Ventilační index jako ukazatel rozptylových podmínek

Ventilační index je parametr ukazující stav rozptylových podmínek. Jak se tento index aplikuje ve vztahu k našim podmínkám? Jaké má využití? O tom se vám pokusíme informovat v tomto textu. O ventilačním indexu ve vztahu k rozptylovým podmínkám jsme psali do jisté míry v článku Směšovací vrstva a její výška jako indikátor rozptylových podmínek. Ventilační index již několik let předpovídá numerický model pro ČR Aladin. Výsledky jsou k dispozici veřejně, lze podle nich tedy usuzovat jaké budou vdaném termínu na daném místě rozptylové podmínky.

Hodnocení a druhy rozptylových podmínek

Rozptylové podmínky se dělí podle jejich příznivosti. U nás se jejich klasifikace v názvosloví během historie měnila. V současné době se ustálila klasifikace čili hodnocení stavu rozptylových podmínek do podoby čtyř skupin. Vyhlašování smogových situací je upraveno zákonem. Rozptylové podmínky se hodnotí podle více hledisek s tím, že hodnoty ventilačního indexu jsou jedním z faktorů při tomto hodnocení. Rozptylové podmínky se u nás hodnotí též zejména podle stavu situace a to v podobě zjištěných dat ze stanic imisního monitoringu kvality ovzduší (ISKO).

Rozlišujeme tedy rozptylové podmínky:

1. Dobré
2. Částečně mírně nepříznivé
3. Mírně nepříznivé
4. Nepříznivé

Nyní je důležité objasnit pojem či parametr, který je hodnotícím faktorem, v podobě ventilačního indexu.

Co je to ventilační index?

Obr. 1 Ukázka předpovědi ventilačního indexu modelem Aladin na 12.12.2020 10 SEČ, zdroj: chmi.cz

Tento je nejčastěji vykládán jako součin výšky směšovací vrstvy a průměrné rychlosti větru uvnitř takové vrstvy. Směšovací vrstva je taková vrstva, která přiléhá k povrchu a nahoře má hranici v podobě dolní hranice nejnižší zádržné teplotní vrstvy = teplotní inverze. Výška směšovací vrstvy závisí na promíchávání vzduchu v této vrstvě. Se zvyšujícím se promícháváním se zvyšuje její výška. Pokud je tedy rychlejší vítr, dochází ke zvýšení této výšky a znečišťující příměsi se lépe rozptylují. Tím dochází ke snižování koncentrací látek znečišťujících vzduch. Takže obecně vyšší hodnoty ventilačního indexu ukazují lepší rozptylové podmínky.

Ventilační index předpovídá již několik let model Aladin pro ČR. Na obrázku 1 je příklad mapy takové předpovědi na 12.12.2020 pro čas 10 hodin místního času. Na předpovědi vidíme značné rozdíly hodnot indexu. Velmi špatné podmínky pro rozptyl částic v ovzduší model předpokládá pro jih, jihozápad a západ Čech. Tam ukazuje místy i hodnoty v desítkách m²/s. Naopak na severovýchodě a východě jsou až na výjimku hodnoty dostatečně vysoké. Znamená to, že se na jihozápadě předpokládají nedostatečné proudění vzduchu a vznik teplotní inverze. Ty brání promíchávání vzduchu a zvýšení výšky směšovací vrstvy, jak je již uvedeno výše v definici vzniku zhoršených rozptylových podmínek.

Stanovení rozptylových podmínek podle ventilačního indexu

Jaké hodnoty ventilačního indexu jsou tzv. dobré? Z hlediska podmínek našeho území může mít tento index hodnoty desítek tisíc m²/s. Ale také mohou klesat i pod 1 000m²/s. Za dobré rozptylové podmínky považujeme situaci, kdy je ventilační index na hodnotách vyšších než 3 000m²/s. Nyní k dalším podmínkám pro stanovení konkrétního typu rozptylových podmínek (skupiny).

Pro dobré rozptylové podmínky je nutná hodnota indexu nad 3 000m²/s a to po celý den. Pro částečně mírně nepříznivé musí být zaznamenán výskyt těchto hodnot indexu během dne, ale nikoli celý den. mírně nepříznivé podmínky jsou při hodnotách pod 3 000m²/s celý den. S tím, že pod hodnotu 1 100m²/s nesmí index klesnout na déle než 17 hodin. Nepříznivé rozptylové podmínky se poté určí při hodnotách indexu pod 1 100m²/s po dobu 18 a více hodin. Tato kritéria platí pro hodnocení rozptylových podmínek podle hodnot ventilačního indexu u nás.

Dva způsoby určování rozptylových podmínek

Prvním je určení podle ventilačního indexu a jeho hodnot (viz výše) a druhým je určení podle staničního měření znečištění ovzduší. V letech 2007-2018 se provedla studie, která tyto dvě metody učení rozptylových podmínek porovnává. Stručně se v poslední části tohoto článku tedy podíváme na její hlavní výsledky. Podle této studie byly rozptylové podmínky určeny v 98% případů shodně oběma metodami nebo velmi podobně. V 0.2% případů z celku byl dosažen největší rozdíl v jejich určení. V případě vysokých hodnot indexu se mohou někdy vyskytnout vysoké koncentrace látek ve vzduchu. Na druhé straně při nízkých hodnotách indexu se vyskytují jak nízké, tak vysoké koncentrace znečišťujících látek ve vzduchu. Největší rozdíl v hodnocení je u druhu mírně nepříznivé rozptylové podmínky a nepříznivé rozptylové podmínky.

Podle měření na stanici Ústí nad Labem, která sloužila ke srovnání těchto metod, byly mírně nepříznivé rozptylové podmínky určeny 698 krát a nepříznivé 31 krát. Ventilační index určil oba druhy podobně, mírně vícekrát určil typ mírně nepříznivé podmínky. Ventilační index vyhodnotil mírně nepříznivé podmínky jen v 275 případech, naopak nepříznivé podstatně častěji (204 případů) než měření na stanici (viz výše).

Reference

ŠKÁCHOVÁ, H. Hodnocení metod stanovení podmínek pro rozptyl znečišťujících látek v období 2007-2018 v Ústeckém kraji. Meteorologické zprávy, ISSN 0026-1173. Praha: ČHMÚ, 2020, roč. 73, č. 4, s. 103-109.

Český hydrometeorologický ústav. ISKO. Online, 2020. Dostupné na ISKOlimity (chmi.cz).