Lämpösaarekkeen ja ilmanlaadun yhteys

Ilman liikkumattomuus aiheuttaa saasteiden kerääntymisen maanpinnan lähelle

4_3_a_Inversiotilanne-kaupungin-keskustassa

Kuva 1. Inversiotilanne kaupungin keskustassa. Ilman pystysuuntainen sekoittuminen on estynyt, mikä on havaittavissa saastepilvenä ilmakehän alimmissa kerroksissa. (Kuva: Jukka Käyhkö)

Lämpösaarekeilmiön ja huonon ilmanlaadun välillä vallitsee yhteys, sillä molempiin vaikuttavat huonot ilman sekoittumisolosuhteet (kuva 1). On havaittu, että noin 80 %:ssa tapauksista, joissa typenoksidipitoisuudet ovat olleet korkeita, myös kaupungin lämpösaareke on ollut voimakas.

Lämpötilaerojen tarkkailu auttaa ymmärtämään ilmanlaadun kehittymistä. Ennustamisen kannalta käyttökelpoinen havainto on ollut, että lämpösaarekeilmiö on usein voimakkaimmillaan auringonlaskun jälkeen, kun taas ilmanlaatu heikkenee vasta aamuruuhkan päästöjen ja pölyjen myötä (kuva 2). Kaupunkien korkeammat lämpötilat edesauttavat  myös sekundääristen epäpuhtauksien, kuten otsonin (O3) syntyä, millä on niin ikään kaupunkien ilmanlaatua heikentävä vaikutus.

4_3_b_Aamuyön-lämpösaarekkeen-ja-NO2-riippuvuus

Kuva 2. Aamuyön lämpösaarekkeen ja aamuruuhka-ajan typenoksidien (NOx) välinen riippuvuus Turussa ja Kaarinassa.

Seuraamalla sääolosuhteiden kehittymistä kaupungissa voidaan parantaa ilmanlaatuennusteiden luotettavuutta lyhyellä aikavälillä. Huonot sekoittumisolosuhteet vallitsevat etenkin öisin, mutta toisinaan myös päivisin etenkin talvisten pakkasjaksojen yhteydessä. Tällöin syntyy maanpintainversio, jossa kylmin ilma on lähinnä maanpintaa patjana, joka estää tehokkaasti ilman pystysuuntaisen sekoittumisen. Samalla voimakkaat alueelliset lämpötilaerot ovat helposti havaittavissa.

Tuuli laimentaa mutta myös kuljettaa ilmansaasteita

Tuuli sekoittaa ilmaa, jolloin mahdolliset ilmansaasteet sekoittuvat ja päästöt laimenevat paikallisesti. Toisaalta tuuli voi myös joissain tilanteissa tuoda saasteita muista kaukaisemmista päästölähteistä. Tuulennopeuden lisäksi tuulen suunta voi vaikuttaa ilmanlaatuongelmien alueelliseen ilmenemiseen. Ratkaisevaa on päästölähteiden sijainti ja mahdollinen alueellinen polarisoituminen suhteessa vallitsevaan tuulensuuntaan.

Riittävän voimakas kaupungin lämpösaareke kehittää lisäksi oman paikallisen tuulikiertonsa, joka imee ilmaa kaupungin laitamilta kohti keskustaa. Tämä saattaa osaltaan heikentää ilmanlaatua etenkin kaupungin keskustassa, johon tuulet ja ilmansaasteet kasautuvat.

4_3_c_Ilmanpaineen_keskiarvo_päivinä

Kuva 3. Ilmanpaineen keskiarvo päivinä, jolloin hengitettävien hiukkasten raja-arvo on ylittynyt Turun alueella (© Minna Huovinen, 2012). Keskiarvon laskennassa käytetty aineisto on kerätty vuosina 2001-2011. Turku on kyseisinä päivinä ollut korkeapaineen keskuksen vaikutuspiirissä. Korkeapaineen vallitessa sää on yleensä heikkotuulinen ja ilman sekoittumisolosuhteet ovat huonot.

Koska sekä lämpösaarekkeeseen että ilmanlaatuun vaikuttavat suuresti ilman sekoittumisolosuhteet, ovat huonon ilmanlaadun sekä voimakkaiden lämpösaarekkeiden tilanteet usein suursäätilaltaan samankaltaisia. Tuulet ovat yleensä heikoimpia korkeapainetilanteessa, mikä näkyy siinä, että hengitettävien hiukkasten määrä on suurin suursäätilanteissa, joissa kaupunki on korkeapaineen keskuksen vaikutuspiirissä (kuva 3).

Ilmansaasteiden leviämistä voidaan tutkia leviämismallien avulla. Mallien avulla voidaan esimerkiksi tarkastella ilmansaasteiden alueellista jakaumaa päästölähteittäin. Leviämismallit voivat toimia kaupunki- ja liikennesuunnittelun tukena.

 

 

Lähteet ja linkit -osiosta löydät lisätietoa aiheesta.