Bilgi | Enverziyon

Kentsel Hava Kirliliği Riski için Enverziyon Tahmini

Hava Kirliliği ve Meteoroloji

Hava kirliliği deyimiyle, sanayi devriminden bu yana karşılaşmaktayız. Doğa veya insan kaynaklı salımlar sonucu, atmosferde bulunan kirleticilerin belirli seviyeleri aşması ve uygun meteorolojik koşullar altında canlı ve cansız varlıklar üzerinde olumsuz etkiler yapması olayına hava kirliliği ismi verilmektedir. Hava kirleticileri çok çeşitli olmakla beraber, kentsel hava kirliliği genellikle atmosferde bulunan kükürtdioksit (SO2) ve partikül madde (P.M.) konsantrasyonlarının ölçülmesiyle saptanmaktadır. Yer seviyesi ozonu, son dönemlerde özellikle gelişmiş ülkelerde kentsel hava kirliliği açısından takip edilen önemli parametrelerden biri olmuştur.

Kentlerde hava kirliliğine neden olan faktörler; kirleticilerin varlığı (yakıt kalitesi, endüstriyel gelişmişlik, nüfus, nüfus yoğunluğu vb.), topoğrafya ve coğrafik koşullar ile meteorolojik şartlardır (enverziyon, karışma yüksekliği, sıcaklık, rüzgar, nem, vb.). Meteorolojik koşulların en önemlisi ise Enverziyon (Sıcaklık Terselmesi) durumunun oluşmasıdır.

Sıcaklık, normal atmosfer koşulları içerisinde yerden itibaren yükseldikçe her 100 m’de 0.5 ile 1.0 °C arasında azalma eğilimi göstermektedir. Sıcaklığın yükseklikle azalacağı yerde artış göstermesi durumuna sıcaklık terselmesi (temperature of inversion) ya da sıcaklık enverziyonu denilmektedir.

Sıcaklık terselmesi yer seviyesinden itibaren meydana geliyorsa, bu duruma yer seviyesi enverziyonu, yerden daha yukarı seviyelerde meydana gelmesi durumuna ise yüksek seviye enverziyonu adı verilmektedir.

Sıcaklık terselmesinin görüldüğü durumlarda enverziyonun tabanı, yükselen hava hareketlerinin son bulduğu sınırdır. Enverziyon yerden itibaren veya yere çok yakın bir seviyeden başlaması durumunda, dikey hareketler yok denecek kadar az olacağından, su buharı ve atmosferik kirleticiler yükselemeyecek, yatay hava akımlarının da bu olaya bağlı olarak çok az olmasından dolayı yatay yönde de taşınma olmayacak ve sonuçta atmosferde kirletici konsantrasyonu artarak, hava kirliliği sorunu yaşanabilecektir.

Oluşan enverziyonun şiddeti, süresi, kalınlığı ve yerden yüksekliği yaşanan hava kirliliğinin yoğunluğunu doğrudan etkilemektedir.

Pek çok kentimizde özellikle kış aylarında yoğun olarak karşılaştığımız hava kirliliği insan sağlığı açısından önemli problemler yaratmakta ve hatta bazı durumlarda ölümlere bile neden olabilmektedir. Geçmiş yıllarda dünya üzerinde ölümlere neden olmuş bazı hava kirliliği olayları örnek olarak aşağıda verilmiştir.

Bazı Hava Kirliliği Olayları ve Sonuçları

Kararsızlık Durumu (Enverziyon yok)

Enverziyon Durumu

"Kentsel Hava Kirliliği Riski için Enverziyon Şiddeti Tahmini" Çalışması

Müdürlüğümüzde yürütülen “Kentsel Hava Kirliliği Riski için Enverziyon Şiddeti Tahmini” çalışması ile il merkezleri ve bazı ilçe merkezlerinde, özellikle kış mevsiminde hava kirliliği yaşanma riskine yönelik olarak Enverziyon Şiddeti Tahmini yapılarak kamuoyuna duyurulması ve ilgili kurum ve kuruluşlar tarafından gerekli önlemlerin alınmasının sağlanması amaçlanmıştır.

Kentlerimizde meydana gelen enverziyon olaylarının büyük çoğunluğu, havanın açık olduğu (bulutların olmadığı veya çok az olduğu) durumlarda, yer yüzeyinin hızla soğuması nedeniyle, gece ve sabah erken saatlerde oluşmaktadır. Bu nedenle meydana gelen enverziyon durumu, genellikle öğlen saatlerine doğru yer yüzeyinin ısınmasıyla birlikte ortadan kalkmaktadır.

Özellikle kuvvetli (şiddetli) enverziyonun beklendiği günlerde, sabah saatlerinde kötü kaliteli yakıt kullanılan yerleşim merkezlerinde kalorifer ve sobaların yakılmaması veya düşük kapasitede yakılması, endüstriyel ve trafik kaynaklı emisyonların azaltılması, oluşacak hava kirliliğinin yoğunluğunu düşürecektir. Böyle durumlarda mümkün olduğunca dışarı çıkılmaması tavsiye edilmektedir.

Tahmin edilen Enverziyonun şiddet sınıflandırması aşağıda verilmiştir. Özellikle Kuvvetli Enverziyonun beklendiği günlerde, gerekli önlemler alınarak hava kirliliğinin alt düzeyde yaşanması veya hiç yaşanmaması sağlanabilir.

Enverziyon Tahmin Algoritması

İlk olarak, Avrupa Orta Vadeli Tahminler Merkezinin (ECMWF) 3 günlük (72 saat) sayısal hava tahminlerinden, yer seviyesinden yukarıdaki ilk 1500 m için yüksek atmosfer verileri alınarak, tahmin yapılacak noktalar için dikey sıcaklık ve rüzgar profilleri hazırlanmaktadır. (Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliğinde belirtilen Kritik Meteorolojik Şartlar: 700 m’nin altında en az 2 °C sıcaklık artışı ve 12 saatlik rüzgar hızı ortalamasının 1,5 m/s’den daha düşük olması).

Enverziyon tahmini, ECMWF tarafından 12 GMT’de üretilmiş olan tahmin verisi ile, 00 GMT (t+12) saatinden itibaren 3’er saatlik periyotlar halinde, 3 günlük (72 saat) periyodu kapsamaktadır.

Enverziyon tahmini algoritması, dikey sıcaklık artışının yani enverziyon tabakasının varlığı ve miktarı, bu tabakanın yerden yüksekliği ve kalınlığı ile bu tabaka içindeki minimum rüzgar hızı dikkate alınarak hazırlanmıştır. Dikkate alınan tüm parametreler için sınır değerler belirlenmiş ve bu kapsamda puanlar hesaplanmıştır.

En şiddetli enverziyon 100 puan üzerinden değerlendirilerek, aşağıda verilen sınıflandırma yapılmıştır.

Kentsel Hava Kirliliği Riski için Enverziyon Şiddeti Tahmini

Tahmin edilen Enverziyon Şiddeti (R) aşağıdaki formül ile hesaplanmaktadır.

R = r1 + r2 +r3 + r4 + r5

Bu formülde;

R = Enverziyon şiddeti

r1 = Enverziyon tabakasının varlığı (maksimum 20 puan)

r2 = Sıcaklık farkı, dt (maksimum 35 puan)

r3 = Minimum rüzgar hızı, Vmin (maksimum 15 puan)

r4 = Enverziyonun yerden yüksekliği, h (maksimum 10 puan)

r5= Enverziyonun kalınlığı, d (maksimum 20 puan) olarak tanımlanmıştır.

Algoritma ile öncelikle, dikey sıcaklık profili incelenmektedir. Eğer bir üst tabakanın sıcaklığı, alttakinden daha yüksek ise, alt tabaka Enverziyon Başlangıç Noktası olarak alınarak, enverziyon üst sınırı belirlenene kadar bu kontrol devam etmektedir. Ust tabaka sıcaklığı alt tabakadan daha düşük bulunduğu zaman, bu noktanın bir altındaki seviye Enverziyonun Bitiş Noktası olarak belirlenmektedir.

Eğer kalınlığı 45 m’den daha fazla olan bir enverziyon tabakası bulunmuş ise, r1 değeri olarak 20 puan kayıt edilerek sonraki hesaplamalara geçilmekte, enverziyon yok ise veya enverziyon tabakasının kalınlığı 45 m’den daha az ise r1=0 puan kayıt edilerek, program sonlandırılmaktadır.

r2 Hesabı: Bulunan enverziyonun üst tabakası ile alt tabakası arası sıcaklık farkı alınarak, aşağıda verilen sınıflandırmaya göre puanlandırılmaktadır.

<

r3 Hesabı: Enverziyonun bulunduğu seviyelerdeki rüzgar hızlarından minimum rüzgar hızı bulunarak (V_min), aşağıda verilen sınıflandırmaya göre puanlandırılmaktadır.

r4 Hesabı: Enverziyonun yerden yüksekliği (h) hesaplanarak, aşağıda verilen sınıflandırmaya göre puanlandırılmaktadır.

r5 Hesabı: Enverziyonun kalınlığı (d) hesaplanarak, aşağıda verilen sınıflandırmaya göre puanlandırılmaktadır.