Evaluation of Lithuanian air quality monitoring data applying synoptical analysis

Abstract

Relationship between synoptical patterns and different pollutants was analysed in the study. Cases with ozone concentrations higher or equal to the 95th percentile of monthly ozone concentrations were analysed over the period 2002–2005. Ozone concentration cases were grouped into seven concentration intervals and analysed according to synoptical patterns (cold, warm and occluded fronts). Relationship between SO₂, SO₄ and NO₂ and synoptical objects was analysed during warm and cold seasons. The influence of cold, warm and occluded fronts on the high ozone level formation are very similar at both Lithuanian rural stations of Preila and Rūgšteliškes. The influence of all the fronts was more significant during night hours at a relatively low (50–100 μg/m³) and high (>100 μg/m³) ozone levels during day hours. The concentrations of gaseous SO₂, NO₂ and aerosol SO₄ pollutants for the cases with hourly ozone concentration values ≥95th percentile were analysed. The influence of different synoptical patterns was found to be stronger during a warm season and lower during a cold season of the year.

Lietuvos oro kokybės stebėsenos duomenų įvertinimas taikant sinoptinę analizę

Santrauka. Sinoptinė situacija ir meteorologinės sąlygos turi įtakos atmosferos teršalų pasiskirstymui ir jų formavimosi sąlygoms troposferoje. Judant skirtingiems sinoptiniams dariniams keičiasi meteorologiniai aplinkos parametrai: oro temperatūra, vėjo kryptis ir greitis, kritulių kiekis ir kt., kartu kinta ir oro kokybė tam tikroje teritorijoje. Analizuojamas šilto, šalto ir okliuzijos frontų įtaka ekstremalioms ozono koncentracijoms Preilos ir Rūgšteliškių oro stebėsenos stotyse 2002–2005 m. Nagrinėjama SO₂, NO₂ ir SO₄ koncentracijų pokyčiai Preiloje, esant didelėms ozono koncentracijoms slenkant frontams arba esant cikloninei ar anticikloninei cirkuliacijai 2002–2004 m. Analizei pasirinkti atvejai, kai ozono valandinės koncentracijos buvo didesnės arba lygios 95-ajam procentiliui. 95-asis procentilis skaičiuotas kiekvienam mėnesiui atskirai. Kitų teršalų koncentracijų priklausomybė nuo sinoptinių darinių nagrinėta tais pačiais atvejais kaip ir ozono koncentracijos. Atmosferos frontų įtaka sąlygiškai mažoms (50–100 μg/m³ ) ozono koncentracijoms buvo nustatyta didesnė nakties valandomis ir šaltuoju metų laiku tiek Preilos, tiek ir Rūgšteliškių stebėsenos stotyse. Kai ozono koncentracijos didesnės nei 100 μg/m³ , abiejose stotyse reikšmingesnė frontų įtaka pastebėta dienos metu ir šiltuoju metų laiku. Abiejose stotyse šaltojo fronto įtaka ozono koncentracijoms nuo 50 iki 80 μg/m³ didesnė naktį, o O3 koncentracijoms nuo 110 μg/m³ jo poveikis sustiprėja dienos metu. Judant šiltajam frontui, abiejose stotyse dienos metu vyrauja ozono koncentracijos intervalu 50–80 μg/m³ . Šio fronto įtaka dienos metu reikšminga esant O₃ koncentracijoms nuo 100 μg/m³ Rūgšteliškėse ir nuo 110 100 μg/m³ Preiloje. Okliuzijos fronto poveikis ozono koncentracijoms abiejose stotyse buvo reikšmingesnis nakties metu 50–80 μg/m³ intervalu, o dienos metu – kai O₃ koncentracijos buvo didesnės nei 110 μg/m³ . SO₂, NO₂ ir SO₄ koncentracijoms (analizuoti atvejai, kai ozono koncentracijos buvo didesnės arba lygios 95-ajam procentiliui) didesnė sinoptinių darinių įtaka pastebėta šiltuoju metų laiku.

Reikšminiai žodžiai: sinoptiniai dariniai, oro kokybė, frontas, ciklonas, anticiklonas, ozonas, SO₂, SO₄, NO₂.

Оценка данных мониторинга качества воздуха в Литве с применением синоптического анализа

Резюме. Проанализирована связь между синоптическими объектами и уровнем концентрации разных загрязнителяй. За период 2002–2005 гг. для каждого месяца проанализированы случаи, когда среднечасовая концентрация озона превышала или была равной 95-му процентилю. Полученные результаты сгруппированы в семь групп уровней концентрации и проанализированы согласно синоптическим объектам (холодные и теплые фронты, фронт окклюзии). Исследована связь между газовой (SO₂, NO₂), а также аэрозольной (SO₄) примесями и синоптическими объектами отдельно во время теплых и холодных сезонов. Влияние холодных и теплых фронтов и фронта окклюзии на формирование высокого уровня озона одинаково на обеих станциях мониторинга в Литве: в Прейле и Ругштелишкес. Влияние фронтов было существеннее в ночное время при относительно низком (50–100 мкг/м³ ) и высоком (> 100 мкг/м³ ) уровнях озона. Были проанализированы случаи с высокой концентрацией озона, с привлечением данных об изменениях в это время концентрации газов SO₂, NO₂ и составляющей аэрозоля SO₄. Влияние различных синоптических объектов было сильнее выражено во время теплого и слабее во время холодного сезонов.

Ключевые слова: синоптические объекты, качество воздуха, фронты, циклон, антициклон, озон, SO₂, SO₄, NO₂.

First Published Online: 14 Oct 2010

Keyword : synoptical patterns, air quality, front, cyclone, anticyclone, ozone, SO2, SO4, NO2