Čistota vzduchu – intro

"Čistý vzduch" je pozorovateľmi veľmi často používané spojenie, čo však vo svojej podstate znamená? Ide o stav vzduchu bez tuhých, kvapalných a plynných znečisťujúcich prímesí. Takúto čistú a suchú atmosféru definujeme ako zmes ideálnych plynov s týmto chemickým zložením v blízkosti zemského povrchu: dusík 78,084 %; kyslík 20,9476 %; argón 0,934 %; oxid uhličitý 0,0314%; atď. Menej striktne sa za čistý považuje vzduch, ktorý obsahuje z daného hľadiska zanedbateľné množstvo znečisťujúcich prímesí. Znečisťujúce prímesy sa prúdením v atmosfére transportujú na rôzne veľké vzdialenosti.

Pre pozorovateľa je v praxi kľúčovým pojmom a vlastnosťou vzduchu jeho schopnosť prepúšťať svetlo, tzv. priezračnosť (transparentnosť). Za priezračný označujeme vzduch s výnimočne dobrou viditeľnosťou/dohľadnosťou, rádovo v desiatkach až stovkách kilometrov, kedy sú i značne vzdialené objekty veľmi zreteľné.

Na zozname v čistom a suchom ovzduší chýba, pochopiteľne, vodná para, ktorá ale v skutočnom zastúpení plynov v najspodnejšej časti atmosféry hrá významnú rolu. Podrobnejšie o nej a jej vplyve na dohľadnosť sme už ale špeciálne hovorili v jednom z predchádzajúcich článkov nášho teoretického seriálu - o vlhkosti vzduchu.

Dnes sa preto na "čistý vzduch" zameriame v zúženom význame slova, resp. odkryjeme druhú stránku tohto spojenia. Budeme ho chápať ako úroveň zakalenia atmosféry (turbidity), ktoré možno definovať ako nepriaznivý vplyv tuhých a kvapalných čiastočiek (okrem oblačnosti, ktorej vplyv sa neuvažuje) na priezračnosť ovzdušia. Na zakalenie určite nesmieme pri plánovaní pozorovania zabúdať, dohľadnosť býva týmto spôsobom zásadne zhoršená pomerne často. Reč pritom bude predovšetkým o znečistení tuhými mikroskopickými časticami v ovzduší, označovanými ako zákal.

Je zrejmé, a treba to mať v každom prípade na mysli, že na výslednej dohľadnosti sa v konečnom dôsledku štandardne podieľa kombinovaný vplyv zakalenia a vzdušnej vlhkosti. Čiastkový vplyv jednotlivých obmedzujúcich zložiek môže byť v praxi presne rozlíšiteľný a interpretovateľný s ťažkosťami, obzvlášť pre nezainteresovaného pozorovateľa.

Zákal pod drobnohľadom

Znečisťujúce častice tvoriace zákal pochádzajú z povrchu zeme a dostávajú sa do ovzdušia zásluhou prúdenia vzduchu. Je teda logické, že zákal sa dominantne vyskytuje v prízemnej vrstve, "dotýkajúc sa" zemského povrchu. Môže sa však vyskytnúť i výškový zákal, ktorého spodná hranica leží v určitej výške nad zemským povrchom.

Na zákalových časticiach sa rozptyľuje svetlo, čím sa dohľadnosť zhoršuje a súčasne sa vytvára typické belavé zafarbenie atmosféry, hovoríme o opalescencii. Horná hranica vrstvy zákalu býva označovaná ako zákalový horizont. Možno ho dobre identifikovať pri šikmom pohľade zhora, teda nachádzajúc sa v polohách nad ním, odkiaľ pôsobí dojmom súvislého obzoru.

Na rozdiel od dymna a hmly nie je zákal vo významnej miere spôsobovaný kvapôčkami vody. Zákalové častice však môžu byť kondenzačnými jadrami, ktoré sú jednou zo základných predispozícií pre vznik dymna/hmly. Preto býva plynulým prechod od zákalu k dymnu/hmle. Na najväčších a najaktívnejších jadrách začína kondenzácia už pri relatívnej vlhkosti vzduchu okolo 70 %.

V meteorologických hláseniach sa zákal (ang. haze) zaznamenáva len vtedy, ak znižuje dohľadnosť pod 10 km.

Praktické zákalové stavy

Kedy najmä musíme v našom geografickom regióne nad zákalom uvažovať? Tu je prehľad bežne sa vyskytujúcich konkrétnejších podmienok a prípadov:

□ Vo všeobecnosti je potlačené premiešavanie vzduchu, a teda aj rozptyl znečisťujúcich látok v tlakovej výši (anticyklóne). Pri dlhšietrvajúcom anticyklonálnom počasí sa preto s pribúdajúcim časom dá očakávať zhoršovanie zákalovej situácie. Zosilnený zákal býva obzvlášť v teplej časti roka pri ustálenom počasí s vysokými teplotami vzduchu.

□ Do ovzdušia je bežne unášaný znečisťujúci materiál z polí, predovšetkým z holej pôdy. Tento proces je výraznejší keď je pôda suchá a môže byť zintenzívnený vetrom. Naopak prevlhčenie/pokrytie povrchu tekutými zrážkami i snehom má teda v tomto ohľade priaznivý efekt.

□ V strednej Európe sa zvykne objavovať zakalenie aj saharským prachom a pieskom.

□ Výskyt nečistôt z vykurovania má samozrejme svoju odpodstatnenosť hlavne v príslušnom (vykurovacom) období. Sprievodným prejavom je dym, ale nezabúdajme, že tento nemá žiaden súvis jednak s dymnom a nemožno ho taktiež stotožňovať so zákalom celkovo. Dym je zložený výhradne z viditeľných produktov nedokonalého spaľovania (popol, popolček, sadze) a zaznamenáva sa len v obmedzených oblastiach v blízkosti väčších zdrojov dymu, ktoré sa dajú s istotou určiť.

□ S predchádzajúcimi prípadmi čiastočne súvisí aj tzv. priemyslový zákal, vyskytujúci sa v oblastiach veľkomiest a priemyselných zón. Je spôsobený umelými zdrojmi dymu, prachu, exhalátov, apod. Výrazný priemyslový zákal býva zdiaľky dobre pozorovateľný v podobe šedej, oblak pripomínajúcej čiapočky nad mestom či priemyselnou zónou, z ktorej niekedy vystupujú len vrcholky komínov a výškových stavieb. Silné priemyselné znečistenie ovzdušia nad rozsiahlejším územím dnes v literatúre môžeme hľadať aj pod označením smog, hoci pôvodný význam tohto slova označoval zmes dymu a hmly.

□ Menej častý, osobitný typ znečistenia spalinami predstavujú požiare.

□ Fakticky spomenúť musíme aj teplotné inverzie, ktoré majú schopnosť zabrániť rozptyľovaniu nečistôt. Tie sa vtedy koncentrujú v priestore pod inverznou hladinou a sú často sprevádzané hmlou a inverznou oblačnosťou.

Očista od zakalenia

Atmosféra má samočistiacu schopnosť a obsiahnutých nečistôt sa zbavuje rôznymi procesmi. Najtypickejším je vymývanie padajúcimi zrážkami, tzv. mokrá atmosférická depozícia, aj preto majú predchádzajúce zrážky pozitívny účinok na dohľadnosť. Ostatné procesy spadajú pod suchú depozíciu, napr. spád prachu, alebo zachytávanie a pohlcovanie znečisťujúcich prímesí živými organizmami.

--------------------------------------------------------------------

Literatúra:

FAŠKO P., TURŇA M., JÁN L., BALANGOVÁ A. (2015): Teplotná inverzia. Slovenský hydrometeorologický ústav. Dostupné online: http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=668  {cit. 23.04.2018}.

SOBÍŠEK B. (ed) (1993): Meteorologický slovník výkladový terminologický. Praha: Academia, 594 s.

Článok je jedným zo dlhodobej série materiálov o meteorológii ďalekých výhľadov. V cykle postupne čo najvýstižnejšie a zároveň laicky podľa možnosti čo najtriviálnejšie približujeme úlohu a vplyv jednotlivých meteorologických prvkov či javov pri diaľkovom pozorovaní. Poznatky o výlučnom vplyve meteorologického faktora (iba jedného) bližšie rozoberaného v tomto článku samozrejme v praxi pri diaľkovom pozorovaní na úspech nestačia. Na úplný záver série preto zaradíme do cyklu ešte aj príslušný sumarizujúci článok. 
Pripomíname, že článok je všeobecne štylizovaný na klimatické podmienky Slovenska. 
V prípade potrebných či vhodných spresnení, alebo doplnení budeme článok priebežne ďalej aktualizovať.

V budúcom pokračovaní sa vo vzťahu k dohľadnosti pozrieme na tlakové výše (anticyklóny).

Spracoval: dv