Sezonowa zmienność strumienia netto CO 2

Teren otaczający stanowisko pomiarów REA-AGH z wyjątkiem sektora zieleni jest w sezonie letnim źródłem netto dwutlenku węgla. Strumień CO2 podlegał nieznacznym zmianom sezonowym. Wartości obserwowane latem były niższe od obserwowanych w pozostałych porach roku: wartość średnia oraz jej odchylenie standardowe z miesięcy czerwiec-sierpień wyniosła 4.28±0.15 μmol m-2

s^-1, podczas gdy w miesiącach zimowych (grudzień-luty) 9.35±0.19 μmol m-2

s^-1, wiosną 9.40±0.30 μmol m-2

s^-1, jesienią 7.51±0.14 μmol m-2

s^-1. Najczęściej występujące wartości strumienia nie różniły się tak znacząco pomiędzy sezonami: mediana z miesięcy letnich jest o około 2 μmol m^-2 s^-1 mniejsza niż w pozostałych sezonach

(Rys. 6.43). Miesiącami z najniższą medianą strumienia były lipiec i sierpień (odpowiednio 3.3 i 3.2 μmol m-2

s^-1), z najwyższą – luty i listopad (odpowiednio 7.5 i 8.1 μmol m-2

s^-1)

(Rys. 6.44).

Rys. 6.43. Zmienność sezonowa strumienia CO₂ netto w Krakowie: mediana, kwartyle górny i dolny oraz percentyle 0.05 i 0. 95.

Uzyskane wartości są porównywalne danymi dostępnymi w literaturze. W Helsinkach wartości średnie sezonowe uzyskiwane z różnych sektorów zagospodarowania terenu należały do przedziału od –1.2 do 11 μmol m-2

s^-1 [Vesala i in., 2008]. W Łodzi najczęściej uzyskiwano strumień z przedziału 0-15 μmol m-2

s^-1 z nieregularnie występującymi wartościami ujemnymi a zimą często przekraczającymi 30 μmol m-2

s^-1 [Pawlak i in., 2011]. Wyniki uzyskane w Gliwicach były zdecydowanie niższe: średnie miesięczne wartości strumienia nie przekraczały 5 μmol m-2

s^-1 [Magliulo i in., 2014]. W Londynie otrzymywano od 7 do 47 μmol m-2

s^-1 [Helfter i in., 2011], w Bazylei od 3 do 15 μmol m-2

s^-1 [Vogt i in., 2006], w Marsylii od 5 do 30 μmol m-2

s^-1[Grimmond i in., 2004].

Rys. 6.44. Statystyka miesięczna

strumienia CO2 netto na stacji REA-AGH: mediana, kwartyle górny i dolny oraz percentyle 0.05 i 0.95.

Podczas warunków stratyfikacji chwiejnej rejestrowany strumień CO2 netto był średnio o 2.3 μmol m^-2 s^-1 większy od wartości rejestrowanych w warunkach równowagi trwałej. Do analiz zmienności strumienia netto CO2 wybrane zostały wyniki pomiarów we wszystkich warunkach równowagi prócz bliskich neutralnych, o granicznej wartości bezwzględnej długości Obuchowa równej 105

m (Tab. 2.2) (parametr stabilności ζ = (zm-zd)/L = 2 ∙ 10^-4). W okresie 2005-2009 r. prowadzono w Krakowie pomiary wysokości warstwy miesza-nia za pomocą techniki sodarowej. Wykorzystując wyniki pomiarów ciągłych stężemiesza-nia CO₂ wewnątrz warstwy mieszania oszacowano jego strumień w okresach nocnych

[Zimnoch i in., 2010]. Na Rys. 6.45 przedstawiono porównanie wyników opisanych pomiarów ze średnimi miesięcznymi strumienia nocnego uzyskanego z pomiarów REA.

Rys. 6.45. Porównanie wyników pomiarów

strumienia CO₂ metodą REA i za pomocą Sodaru.

Wartości nocnego strumienia CO2 uzyskane z niezależnych metod pomiarowych pozostają w dobrej zgodności. Od maja do października wartości średnie są bardzo bliskie pomimo iż zwłaszcza wyniki REA obarczone są dużą niepewnością ze względu na dużą

amplitudę zmienności. W lutym, listopadzie i grudniu widać spore różnice: wartości otrzymane z pomiarów wysokości warstwy mieszania są niemal trzykrotnie niższe niż uzyskane za pomocą techniki kowariancyjnej. W granicach raportowanych odchyleń standardowych średniej strumienie jednak również wtedy pozostają w zgodności.

Strumień CO2 netto nie był homogenicznie rozłożony w zależności od kierunku. Największe wartości uzyskiwano z kierunku północno-wschodniego, gdzie w odległości 115m od stanowiska pomiarowego znajduje się skrzyżowanie dwóch ruchliwych ulic a dalej zabudowania mieszkalne. Najmniejsze wartości strumienia otrzymywane były z kierunku południowego i południowo-wschodniego, gdzie znajdują się tereny zielone (Rys. 6.46, por.

Rys. 6.42). Rozkład przestrzenny nieznacznie zmieniał się sezonowo. Niehomogeniczność kierunkowa uwidoczniła się najwyraźniej jesienią i zimą, kiedy strumień rejestrowany z północnego wschodu był dwukrotnie większy niż z pozostałych kierunków. Wiosną z kierunku południowo wschodniego, gdzie zlokalizowany jest park, rejestrowano najbardziej fluktuujące wartości strumienia – od bardzo niskich po wysokie. W pozostałych porach roku strumień z tego kierunku nie fluktuował tak wyraźnie (Rys. 6.47).

Na Rys. 6.48 przedstawiono średnie miesięczne strumienia CO2 netto z podziałem na poszczególne sektory zagospodarowania terenu. Przez cały rok wartość średnia strumienia CO2 była największa dla sektora ruchu drogowego. Najmniejszą wartość osiągnął on w sierpniu, zrównując się ze strumieniem z obszaru zabudowań. W tym miesiącu Kraków jest najmniej zaludniony – do wakacji szkolnych dochodzi okres wakacji akademickich i ruch drogowy jest zauważalnie mniejszy niż w pozostałych miesiącach.

Strumień CO2 otrzymany z obszaru oznaczonego jako sektor zabudowań także podlegał wahaniom sezonowym. Największe jego wartości notowane były zimą i wiosną, najmniejsze – w lipcu.

Rys. 6.46.Strumień CO2 netto rejestrowany w okresie 2012-2014 na stacji REA-AGH w zależności od kierunku wiatru. Punkty oznaczają medianę, słupki błędów – kwartyle dolny i górny; kolorem niebieskim zaznaczono wartość 0 μmol m-2 s^-1.

Rys. 6.47. Strumień CO2 netto w zależności od kierunku w różnych porach roku. Punkty oznaczają medianę, słupki błędów – kwartyle dolny i górny; kolorem niebieskim zaznaczono wartość 0 μmol m-2 s^-1.

Średnie miesięczne wartości strumienia rejestrowanego z kierunku sektora zieleni były najniższe w każdym z miesięcy z wyjątkiem lutego, maja i października. Wydajność asymilacji biosfery widoczna jest szczególnie latem, kiedy strumień z tego kierunku jest niemal równy zeru. Największe wartości strumienia rejestrowano wiosną, kiedy zachodzą procesy respiracji i rozkładu materii organicznej w glebie a nierozwinięte części zielone roślin nie umożliwiają wydajnej fotosyntezy. Uzyskane w styczniu niskie wartości strumienia świadczą o zmniejszeniu szybkości procesów respiracji i rozkładu materii ale nie całkowitym ich ustaniu. Taki wniosek pozostaje w zgodzie z rezultatami pomiarów komorowych

(Rozdział 6.2).

Rys. 6.48. Średnie wartości miesięczne strumienia netto CO2 z podziałem na sektory zagospodarowania terenu. Słupki błędów reprezentują odchylenie standardowe średniej.

Różnice między poszczególnymi sektorami są widoczne także w statystyce całego zapisu danych. Mediana strumienia z sektora ruchu drogowego jest dwukrotnie wyższa niż z pozostałych sektorów (Rys. 6.49). Najmniejszy strumień otrzymano z sektora zieleni, gdzie 24% danych miała wartości ujemne. W sektorach zabudowań i drogowym dane strumienia mniejsze od zera otrzymano w odpowiednio 21 i 8% przypadków. Szczegółowe dane dotyczące statystyki strumienia z poszczególnych sektorów z podziałem na sezony przedstawiono w Tab. 6.10.

Rys. 6.49. Statystyka strumienia netto CO₂ z poszczególnych sektorów emisji (kolor szary) na tle statystyki bez podziału na kierunki (kolor niebieski): mediana, kwartyle dolny i górny oraz percentyle 5 i 95%. Mediana z lat 2012-2014 wynosi 4.90 μmol m^-2 s^-1.

Tab. 6.10.Wartości średnie, mediana i percentyle 5-95% strumienia CO2 netto w zależności od sezonu w różnych sektorach emisji. Mediana [μmol m-2 s^-1] Średnia i odchylenie standardowe [μmol m-2 s^-1] 5% percentyl [μmol m-2 s^-1] 95% percentyl [μmol m-2 s^-1]

Zima Sektor zabudowań 3.51 5.48±0.33 0.44 7.66

Sektor ruchu drogowego 10.30 13.39±0.35 5.29 17.02

Sektor zieleni 2.54 4.56±0.41 0.47 5.67

Wiosna Sektor zabudowań 4.26 8.36±0.30 1.20 9.32

Sektor ruchu drogowego 7.18 10.51±0.37 3.34 13.57

Sektor zieleni 2.94 7.9±1.2 0.16 7.27

Lato Sektor zabudowań 3.10 3.54±0.22 0.16 6.43

Sektor ruchu drogowego 5.01 6.86±0.40 1.94 9.33

Sektor zieleni 2.23 2.19±0.26 -1.00 5.29

Jesień Sektor zabudowań 3.78 4.69±0.19 0.93 7.40

Sektor ruchu drogowego 8.48 10.49±0.33 4.38 14.59

Sektor zieleni 3.15 4.14±0.27 0.88 5.90