., Pascal, M., Gasparrini, A., Michelozzi, P., Katsouyanni, K. (2018). Synergistic Effects of Ambient Temperature and Air Pollution on Health in Europe: Results from the PHASE Project. International Journal of Environmental Research and Public Health, 15(9), 1856. DOI: 10.3390/ijerph15091856

Fink, A., Bruucher, T., Kruuger, A., Leckebusch, G., Pinto, J., Ulbrich, U. (2004). The 2003 European summer heatwaves and drought – synoptic diagnosis and impacts. Weather, 59, 209–216.

Founda, D., Giannakopoulos, C. (2009). The exceptionally hot summer of 2007 in Athens, Greece – a typical summer in the future climate? Global and Planetary Change, 67, 3–4, 227–236.

Frich, P., Alexander, L., Della-Marta, P., Gleason, B., Haylock, M., Klein Tank, A., Peterson, T. (2002). Observed coherent changes in climatic extremes during the second half of the twentieth century. Climate Research, 19, 193–212.

Hoek, G., Brunekreef, B., Verhoeff, A., Van Wijnen, J., Fischer, P. (2000). Daily mortality and air pollution in the Netherlands. Journal of the Air and Waste Management Association, 50 (8), 1380–1389.

Kalisa, E., Fadlallah, S., Amani, M., Nahayo, L., Habiyaremye, G. (2018). Temperature and air pollution relationship during heatwaves in Birmingham, UK. Sustainable Citiesand Society, 43. 111–120, DOI: 10.1016/j.scs.2018.08.033

Khomsi, K., Chelhaoui, Y., Alilou, S., Souri, R., Najmi, H., Souhaili, Z. (2022). Concurrent Heat Waves and Extreme Ozone (O3) Episodes: Combined Atmospheric Patterns and Impact on Human Health. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(5), 2770. DOI: 10.3390/ijerph19052770

Kyselý, J. (2010). Recent severe heatwaves in central Europe: How to view them in a long-term prospect? International Journal of Climatology, 30, 89–109.

Lhotka, O., Kyselý, J. (2015). Hot Central-European summer of 2013 in a long-term context. International Journal of Climatology, 35, 4399–4407.

Monteiro, A., Carvalho, V., Oliveira, T., Sousa, C. (2013). Excess mortality and morbidity during the July 2006 heatwave in Porto, Portugal. International Journal of Biometeorology, 57, 155–167.

Mirzaei P.A. (2015). Recent challenges in modeling of urban heat island. Sustainable Cities and Society, 19, 200–206. DOI: 10.1016/j.scs.2015.04.001

Pascal, M., Wagner, V., Alari, A., Corso, M., Le Tertre, A. (2021). Extreme heat and acute air pollution episodes: A need for joint public health warnings? Atmospheric Environment, 249, 118249. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2021.118249

Rebetez, M., Dupont, O., Giroud, M. (2006). An analysis of the July 2006 heatwave extent in Europe compared to the record year 2003. Theoretical and Applied Climatology, 95, 1–2, 1–7.

Rebetez, M., Mayer, H., Dupont, O., Schindler, D., Gartner, K., Kropp, J.P., Menzel, A. (2006). Heat and drought 2003 in Europe: A climate synthesis. Annals of Forest Science. 63, 569–577.

Shevchenko, O. (2021). Theoretical and methodological foundations of complex studies of urbometeorological transformations in cities. DIA, 288 p. [in Ukranian]. [Шевченко О. (2021). Теоретико-методологічні засади комплексних досліджень урбометеорологічних трансформацій у містах. Київ: ДІА – 288 с.]

Shevchenko, O., Kulbida, M., Snizhko, S., Shcherbukha, L., Danilova, N. (2014). The level of atmospheric air pollution of the city of Kyiv with formaldehyde. Ukrainian hydrometeorological journal, 14. 5–15 [in Ukranian]. [Шевченко, О., Кульбіда, М., Сніжко, С., Щербуха Л., Данілова, Н. (2014). Рівень забруднення атмосферного повітря міста Києва формальдегідом. Український гідрометеорологічний журнал. 14, 5–15].

Shevchenko, O., Snizhko, S., Danilova, N. (2015). Air pollution of the city of Kyiv with nitrogen dioxide. Ukrainian Hydrometeorological Journal, 16, 6–16 [in Ukranian]. [Шевченко, О., Сніжко, С., Данілова, Н. (2015). Забруднення атмосферного повітря міста Києва двоокисом азоту. Український гідрометеорологічний журнал. 16, 6–16].

Shevchenko, O., Snizhko, S., Zapototskyi, S., Svintsitska, H., Matviienko, M., Matzarakis, A. (2022a). Long-term analysis of thermal comfort conditions during heat waves in Ukraine. Geographia Polonica, 95, Is.1, 53–70. DOI:10.7163/GPol.0226.

Shevchenko, O., Snizhko, S., Zapototskyi, S., Matzarakis, A. (2022b). Biometeorological Conditions during the August 2015 Mega-Heat Wave and the Summer 2010 Mega-Heat Wave in Ukraine. Atmosphere, 13, 99. DOI: 10.3390/atmos13010099.

Snizhko S., Shevchenko O. (2015, July 20–24). Impact of heat waves (HWs) on air pollution (case study for HWs episode in July-August 2010 in Kyiv city (in Ukraine). The 9th International Conference of Urban Climate: proceedings of the conference, France, Toulouse.

Stedman, J. (2004). The predicted number of air pollution-related deaths in the UK during the August 2003 heatwave. Atmospheric Environmental, 38 (8), 1087–1090.

Theoharatos, G., Pantavou, K., Mavrakis, A., Spanou, A., Katavoutas, G., Efstathiou, P., Mpekas, P., Asimakopoulos, D. (2010). Heat waves observed in 2007 in Athens, Greece: Synoptic conditions, bioclimatological assessment, air quality levels and health effects. Environmental Research, 110, Is. 2, 152–161. DOI: 10.1016/j.envres.2009.12.002.

Tomczyk, A. M., Bednorz, E., 2016. Heat waves in Central Europe and their circulation conditions. International Journal of Climatology, 36, 770–782.

Tomczyk, A. M. (2017). Atmospheric circulation during heat waves in Eastern Europe. Geografie, 122, 2, 121–146.

Tomczyk, A. M., Potrolniczak, M., Bednorz, E. (2017). Circulation Conditions’ Effect on the Occurrence of Heat Waves in Western and Southwestern Europe. Atmosphere, 8, 31. DOI:10.3390/atmos8020031.

Tomczyk, A. M., Sulikowska, A. (2018). Heat waves in low land Germany and their circulation-related conditions. Meteorology and Atmospheric Physics, 130, 499–515. DOI: 10.1007/s00703-017-0549-2

Vautard, R., Yiou P., D’Andrea F. D., de Noblet, N., Viovy, N., Cassou, C., Polcher, J., Ciais, P., Kageyama, M., Fan, Y. (2007). Summertime European Heat and Drought Waves Induced by Wintertime Mediterranean Rainfall Deficit. Geophysical Research Letters, 34, L 07711. DOI:10.1029/2006GL028001