Μεσοσκοπική διερεύνηση για την ανίχνευση όζοντος και λεπτών σωματιδίων στην περιοχή της Μεσογείου

Abstract

Highly elevated ozone and other oxidizing pollutants are frequently observed in the region of SE Greece, causing the violation of the air quality limits that have been imposed for the protection of public health. Besides, the area is often characterized by increased atmospheric particle pollution, originating both from anthropogenic and natural sources. The present work focuses on the study of the parameters that affect the atmospheric concentrations of ozone and fine particles in Greece. The high frequency of Saharan dust episodes, as well as the extended summer forest fires, which can lead to significant increases in the local atmospheric pollution levels during the warm period of the year, consist occasional and therefore difficult to predict factors which affect the area. Via an analytical study of the physical, chemical and meteorological processes which are responsible for the spatial and temporal deviation of ozone and fine particles in the local atmosphere, the dissertation aims at a deeper understanding of the mechanisms that lead to their formation and accumulation in the area, as well as their fate in the environment. This work is a primary application of a modified version of the mesoscale air-quality model UAM-AERO for the specific area, by use of high resolution anthropogenic, natural and biogenic emission input data, as well as meteorological input data form the RAMS meteorological model. The modell results are evaluated via comparison with intensive field measurements in the area (SUB-AERO project, Finokalia station, north coast of Eastern Crete). The combined use of measurements and mesoscale modelling systems can improve our understanding of the correlation between photo-oxidizing gaseous pollutants /fine particulates emission sources and the quality of the atmosphere, leading to an optimization of their quantification in the modelling systems.

Η περιοχή της ΝΑ Ελλάδας παρουσιάζει ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις τροποσφαιρικού όζοντος και οξειδωτικών ρύπων, με αποτέλεσμα τη συχνή υπέρβαση των ορίων ποιότητας τα οποία έχουν τεθεί για την προστασία των πολιτών. Παράλληλα, η περιοχή χαρακτηρίζεται συχνά από σωματιδιακή ρύπανση, η οποία προέρχεται είτε από ανθρωπογενείς δραστηριότητες, είτε από φυσικές πηγές. Αστάθμητοι παράγοντες στην περιοχή είναι η συχνή επίδραση από νέφη σκόνης προερχόμενα από την έρημο Σαχάρα και οι δασικές φωτιές, οι οποίες τη θερινή περίοδο είναι δυνατό να συντελέσουν σημαντικά στην αύξηση των τοπικών επιπέδων ρύπανσης. Η διαδακτορική διατριβή εστιάζει στη μελέτη των παραμέτρων που επιδρούν στις ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις του όζοντος και των λεπτών σωματιδίων στην περιοχή της ΝΑ Ελλάδας. Στόχος της είναι, μέσω της εμπεριστατωμένης εξέτασης των φυσικών, χημικών και μετεωρολογικών διεργασιών που ευθύνονται για τη χωρική και χρονική διακύμανσή τους, να επιτευχθεί βαθύτερη κατανόηση των μηχανισμών που οδηγούν στο σχηματισμό και τη συσσώρευση τους στην περιοχή, αλλά και η τελική κατάληξή τους στο περιβάλλον. Η παρούσα έρευνα αποτελεί την πρώτη προσπάθεια εφαρμογής μιας τροποποιημένης έκδοσης του μοντέλου αέριας ρύπανσης UAM-AERO σε μεσοσκοπική κλίμακα στην περιοχή, σε συνδυασμό με την τροφοδότησή του με δεδομένα ανθρωπογενών, φυσικών και βιογενών εκπομπών υψηλής χωρικής διακριτότητας και μετεωρολογικών δεδομένων από το προγνωστικό μετεωρολογικό μοντέλο RAMS. Παράλληλα, αποτελεί την πρώτη προσπάθεια ελέγχου της πιστότητας των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων μέσω συστηματικών μετρήσεων πεδίου στην περιοχή. Τα αποτελέσματα του μοντέλου αξιολογούνται βάσει μιας σειράς επιτόπιων μετρήσεων (πρόγραμμα SUB-AERO) στη θέση Φοινοκαλιά, στη βόρεια πλευρά της ανατολικής Κρήτης. Η συνδυασμένη χρήση μετρήσεων και μοντέλων μέσης κλίμακας μπορεί να βελτιστοποιήσει τη δυνατότητα για την κατανόηση και ποσοτικοποίηση των σχέσεων αλληλεξάρτησης μεταξύ της δραστηριότητας των πηγών εκπομπής φωτοχημικών ρύπων και λεπτών σωματιδίων και της ποιότητας της ατμόσφαιρας.