De invloed van het weer op luchtkwaliteit

Het weer is een zeer belangrijke factor in het voorspellen van de luchtkwaliteit. Nu de paasvuren aangestoken zijn, is een forse overschrijding van de norm duidelijk zichtbaar in de metingen.


Ongeveer een paar uur na het aansteken van de vuren in Duitsland zien we in Groningen een sterke piek in de hoeveelheid fijnstof (PM10, dit zijn fijnstofdeeltjes kleiner dan 10 µm). Daarna zakte de concentratie iets, maar de luchtkwaliteit is nog steeds slecht, het zal nog wel even duren voordat de situatie weer matig of goed wordt.


In De Rijp, tussen de Beemster en Alkmaar, zien we een paar uur later dan in Groningen weer dezelfde sterke stijging in de concentratie fijnstof (deze keer PM2.5, dit zijn fijnstofdeeltjes kleiner dan 2,5 µm die daardoor dieper kunnen doordringen in longen). We zien dat de rook zich als een golf van oost naar west verplaatst.
 

Wat is fijnstof?
Fijnstof is een verzamelnaam voor vervuilende deeltjes in de lucht. Vrijwel alle menselijke activiteit levert fijnstof op: het verkeer, de industrie en veeteelt stoten fijnstof uit. Daarnaast is er ook natuurlijk fijnstof, zoals zout, Saharazand en vulkanische as.

Fijnstof veroozaakt smog. Bij windstil weer hangt er een grijze of geel-bruine waas boven de stad. Smog komt zowel in de winter als in de zomer voor.

Verspreid over Nederland staan meetstations die de luchtkwaliteit meten. Als de luchtkwaliteit slechter wordt, geeft het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu een smogalarm af.

Hoge concentraties fijnstof zijn gevaarlijk voor mensen met longziekten en hart- en vaatziekten. Ook jonge kinderen, bejaarden, mensen met suikerziekte en mensen die zich inspannen in de buitenlucht moeten voorzichtig zijn.

Niet alle soorten fijnstof zijn even gevaarlijk. De kleinste deeltjes van 2,5 micrometer en nog kleiner, zogeheten ultra-fijnstof, bijvoorbeeld roet, komen diep in de longen terecht. Daardoor richten ze meer schade aan.
Bron & interessant artikel om verder te lezen: npofocus: waarom is fijnstof zo'n groot probleem?

Invloed van het weer

Windrichting
De meest voor de hand liggende factor is windrichting. Vandaag is de windrichting noordoost tot oost, waarmee de uitstoot van de paasvuren in Duitsland precies over Noord- en Midden-Nederland trekt. Een continentale wind (vanaf land) brengt in Nederland altijd een slechtere luchtkwaliteit met zich mee dan een ''verse'' maritieme wind (vanaf zee).

Neerslag
Wanneer het regent, botsen de regendruppels in de val met een aanzienlijk deel van de luchtverontreiniging, waardoor de lucht als het ware wordt ''schoongespoeld''. Wij als mens zijn dan van het grootste deel van de verontreiniging af (want het wordt uit de lucht gehaald), maar de bodem krijgt juist met de verontreiniging te maken (denk maar aan zure regen of stikstof (N2O), wat het bodemleven compleet kan verstoren). De beste manier om van de verontreiniging af te komen, is het aan te pakken bij de bron, de uitstoot zelf.

Stabiel versus onstabiel
In een stabiel weertype, komt de atmosfeer tot rust en is er een sterke gelaagdheid. Onder hogedruk is er vaak vooral horizontale beweging, maar weinig verticale beweging. Daardoor blijft de luchtverontreiniging als een deken over het land heen liggen, en naarmate deze situatie voorduurt wordt de luchtkwaliteit alleen maar slechter. Bovendien is er bij stabiel weer 's zomers vaak veel zon, waardoor er ook ozon gevormt kan worden in de onderste luchtlaag. Ozon is ook slecht voor de gezondheid wanneer we het inademen, de ozonlaag op 15 tot 50 km hoogte is juist van essentieel belang voor het tegenhouden van UV-straling.

Bij een onstabiel weertype is er juist vooral verticale beweging in de atmosfeer, hierdoor wordt de lucht van hogere hoogte en de lucht dicht bij het oppervlak continu gemixt en kan de verontreiniging zich verspreiden over de gehele troposfeer. Hierdoor neemt de concentratie af en daarmee de gezondheidsrisico's ook.

Tijdstip op de dag (tijdens hogedruk)
Gedurende de dag veranderd er veel aan de onderste laag van de troposfeer. Met name tijdens hogedruk is er een vast ritme dat zich iedere dag weer herhaald, ik heb het over de grenslaag (Boundary layer). Het is een ingewikkeld proces om zo snel uit te leggen, maar het komt erop neer dat door de verwarming van de zon, de onderste laag (ongeveer 1 km) van de atmosfeer overdag sterk gemixt wordt. (Warme lucht dicht bij de grond stijgt tot de inversie van hogedruk, vooral verticale beweging tot 1 km hoogte).
's nachts koelt de onderste laag sterk af, en dus ontbreekt overal de neiging tot stijgen, de lucht is sterk gelaagd. (De koudste lucht bij de grond is het zwaarste en blijft dus liggen waar het is, er is vooral horizontale beweging).

Dus 's middags en 's avonds is er een sterke vermenging en wordt verontreiniging gemixt waardoor de concentratie afneemt. In de nacht en de vroege morgen is er juist een sterke scheiding tussen de luchtlagen en blijft de verontreiniging aan de oppervlakte ''plakken''.


Op de horizontale as zien we het verloop van een dag, op de verticale as zien we hoogte. We beginnen links.
Overdag zien we een gemixte laag met verticale beweging (Convective Mixed Layer). Hierboven zien we de Cloud layer (entrainment zone), mocht de stijgende beweging zo krachtig zijn en de lucht voldoende vocht bevatten, dan kunnen er boven de gemixte laag een paar mooiweerwolkjes ontstaan. Deze markeren op een mooie dag duidelijk de bovengrens van de grenslaag.
Dan gaat de zon onder (sunset) en koelt de lucht aan de oppervlakte af. Er vormt zich een zware gescheiden luchtlaag die als een deken de oppervlakte bedekt (de stabiele nachtlaag, het zwarte vlak op de afbeelding). In deze stabiele nachtlaag kunnen concentraties hoog oplopen, het scheelt wel dat er 's nachts minder uitgestoten wordt door ons.
Boven de stabiele nachtlaag zien we de ''residual layer'', de restlaag. Hierin bevinden zich de restanten van de gemixte lucht overdag. Boven deze laag zien we de capping inversion, deze laag houdt alle uitwisseling tussen de onderste kilometer en de rest van de atmosfeer tegen.
Vervolgens zien we de zon weer opkomen en de zonnestralen verwarmen het oppervlak. Daarmee bouwt de gemengde laag zich vanaf de grond weer op, en worden de stabiele nachtlaag en de restlaag weer opgeruimd. Zo begint de hele cyclus weer opnieuw.