A folyamatos szén-monoxid és szén-dioxid mérések összevetése

A 2003 és 2004 májusa közötti egy éves időszak folyamatos CO-mérő adatsorát összehasonlítottam a rendelkezésre álló azonos időbeli felbontású hegyhátsáli CO2

adatokkal is (32. ábra). A korábbi, NOAA koncentráció adatsorok összehasonlításánál a

több éves, de durvább időbeli felbontású adatsorok összevetésénél a szén-monoxid és a szén-dioxid között szignifikáns korrelációs összefüggés volt kimutatható. Az időbeli felbontás növelésével arra is kerestem a választ, hogy ez a fenti korreláció hogyan változik egy éven belül napos, illetve órás koncentrációadatok összevetésével.

0

2003.márc 2003.máj 2003.júl 2003.szept 2003.nov 2004.jan 2004.márc 2004.máj

CO [ppb]

32. ábra – A hegyhátsáli folyamatos CO és CO2-mérő rendszer adatainak összehasonlítása (heti átlagok)

Amint az várható volt, a két adatsor általános tendenciájában egyezések mutathatók ki. A vegetációs időszakban (kora tavasztól kora őszig) a szén-dioxid adatsor mutatott nagyobb változékonyságot, amit a szén-monoxid koncentrációk nem, vagy alig követtek. Ennek magyarázata részben az, hogy a monoxid és a szén-dioxid koncentrációk nyári ingadozása még jellegében is jobban eltér a NOAA-adatsorok elemzése szerint elvárható mértéktől. Tekintettel a két komponens eltérő nyelő folyamataira, ez elfogadható lenne.

A nyári időszakban mind a szén-monoxid, mind a szén-dioxid esetében az esetleges kiugró koncentrációértékek általában a lokális vagy akár regionális léptékű biomassza égetésnek, erdőtüzeknek köszönhetők. Már a NOAA adatsorok elemzése után is megállapítható volt, hogy a CO2/CO arány alapján az antropogén tevékenység

szempontjából aktív, késő ősztől kora tavaszig terjedő időszak (fűtési időszak), és az úgynevezett vegetációs időszak élesen elválik egymástól.

A folyamatos CO- és CO2-mérő koncentrációadatai alapján a NOAA adatsorhoz hasonló, jellegzetes kiugró érték 2003 nyarán nem mutatkozott. Éppen ezért a folyamatos CO- és CO2-mérő rendszerek által szolgáltatott koncentrációkat összevetettem különböző cellulózszármazékok légköri koncentrációival is (33. ábra).

Ezek a származékok: a levoglukozán (1,6-anhidro-β-D-glukopiranóz, C6H10O5), a mannozán (1,6-anhidro-β-D-mannopiranóz, C6H10O5) és a galaktozán (1,6-anhidro-β -D-galaktopiranóz, C6H10O5). Általánosságban a biomassza égése során kerülnek a légkörbe, a biomassza égetés és az erdőtüzek indikátorának számítanak (Chan et al., 2005). Az Országos Meteorológiai Szolgálat k-pusztai háttér-légszennyezettségmérő állomásán a CARBOSOL program keretében gyűjtötték.

0 100 200 300 400 500 600 700

2003.márc 2003.máj 2003.jún 2003.aug 2003.okt 2003.nov 2004.jan 2004.márc 2004.ápr 2004.jún

CO [ppb], ill. cellulóz szárm. [ng/m3]

360 370 380 390 400 410 420 430

CO2 [ppm]

HUN CO Levoglukozan Mannozan Galaktozan HUN CO2

33. ábra – A hegyhátsáli folyamatos CO-, illetve CO2-mérő koncentrációadatainak összevetése a k-pusztai levoglukozán, mannozán és galaktozán koncentrációkkal

K-puszta az Országos Meterológiai Szolgálat kontinentális háttér-légszennyezettség mérő állomása. A földrajzi helyzete: N 46°58′, E 19°33′. Az Alföldön, Kecskeméttől mintegy 15 km-nyire északnyugatra található egy körülbelül 24 km²-es, zárt, vegyes tűlevelű és lombos erdő közepén, egy tisztáson. A környezetére a homokos talajfelszín jellemző. Lakott területektől és utaktól viszonylag távol helyezkedik el. Budapesttől mintegy 70 km-re dél-délkeleti irányban fekszik.

A heti adatsorokra elvégeztem a korreláció- és a szignifikancia-vizsgálatokat a három indikátorkomponens, valamint a CO-, illetve a CO2-koncentrációk esetében. Az R korrelációs koefficiens mindig a 0,50-0,75 közötti mérsékelten erős vagy erős kategóriába tartozott, a galaktozán kivételével, amelynél meghaladta a 0,75-ös értéket.

(Megjegyzendő, hogy R értéke a hetes felbontású CO-CO2 adatsor esetében – ugyancsak a galaktozán kivételével – meghaladta az indikátorkomponensek R értékeit.) A szignifikancia-vizsgálat mindegyik esetben kimutatta, hogy 95%-os megbízhatósággal sztochasztikus kapcsolat áll fenn a CO, illetve a CO2 és a megfelelő indikátorkomponensek között.

A hetes felbontású adatsorok mellett elvégeztem az órás CO és CO2 adatsorok elemzését is. Ebben az esetben arra kerestem a választ, hogy az órás adatokból egész évre számított korrelációs együttható (R=0,63) hogyan változik a hónapok és az évszakok során, illetve a napi ingadozás a CO- és a CO2-koncentrációkban ezt mennyire befolyásolja (34. ábra).

A koncentrációadatok elemzése alapján megállapítható, hogy az évszakos meneten túl a napi ingadozás tendenciájában is sok egyezés mutatkozik. Például a reggel 6 és 9 óra között jelentkező reggeli csúcs, illetve a délután 4 óra után jelentkező délutáni csúcs mindkét adatsor esetén nagy valószínűséggel azonosítható. A fűtési időszakban a délutáni csúcs után egy koraesti is azonosítható, ami esetlegesen a környező településeknél a házak fűtésének intenzitásában bekövetkező növekedést jelöli.

100

08.19. 08.20. 08.21. 08.22. 08.23. 08.24. 08.25. 08.26. 08.27. 08.28. 08.29.

CO [ppb]

10.19. 10.20. 10.21. 10.22. 10.23. 10.24. 10.25. 10.26. 10.27. 10.28. 10.29.

CO [ppb]

12.19. 12.20. 12.21. 12.22. 12.23. 12.24. 12.25. 12.26. 12.27. 12.28. 12.29.

CO [ppb]

03.09. 03.10. 03.11. 03.12. 03.13. 03.14. 03.15. 03.16. 03.17. 03.18. 03.19.

CO [ppb]

34. ábra – A hegyhátsáli folyamatos CO-mérő (fekete vonal) és CO2-mérő rendszer (szürke vonal) adatainak összehasonlítása 1-1 hetes időszak esetén (felülről lefelé haladva: nyári, késő őszi, téli, kora tavaszi; mindegyik esetben órás átlagok szerepelnek).

Megjegyzendő ugyanakkor, hogy a nagyjából az este 8 óra és a hajnali 4 óra között körülhatárolható időszakban a koncentrációprofilokban jellegzetes váltakozások, koncentrációesések (fűtési időszak), illetve koncentrációugrások (vegetációs időszak) mutatkoznak. Ennek oka csak részben a planetáris határréteg változásának napi menete, illetve ennek hatása a légköri koncentrációkra (megjegyzendő, hogy az éjszakai órákban a határréteg vastagsága általában nem változik, mivel nincs energiabevitel).

Lényegesebb változás frontok áthaladásakor következhet be.

A CO- és a CO2-adatsorok esetében ezek a változások nem ritkán egymással is ellentétesek (a növekvő CO koncentráció mellett csökkenő CO2 koncentráció jelentkezik). Ennek oka az lehet, hogy a növényzet dioxid felvétele (és így a szén-dioxid légköri koncentrációja) erősen függ az aktuális meteorológiai viszonyoktól, különösen (a nappali órákban) a besugárzástól.

A besugárzás növekedésével a CO kibocsátás is nő (még ha a szén-monoxid koncentráció alakításában a növényzet szerepe csekély mértékű), és nő a CO2 felvétel is (azaz csökken a CO2 koncentráció). Az éjszaki szén-dioxid kibocsátás igen nagy (különösen nyáron), ami esetenként akár 400-500 ppm felszínközeli koncentrációt is eredményezhet a hajnali órákra. A szén-monoxid esetében a kémiai forrás a hidroxil-gyökök hiányában nem működik, az antropogén kibocsátás mérsékeltebb, a természetes emisszióhoz pedig besugárzás szükséges. Ekkor a kémiai nyelő folyamatok sem működnek, így ha kisebb mértékben is, de a hajnali órákra a szén-monoxid koncentrációban is növekedés figyelhető meg.

4.3.4. A folyamatos szén-monoxid és szén-dioxid mérési adatok közötti korreláció