Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Kvalita ovzduší doc. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D.
Katedra agroekologie a biometeorologie, Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů Česká zemědělská univerzita Katedra fyziky atmosféry Matematicko-fyzikální fakulta Univerzita Karlova v Praze
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Kontakt: doc. RNDr. Petr Pišoft, Ph.D. e-mail: petr.pisoft@mff.cuni.cz www: http://home.czu.cz/pisoft/ www: http://kfa.mff.cuni.cz osobně: Katedra fyziky atmosféry MFF UK V Holešovičkách 2, 180 00 Praha 8 č. dveří: 1144 tel.: 221.912.540
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Dálková meteorologická pozorování • získávání a zpracování informací o atmosféře a zemském povrchu • pomocí systémů dálkového průzkumu, jako jsou meteorologické družice, radary, radiosondy a detektory bleskových výbojů • možnost sledování rozsáhlé oblasti až globální pozorování • sledování vývoje v čase a rozložení v prostoru • sledování meteorologických parametrů i přímo znečištění
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • meteorologické družice se dělí na družice geostacionární a družice polární • geostacionární družice jsou ty, které stále "stojí" nad jedním místem zemského povrchu, z výšky téměř 36000 km, poskytují informace s dostatečným rozlišením z pásu území omezeného přibližně 60. rovnoběžkami • polární družice jsou ty, co na nízkých drahách křižují oblasti severního a jižního pólu ve výškách mezi 600 až 1250 km. Jejich oběžné dráhy protínají polární oblasti a vůči rovině zemského rovníku mají sklon 80 až 100 stupňů. Doba jednoho takového oběhu se pohybuje okolo sta minut
Polární družice NOAA GOES-4
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Satelitní pozorování • od poloviny 20. století rozvoj umělých družic • od šedesátých let v zaměření i na meteorologii • dnes tisíce objektů
Zdroj: https://www.youtube.com/watch?v=6Qf6VIvLGZk
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • geostacionární družice jsou ty, které stále "stojí" nad jedním místem zemského povrchu, z výšky téměř 36 tisíc kilometrů, poskytují informace s dostatečným rozlišením z pásu území omezeného přibližně 60. rovnoběžkami
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • geostacionární družice jsou ty, které stále "stojí" nad jedním místem zemského povrchu, z výšky téměř 36 tisíc kilometrů, poskytují informace s dostatečným rozlišením z pásu území omezeného přibližně 60. rovnoběžkami
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • geostacionární družice − SEVIRI jako příklad základního přístrojového vybavení (Spinning Enhanced Visible and Ifrared Imager)
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • geostacionární družice − základním přístrojem je SEVIRI (Spinning Enhanced Visible and Ifrared Imager)
kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál kanál Zdroj: http://chmi.cz
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
VIS 0.6 VIS 0.8 IR 1.6 IR 3.9 WV 6.2 WV 7.3 IR 8.7 IR 9.7 IR 10.8 IR 12.0 IR 13.4 HRV
0.56 - 0.71 µm 0.74 - 0.88 µm 1.50 - 1.78 µm 3.48 - 4.36 µm 5.35 - 7.15 µm 6.85 - 7.85 µm 8.30 - 9.10 µm 9.38 - 9.94 µm 9.80 - 11.80 µm 11.00 - 13.00 µm 12.40 - 14.40 µm 0.5 - 0.9 µm
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • kanál 01, VIS 0.6, 0.56 - 0.71 µm
• kanály 1 až 3 náleží viditelnému světlu a blízké infračervené oblasti; zachycují odražené světelné záření od Slunce • povrch, oblačnost, pole proudění
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • kanál 02, VIS 0.8, 0.74 - 0.88 µm • kanály 1 až 3 náleží viditelnému světlu a blízké infračervené oblasti; zachycují odražené světelné záření od Slunce • povrch, oblačnost, pole proudění
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • kanál 05, WV 6.2, 5.35 - 7.15 µm • kanály 5 až 11 jsou citlivé na infračervené (tepelné) záření. Kanály 5 a 6 snímají v oblasti absorpce (a emise) vodní páry, a tak nelze v této části spektra dohlédnout až na zemský povrch, proto jimi můžeme sledovat pouze nejvyšší oblačnost • vodní pára, vysoká oblačnost, atmosférická instabilita
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • kanál 06, WV 7.3, 6.85 - 7.85 µm • kanály 5 až 11 jsou citlivé na infračervené (tepelné) záření. Kanály 5 a 6 snímají v oblasti absorpce (a emise) vodní páry, a tak nelze v této části spektra dohlédnout až na zemský povrch, proto jimi můžeme sledovat pouze nejvyšší oblačnost • vodní pára, atmosférická instabilita
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • polární družice jsou ty, co na nízkých drahách křižují oblasti severního a jižního pólu ve výškách mezi 600 až 1250 km. Jejich oběžné dráhy protínají polární oblasti a vůči rovině zemského rovníku mají sklon 80 až 100 stupňů. Doba jednoho takového oběhu se pohybuje okolo sta minut
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • polární družice jsou ty, co na nízkých drahách křižují oblasti severního a jižního pólu • dráhy družic − kruhová helio-synchronní dráha, výška dráhy typicky mezi 810 až 870 km
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • polární družice jsou ty, co na nízkých drahách křižují oblasti severního a jižního pólu • dráhy družic − kruhová helio-synchronní dráha, výška dráhy typicky mezi 810 až 870 km
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • polární družice jsou ty, co na nízkých drahách křižují oblasti severního a jižního pólu • dráhy družic − kruhová helio-synchronní dráha, výška dráhy typicky mezi 810 až 870 km
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Družicová meteorologie • globální systém meteorologických družic
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Meteorologické radary • meteorologické radary pracují na principu velmi podobném radarům klasickým: přístroj nejprve pomocí parabolické antény vyšle úzký a krátký (v řádu mikrosekund) puls radiových vln na určité frekvenci • tento signál se při kontaktu s objektem ležícím v cestě jeho šíření částečně odrazí a rozptýlí. Část takto odchýlené energie původního pulsu přitom směřuje zpět k radiolokátoru, kde je přijímací anténou koncentrována a pak zachycena, převedena do elektronické podoby
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Meteorologické radary • meteorologické radary pracují na principu velmi podobném radarům klasickým: přístroj nejprve pomocí parabolické antény vyšle úzký a krátký (v řádu mikrosekund) puls radiových vln na určité frekvenci , který se částečně odrazí a rozptýlí • v ČR radarová síť CZRAD • EEC DWSR-2501C (od roku1999) - Brdy • Gematronic METEOR 360AC (od roku 1995) - Skalky Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Meteorologické radary • české radary používají k zobrazení odhadu intenzity srážek následující barvy: • fialová až modrá – velmi slabé srážky nebo mrholení; při bezesrážkové meteorologické situaci je lze zaměnit s pozemními cíli, • tyrkysová až světle zelená – slabé až mírné srážky, • žlutá až oranžová – silné až velmi silné srážky; v bouřkách ojedinělé krupobití, • červená až hnědá – velmi intenzivní srážky, meteorologicky přívalový déšť (v našich podmínkách jen při bouřkách, tj. srážky jsou vázány na oblaky typu cumulonimbus); pravděpodobné krupobití, • bílá – extrémní srážky, meteorologicky průtrž mračen; téměř jisté krupobití. • více na http://www.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/rad/info_czrad/index.html • horizontální rozlišení : 1 x 1 km do vzdálenosti 256 km • vertikální rozlišení : 0.5 km do výšky 14 km
Zdroj: http://chmi.cz
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Meteorologické radary - rozlišení základního typu oblačnosti • konvektivní oblačnost - existence výrazných jader s vyšší odrazivostí, často buněčná struktura • velká časová proměnlivost, doba života jednotlivých buněk řádu desítek minut • nově vzniklé buňky mají obvykle jádro maximální odrazivosti ve své horní části, během vývoje buňky jeho výška klesá • výrazně se projevuje denní chod - často náhlý nástup a vývoj množství cílů, pozvolný rozpad při stabilizaci zvrstvení
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Meteorologické radary - rozlišení základního typu oblačnosti • vrstevnatá oblačnost - jednotvárný plošný vzhled, nejsou výraznější gradienty odrazivosti • pomalé časové změny (typická doba života řádu hodin) • na bočních průmětech téměř konstantní výška horní hranice
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Vertikální profily atmosféry - aerologická měření • • • • •
Stanice Praha-Libuš (11520) měří vertikální profily tlaku, teploty, vlhkosti a větru, termíny sondáží - 00, 06, 12 a 18 UTC ozonosondáže - 12 UTC - pondělí, středa a pátek v období leden až duben sondáž radioaktivity - 12 UTC - druhé úterý ve čtvrtletí http://portal.chmi.cz
•
Aktuální situace >> Aktuální stav počasí >> Česká republika >> Sondážní měření
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Aerologická měření • http://portal.chmi.cz •
Aktuální situace >> Aktuální stav počasí >> Česká republika >> Sondážní měření
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • sluneční záření je nejdůležitějším zdrojem energie pro pozemský klimatický systém. Elektromagnetické záření je Sluncem vyzařováno v širokém spektru frekvencí
UV 400 nm
VIS
510 nm
670 nm
IR
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • sluneční záření je nejdůležitějším zdrojem energie pro pozemský klimatický systém. Elektromagnetické záření je Sluncem vyzařováno v širokém spektru frekvencí
Vlnová délka λ
Označení
Podíl %
200 − 400 nm 200 − 280 nm 280 − 320 nm 320 − 400 nm
UV UV-C UV-B UV-A
7 0,4 1,2 5,4
ultrafialová část nejškodlivější. neprochází atmosférou škodlivé, úměrné obsahu O3 pochází z rozptýleného záření
400 − 760 nm 400 − 520 nm 520 − 620 nm 620 − 760 nm
VIS V-A V-B V-C
46 18 15 13
viditelné světlo modré až zelené zelené až červené červené
760 nm − 24 µm 760 nm − 1.4 μm 1.4 − 3 μm 3 − 24 μm
IR IR-A IR-B IR-C
47 32 13 2
infračervená část blízké infračervené střední infračervené vzdálené infračervené, tepelné záření
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • většina solárního energetického výkonu je soustředěna do oblasti blízkého infračerveného (zhruba 0,7-1,5 μm) a viditelného (zhruba 400-700 nm) záření. Maximální intenzita vyzařování připadá na cca 500 nm, což je vlnová délka, která odpovídá zelené barvě
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • základní tvar vyzařovaného spektra se řídí zákony vyzařování černého tělesa a je dán teplotou příslušného povrchu – rozdělení vlnových délek odpovídá tělesu o teplotě zhruba 6000 K • celkový barevný vjem světla je podmíněn nejen barvou nejvíce zastoupené frekvence, ale poměrem zastoupení všech viditelných vlnových délek. Lidské oko je přizpůsobené běžně dopadajícímu slunečnímu záření a nemodifikované přímé sluneční světlo obsahující všechny frekvence vnímá jako barevně neutrální, bílé
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • u jiných hvězd s jinou teplotou povrchu může být charakter vyzařování odlišný – například rudý obr Antares (souhvězdí Štíra) má povrchovou teplotu jen asi 3600 K a nejvíce září v oblasti vlnových délek kolem 800 nm, díky čemuž se při vizuálním pozorování jeví zbarvený do červena. Povrch Síria A (Velký pes) je naproti tomu teplejší než povrch Slunce (cca 10 000 K) a jeho světlo s maximem intenzity kolem 300 nm se lidskému oku zdá být namodralé. Ještě teplejší a víc do modra je třeba Síriův trpasličí průvodce, Sírius B, jehož teplota se odhaduje na 25 000 K.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • i chladnější tělesa, jako je zemský povrch, vyzařují elektromagnetické záření. Jeho intenzita je ale nesrovnatelně nižší než v případě žhavého slunečního či hvězdného povrchu – celkový zářivý výkon vydávaný jednotkou plochy zemského povrchu je zhruba 200 000 krát menší než v případě sluneční fotosféry. • velmi odlišné je i spektrální složení. Maximum vyzařování povrchu o teplotě 300 K připadá na vlnovou délku cca 15 μm, tedy daleké infračervené záření, které lidské oko nedokáže detekovat. Toto vyzařování je nicméně velmi důležité pro ustavení radiační rovnováhy povrchu a vznik skleníkového efektu.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • dlouhovlnné vyzařování povrchu i atmosféry je velmi důležité pro ustavení radiační rovnováhy povrchu a vznik skleníkového efektu • celková tepelná bilance zahrnuje množství dalších procesů jako je například zpětné záření atmosféry
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
(Sluneční) záření v atmosféře • Reálná hvězdná spektra jsou pak ještě složitější díky složení hvězdných atmosfér, které mohou některé vlnové délky pohlcovat. Tím v hvězdných spektrech vznikají tzv. absorpční pásy, jejichž poloha je určena přítomností různých prvků v příslušné atmosféře. • Z jejich polohy je možné usuzovat na chemické složení vzdálených vesmírných objektů, aniž by bylo třeba se k nim přiblížit (v této souvislosti může být zajímavé, že třeba helium bylo nejprve spektroskopicky objeveno ve sluneční atmosféře, a teprve potom se jej podařilo identifikovat v atmosféře pozemské).
UV 400 nm
VIS
510 nm
670 nm
IR
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • pozemská atmosféra, i zcela čistá a bez oblačnosti, není obecně propustnou pro elektromagnetické záření, záleží na vlnové délce procházejícího záření • z hlediska sledování extraterestrických objektů znamená atmosférická absorpce výraznou komplikaci, protože ztěžuje až znemožňuje pozemní pozorování v některých částech elektromagnetického spektra. Například rentgenové či gama záření tak lze přímo sledovat jen z družic či vysoko letících sondážních raket
O3 UV
VIS
IR
CO2 H2O
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • vysokofrekvenční složky EM záření jako je rentgenové či krátkovlnné UV záření jsou pohlceny už ve vysokých vrstvách atmosféry, tím se zároveň zvyšuje teplota termosféry a stratosféry. • infračervené záření k povrchu částečně proniká, ale některé jeho frekvence jsou ve stratosféře a troposféře pohlcovány též, zejména molekulami vodní páry, oxidu uhličitého, metanu a dalších skleníkových plynů.
O3 UV
VIS
IR
CO2 H2O
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • vysokofrekvenční složky záření jako je rentgenové či krátkovlnné ultrafialové (UV) záření jsou pohlceny už ve vysokých vrstvách atmosféry • infračervené (IR) záření k povrchu částečně proniká, ale některé jeho frekvence jsou v atmosféře pohlcovány také zejména molekulami vodní páry, oxidu uhličitého, metanu a dalších skleníkových plynů
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • vysokofrekvenční složky EM záření jako je rentgenové či krátkovlnné UV záření jsou pohlceny už ve vysokých vrstvách atmosféry, tím se zároveň zvyšuje teplota termosféry a stratosféry • infračervené záření k povrchu částečně proniká, ale některé jeho frekvence jsou ve stratosféře a troposféře pohlcovány též, zejména molekulami vodní páry, oxidu uhličitého, metanu a dalších skleníkových plynů.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • v oblasti viditelného záření je propustnost čisté a bezoblačné atmosféry poměrně dobrá, ale nikoliv absolutní. I viditelné světlo totiž s molekulami atmosférických plynů interaguje • pohlcení fotonů při jejich průchodu − takovém případě předá foton svou energii molekulám plynu a jeho pouť atmosférou končí • rozptyl procházejícího světla – foton nezaniká, ale dojde ke změně jeho směru. K rozptylu světla může docházet na aerosolových a oblačných částicích, ale též i na molekulách vzduchu. Tímto způsobem vzniká tzv. rozptýlené záření • ohyb - při průchodu paprsků prostředím s různým indexem lomu (různě opticky husté prostředí) • odraz dopadajících paprsků
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • atmosféra sama o sobě nezáří (alespoň ne v oblasti viditelného záření) a její přirozený jas je působen takřka výhradně rozptýleným slunečním zářením, proč ale není toto světlo bílé, ale výrazně zbarvené do modra? • v případě rozptylu světla o vlnové délce v řádu stovek nm na molekulách atmosférických plynů lze příslušné děje popsat pomocí zákonitostí tzv. Rayleighova rozptylu, kdy míra rozptýlení světla závisí silně na vlnové délce a kratší vlnové délky se rozptylují víc než delší • v případě Rayleighova (molekulárního) rozptylu je míra rozptylu závislá na vlnové délce dopadajícího záření dle I = I 0 4 ⇥ • modré a fialové složky původně bílého světla se rozptylují víc než červená strana viditelného spektra. Při pohledu na oblohu registrujeme právě tyto krátkovlnné složky a nebe se nám tak jeví v modré barvě
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Rozptyl viditelného záření - barva oblohy • v případě rozptylu světla o vlnové délce v řádu stovek nm na molekulách atmosférických plynů se modré a fialové složky původně bílého světla rozptylují víc než červená strana viditelného spektra. Při pohledu na oblohu registrujeme právě tyto krátkovlnné složky a nebe se nám tak jeví v modré barvě • https://www.youtube.com/watch?v=oG-ibVdYmtI
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • modré a fialové složky původně bílého světla se rozptylují víc než červená strana viditelného spektra. Při pohledu na oblohu registrujeme právě tyto krátkovlnné složky a nebe se nám tak jeví v modré barvě
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • v případě že k rozptylu dochází na větších částicích o velikosti srovnatelné a větší s vlnovou délkou dopadajícího záření, jedná se o rozptyl Mieův (aerosolový) • v případě Mieova (aerosolového) rozptylu je míra rozptylu nezávislá na vlnové délce a jednotlivé vlnové délky dopadajícího záření se rozptylují podobně • výsledkem je bílá, zakalená, šedá obloha typická pro znečištěné regiony
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Rozptyl viditelného záření - barva oblohy • při západu či východu slunce, kdy musí záření projít skrz atmosférou relativně dlouhou dráhou, dochází postupně k ochuzování záření o jeho fialové a modré složky a vznikají tak červánky
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • postupné ochuzování přímého slunečního o jeho fialové a modré složky dochází při západu či východu slunce, kdy musí sluneční paprsky urazit skrz atmosféru relativně dlouhou dráhu a vznikají tak červánky
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • světelné paprsky se ve vakuu či v opticky homogenním prostředí šíří po přímce • při přechodu paprsků mezi prostředími s různými optickými vlastnostmi ale nastává lom světla • to se vztahuje nejen na rozhraní dvou různých látek, ale i na různé stavy jednoho prostředí. Index lomu samotného vzduchu se mění v závislosti na jeho hustotě, která je daná teplotou a tlakem. Nastává tak lom paprsku ke kolmici a jeho trajektorie se postupně zakřivuje • díky tomu se nebeské objekty jeví o něco výš, než by odpovídalo jejich skutečné geometrické poloze. Tento jev se označuje jako astronomická refrakce
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • při velmi rychlém poklesu hustoty s výškou, třeba v souvislosti s výskytem výškových inverzí teploty, se mohou dráhy paprsků zakřivit natolik, že směřují zpátky k zemi. Pozorovatel pak může spatřit převrácený obraz vzdálených předmětů, které se mohou i nacházet za geometrickým obzorem. Tehdy hovoříme o svrchním zrcadlení. • nad silně přehřátým povrchem může nastávat opačná situace – teplota vzduchu klesá s výškou tak rychle, že se dočasně ustavuje velmi nestabilní zvrstvení, kdy hustota s výškou roste. V takovém případě se světelné paprsky od přízemní vrstvy vzduchu jakoby odrážejí – mluvíme o spodním zrcadlení.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • nad silně přehřátým povrchem může nastávat opačná situace – teplota vzduchu klesá s výškou tak rychle, že se dočasně ustavuje velmi nestabilní zvrstvení, kdy hustota s výškou roste. V takovém případě se světelné paprsky od přízemní vrstvy vzduchu jakoby odrážejí – mluvíme o spodním zrcadlení.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • nad silně přehřátým povrchem může nastávat opačná situace – teplota vzduchu klesá s výškou tak rychle, že se dočasně ustavuje velmi nestabilní zvrstvení, kdy hustota s výškou roste. V takovém případě se světelné paprsky od přízemní vrstvy vzduchu jakoby odrážejí – mluvíme o spodním zrcadlení.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • při velmi rychlém poklesu hustoty s výškou, třeba v souvislosti s výskytem výškových inverzí teploty, se mohou dráhy paprsků zakřivit natolik, že směřují zpátky k zemi. Pozorovatel pak může spatřit převrácený obraz vzdálených předmětů, které se mohou i nacházet za geometrickým obzorem. Tehdy hovoříme o svrchním zrcadlení.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • při velmi rychlém poklesu hustoty s výškou, třeba v souvislosti s výskytem výškových inverzí teploty, se mohou dráhy paprsků zakřivit natolik, že směřují zpátky k zemi. Pozorovatel pak může spatřit převrácený obraz vzdálených předmětů, které se mohou i nacházet za geometrickým obzorem. Tehdy hovoříme o svrchním zrcadlení.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Interakce slunečních paprsků s atmosférou • v některých geografických oblastech, typicky v pouštích, se mohou oba typy zrcadlení vyskytovat zároveň a blízko obzoru pak lze pozorovat nepřevrácený obraz vzdálených předmětů, který se někdy označuje pojmem fata morgana
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • ultrafialové - vlnová délka kratší než viditelné světlo cca od 400 nm do 10 nm - zdrojem je slunce (tělesa o vysoké teplotě), speciální výbojky • rentgenové - vlnová délka cca od 10 nm do 100 pm - dnes zejména v lékařském prostředí • záření gama - vlnová délka menší než 124 pm - zdrojem jsou radioaktivní atomy
UV 400 nm
VIS
510 nm
670 nm
IR
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • záření gama - vysoce energetické elektromagnetické záření vznikající při radioaktivních dějích • patří k radioaktivnímu záření podobně jako α a β záření • α záření - jedná se o proud jader helia (He2+ - dva neutrony a dva protony) • jde o nejslabší druh radioaktivního záření, který může být odstíněn i listem papíru, má ale silné ionizační účinky na okolí • β záření - jedná se o proud elektronů (příp. pozitronů) • pronikavost je větší než u alfa částic, k jejich zastavení stačí vrstva vzduchu silná 1 m nebo kovu o šířce 1 mm
γ
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • ionizující nebezpečné záření vyjadřujeme dávkovým ekvivalentem v sievertech (Sv) • jednotka Sv vyjadřuje podíl množství absorbované energie v určité hmotnosti a v závislosti na daném druhu ionizujícího záření • radioaktivita se určuje Becquerelech (Bq), Bq vyjadřuje počet radioaktivních přeměn v látce vztažený na jednotku času • ekvivalentní dávky Sv lze použít pro vyjádření radiační zátěže jen v oblasti radiačních limitů a nižších dávek (nelze použít k určení pravděpodobných časných následků závažných ozáření) • roční limit pro civilní osobu 2-5 mSv • za život cca 150-400 mSv • smrtelná hodnota: 5000 mSv
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • za rok obdrží člověk přirozenou dávku 2,5 až 3,0 mSv • výrazné přírodní/přirozené pozadí • radon • zvýšená radioaktivita hornin • kosmické záření • výrazné zastoupení RTG v medicíně
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • většina průměrně absorbovaného záření je spojena s radonem • přírodní radioaktivní plyn radon a jeho dceřiné produkty • vzniká radioaktivní přeměnou z mateřského izotopu rádia 226 vznikajícího rozpadem uranu 238, který je v různém množství obsažen v zemské kůře • inertní radioaktivní plyn pronikající ze zemské kůry k jejímu povrchu a do atmosféry
radon index zdroj: http://mapy.geology.cz/radon/
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • radon - důležitý aspekt kvality vnitřního ovzduší (viz http://www.radioaktivita.cz) • radon z geologického podloží - zdrojem radonu v místnostech je zpravidla zemní vzduch vnikající do budov z podloží podlahou nebo stěnami, které jsou v přímém styku se zemí • díky komínovému efektu může dům radon z podloží sám nasávat
G. Dubois et al. / Journal of Environmental Radioactivity 101 (2010) 786e798
• ozáření ze stavebních materiálů - stavební materiál zejména některé strusky, škvára anebo popílek mohou obsahovat zvýšený obsah přírodních radioizotopů a být tak významným a obtížně odstranitelným zdrojem radonu a zvýšené úrovně záření gama v místnostech • možnou příčinou zvýšení koncentrací radonu v bytě může být i používaná voda (zpravidla z podzemních zdrojů)
zdroj: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0265931X10000512
Fig. 11. European indoor Rn map, interpolation of log10(AM of cell) by ordinary kriging. Inset: unidirectional variogram. Cell size: 20 km.
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • pozemní dávky gama záření EU zdroj: http://radon.unibas.ch
• přírodní radiační pozadí občana ČR 2,5 až 3 mSv/rok • přírodní radiační pozadí v Indii 17 mSv/rok • člověk žijící v okolí uhelné elektrárny obdrží 0,01 mSv za rok • obyvatelstvo v okolí JE Dukovany obdrží 0,005 mSv/rok
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Přehled radiačních dávek • radiační ochrana je v České republice v jaderných zařízeních upravena zákonem č. 18/1997 Sb. o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (Atomový zákon) • dále jeho prováděcí vyhláškou č. 307/2002 Sb., ve znění 499/2005 o radiační ochraně
• RTG střev - 4 mSv, RTG žaludku - 2,4 mSv RTG kyčlí - 1,7 mSv • člověk sledující televizi 1 hodinu denně obdrží 0,01 mSv za rok • 3 lety letadlem Praha - USA - 0,38 mSv/rok
zdroj: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0016508505008917
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • havárie v Černobylu vyzářila kolem 300 000 mSv
Šíření radioaktivního oblaku po havárii v Černobylu
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • radioaktivní přenos z poškozené japonské jaderné elektrárny Fukušima • přenos v atmosféře
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • radioaktivní přenos z poškozené japonské jaderné elektrárny Fukušima • přenos v oceánu
Kvalita ovzduší Petr Pišoft
Nebezpečné záření • na buněčné úrovni poškození DNA, mutace a maligní transformace buněk • nad prahovou dávkou roste závažnost poškození, vznik akutní nemocí z ozáření • škodlivost záření závisí na tom, jaký orgán je ozářen (podle toho se liší prahová dávka pro daný orgán)