The influence of atmospheric circulation on the air pollution concentration and temperature inversion in Sosnowiec. Case study

• Authors: Artur Widawski
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Sosnowiec is located in the Katowice Region, which is the most urbanized and industrialized region in Poland. Urban areas of such character favor enhancement of pollution concentration in the atmosphere and the consequent emergence of smog. Local meteorological and circulation conditions significantly influence not only on the air pollution level but also change air temperature considerably in their centers and immediate vicinities. The synoptic situation also plays the major role in dispersal and concentration of air pollutants and changes in temperature profile. One of the most important are the near-ground (100 m) inversions of temperature revealed their highest values on clear winter days and sometimes stay still for the whole day and night. Air temperature inversions in Sosnowiec occur mainly during anticyclone stagnation (Ca-anticyclone centre and Ka-anticyclonic ridge) and in anticyclones with air advection from the south and southwest (Sa and SWa) which cause significantly increase of air pollution values. The detailed evaluation of the influence of circulation types on the appearance of a particular concentration of pollutants carried out in this work has confirmed the predominant influence of individual circulation types on the development of air pollution levels at the Katowice region. This paper presents research case study results of the thermal structure of the near-ground atmospheric layer (100 m) and air pollution parameters (PM10, SO2, NO, NO2) changes in selected days of 2005 year according to regional synoptic circulation types. The changes in urban environment must be taken into account in analyses of multiyear trends of air temperature and air conditions on the regional and global scales.

Keywords

EN

urban climate; macrocirculation types; PM 10; nitric oxide; nitrogen dioxide; sulphur dioxide; Katowice Region

• Publisher: Sciendo
• Journal: Environmental & Socio-economic Studies
• Year: 2015
• Volume: 3
• Issue: 2
• Pages: 30-40

Dates

published

2015-06-01

online

2015-06-27

Contributors

author

Artur Widawski

• Department of Climatology, Faculty of Earth Sciences, University of Silesia, Będzińska Str. 60, 41-200 Sosnowiec, Poland

References

• Bielec-Bąkowska Z., Knozova G., Leśniok M., Matuszko D., Piotrowicz K. 2011. High suspended dust concentrations in Brno, Sosnowiec and Krakow (the year 2009 as an example). Inst. Geogr. i Gospod. Przestrz. UJ w Krakowie, Prace Geogr., 126: 67-84.
• Bil G. 1999. Prawdopodobieństwo występowania inwersji temperatury powietrza w Sosnowcu. [in:] Pełka-Gościniak J., Rzętała M. (eds.) Górnośląsko-ostrawski region przemysłowy. Wybrane problemy ochrony i kształtowania środowiska. Mat. symp. pol.-czes., Sosnowiec: 33-37.
• Bil G. 2000. Inwersje temperatury w Sosnowcu. [in:] Jankowski A.T., Myga-Piątek U., Ostaficzuk S. (eds.) Środowisko przyrodnicze regionu górnośląskiego - stan poznania, zagrożenia i ochrona. Sosnowiec: 13-20.
• Bil G., Caputa Z. and Kamiński A. 2003. Air temperature modification caused by thermal influence of a building. Acta Univ. Wratisl., Stud. Geogr., Wrocław, 75, 2542: 395-400.
• Biuletyn regionalnego monitoringu środowiska (powietrze). Monografia systemu automatycznych pomiarów jakości powietrza w aglomeracji katowickiej. Wojewoda śląski, Katowice, 1999.
• Caputa Z., Leśniok M., Niedźwiedź T., Puszczewicz Z., Widawski A. 2003. Research problems of urban and industrial areas climate in Department of Climatology. Faculty of Earth Sciences, Univ. of Silesia [in:] Kłysik K., Oke T., Fortuniak K., Grimmond S., Wibig J. (eds.) Proc. of V Int. Conf. on Urban Climate, Łódź: 47-50.
• Caputa Z.A., Leśniok M.R., Niedźwiedź T., Bil-Knozova G. 2009. The influence of atmospheric circulation and cloudiness on the intensity of temperature inversions in Sosnowiec (Upper Silesia, Southern Poland). Int. J. Environ. Waste Manage., 4, 1/2: 17-31.[Crossref]
• Cembrzyńska J., Krakowiak E., Brewczyński P.Z. 2012. Zanieczyszczenie powietrza pyłem zawieszonym PM10 oraz PM2,5 w warunkach silnej antropopresji na przykładzie miasta Sosnowiec. Medycyna Środowiskowa, 15, 4: 31-38.
• Geiger R., Aron R.H. and Todhunter P. 1995. The Climate Near the Ground. Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden: l-S28.
• Giridharan R., Lau S.S.Y., Ganesan S. 2005. Nocturnal heat island effected in urban residential developments of Hong Kong. Energy and Buildings, 37: 964-971.
• Haeger-Eugensson M., Holmer B. 1999. Advection caused by the urban heat island circulation as a regulating factor on the nocturnal urban heat island, Int. J. of Climatol., 19: 975-988.
• Hess P. and Brezowsky H. 1952. Katalog der Grosswetterlagen Europas. Ber. Dl. Wetterdienst in US-Zone, 33: 39.
• Hławiczka S., Dyduch B., Fudała J. 2003. Long-term changes of particulate emission in the industrial region of Upper Silesia (Poland) and their effect on the acidity of rainwater. Water, Air Soil Poll., 142: 151-163.
• Kłysik K., Fortuniak K. 1999. Temporal and spatial characteristics of the urban heat island of Łódź, Poland. Atmos. Environ., 33: 3885-3895.
• Knozova G. 2012. Zanieczyszczenie pyłem zawieszonym na Morawach południowych przy różnych typach cyrkulacji [in:] Bielec-Bąkowska Z., Łupikasza E., Widawski A. (eds.) Rola cyrkulacji atmosfery w kształtowaniu klimatu. Kat. Klimat., Wydz. Nauk o Ziemi, Uniw. Śl., Sosnowiec: 287–297.
• Leśniok M. 1996. Zanieczyszczenie wód opadowych w obrębie Wyżyny Śląsko-Krakowskiej. Rozpr. dokt., Wyd. Uniw. Śl., Katowice.
• Leśniok M.R., Caputa Z.A. 2009. The role of atmospheric circulation in air pollution distribution in Katowice Region (Southern Poland). Int. J. Environ. Waste Manage., 4, 1/2: 62-74.[Crossref]
• Leśniok M., Małarzewski Ł., Niedźwiedź T. 2010. Classification of circulation types for Southern Poland with an application to air pollution concentration in Upper Silesia. Phys. Chem. of the Earth, 35: 516–522.[WoS]
• Leśniok M. 2011. Changeability of Air Pollution in Katowice Region (Central Europe, Southern Poland), Advanced Air Pollution, Dr. Farhad Nejadkoorki (ed.), ISBN: 978-953-307-511-2, InTech, Available from: ttp://
• Niedźwiedź T. 1981. Sytuacje synoptyczne I ich wpływ na zróżnicowanie przestrzenne wybranych elementów klimatu w dorzeczu górnej Wisły. Rozpr. Habil., Uniw. Jagiell., Kraków: 58.
• Niedźwiedź T. 2005. The role of cities in climate modification - selected issues. Global Change, 12: 23-33.
• Niedźwiedź T. 2006. Katalog sytuacji synoptycznych i wskaźników cyrkulacji w dorzeczu górnej Wisły (1873-2006). Dostępny w internecie – Kat. Klimat,. Uniw. Śl., Sosnowiec.
• Niedźwiedź T., Olecki Z. 1994. Wpływ sytuacji synoptycznych na zanieczyszczenia powietrza w Krakowie. [in:] Przemiany środowiska geograficznego Krakowa i ich skutki. Zesz. Nauk. UJ, Prace Geogr., 96: 55-68.
• Niedźwiedź T., Ustrnul Z. 1989. Wpływ sytuacji synoptycznych na występowanie nad Górnośląskim Okręgiem Przemysłowym typów pogody sprzyjających koncentracji lub rozpraszaniu zanieczyszczeń powietrza. Wiad. IMGW, 12, 1-2: 31-39.
• Oke T.R. 1999. Urban environments, [in:] Bailey W.G., Oke TR., Rouse W.R. (eds) The surface climates of Canada. McGill-Queen Univ. Press: 303-327.
• Ośródka L. 1991. Zróżnicowanie klimatu GOP na przykładzie warunków termicznych. Rozpr. dokt., Kraków, Katowice.
• Ośródka L., Ośródka K., Święch-Skiba J. 1999. Smog zimowy w Górnośląskim Okręgu Przemysłowym jako jeden ze skutków antropogenicznych zmian klimatu lokalnego. Acta Univ. Lodz., Folia Geogr. Physica, 3: 361-369.
• Park H. 1987. Variations in the urban head island intensity affected by geographical environments. Environ. Res. Center Papers, Univ. of Tsukuba, 11: 1-79.
• Paszyński J. 1997. Introduction to the problems on local climate and man. [in:] Yoshino M., Domros M., Dougućdroit A, Paszyński J., Nkemdirim LC. (eds). Climates and Societies - A Climatological Perspective. Kluver Acad. Publ., Dordrecht, Boston, London: 327-331.
• Rogula-Kozłowska W., Kozielska B., Klejnowski K., Szopa S. 2013. Hazardous compounds in urban PM in the central part of Upper Silesia (Poland) in winter. Arch. Environ. Prot., 39, 1: 53 – 65, Doi: 10.2478/Aep-2013-0002.[WoS][Crossref]
• Szymanowski M. 2005. Interactions between thermal advection in frontal zones and urban heat island of Wrocław, Poland. Theor. Appl. Climatol., 82: 207-224.
• Twardosz R., Niedźwiedź T. 2001. Influence of synoptic situation on the precipitation in Kraków (Poland). Int. J. Climatol., 21, 4: 467-481.[Crossref]
• Unger J., Sumeghy Z., Zoboki J. 2001. Temperature cross-section features in an urban area. Atmos. Res., 58: 117-127.
• Ustrnul Z. 1997. Zmienność cyrkulacji atmosfery na półkuli północnej w XX wieku. Mat. Bad., Ser. Meteorol., Inst. of Meteorol. and Water Manage., Warszawa, 27.
• Wiatrak W. 1989. Antropogeniczny bilans cieplny w województwie katowickim. Wiad. IMGW, 12 (33), 1-2: 71-79.
• Wilmers F. 1997. Interactions of man and climate in the urban world - the influence of urbanization on the local climate and the influence of urban climate on man [in:] Yoshino M., Domros M., Dougućdroit A, Paszyński J., Nkemdirim LC, (eds). Climates and Societies - A Climatological Perspective. Kluver Acad. Publ., Dordrecht, Boston, London: 333-359.
• Wyoming Weather Web at (25.04.2015)

Identifiers

DOI

10.1515/environ-2015-0060