Stop betonowaniu miast. Zieleń sposobem na smog? [Analiza]

Stop betonowaniu miast. Zieleń sposobem na smog? [Analiza]

W poprzedniej dekadzie zaczęto zwracać uwagę na problem, który był obecny w Krakowie znacznie dłużej, a mianowicie – problem zanieczyszczenia powietrza. Od 2012 roku, wraz z między innymi założeniem społecznej inicjatywy – Krakowskiego Alarmu Smogowego, mieszkańcy zaczęli sobie zdawać sprawę, jak poważnym problemem jest wszechobecny, zwłaszcza w miesiącach jesienno-zimowych, smog. W Krakowie brakowało jednak czujników do pomiarów pyłów zawieszonych, a krakowianie jedynie na własnej skórze (a w zasadzie, na własnych płucach) byli w stanie oceniać stan powietrza.  

W 2017 roku firma Airly zaczęła rozbudowę sieci czujników zbierających dane o zanieczyszczeniu powietrza. Przez te 3 lata, dzięki zmianom w świadomości ludzi, dużo udało się w zakresie jakości powietrza poprawić. Również władze miasta zaczęły podejmować kroki mające na celu ograniczenie zanieczyszczenia powietrza – między innymi wprowadzając darmowe przejazdy komunikacją miejską czy też zakaz palenia węglem i drewnem w 2019 roku. W niektórych miejscach miasta pojawiły się tablice informujące o aktualnym stanie powietrza. Mimo to, smog nie zniknął. Wciąż pojawiają się pytania takie jak jaka jest rola zanieczyszczeń napływających spoza obszaru miasta, jakie źródła zanieczyszczeń pozostały w mieście, jaki wpływ na jakość powietrza mają zanieczyszczenia komunikacyjne, czy też o korytarze przewietrzania miasta i ich zabudowywanie.

Istnieje jednak kwestia, która rzadko jest poruszana w kontekście smogu mianowicie zieleń miejska. Powszechnie wiadomo, że obszary zielone w miastach, oprócz walorów estetycznych i rekreacyjnych, pełnią szereg funkcji środowiskowych – i to takich, które zasadniczo poprawiają jakość życia mieszkańców: między innymi poprzez ograniczenia nagrzewania powierzchni, a więc upałów, czy też ograniczenie niebezpieczeństwa powodzi i suszy poprzez spowolnienie spływu wody. Właściwości te nabierają szczególnego znaczenia obecnie, w epoce kryzysu klimatycznego i w czasach chaotycznego rozwoju miast, zajmujących wciąż nowe tereny pod zabudowę. Dlatego też zrozumiałe oburzenie wywołuje odbywająca się w niektórych miejscowościach “rewitalizacja” miejskich placów, polegająca na usunięciu drzew i wybetonowanie dawnych terenów zielonych.

Zieleń miejska ma jednak jeszcze jedną, niedocenianą właściwość. Wielokrotnie przeprowadzane badania naukowe, w wielu państwach na świecie, dowodziły, że istnieje pozytywny wpływ zieleni miejskiej, zwłaszcza miejskich lasów, na jakość powietrza w ich sąsiedztwie. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że roślinność działa jak naturalny filtr, pochłaniający różne rodzaje zanieczyszczenia z powietrza.

Ciekawi wpływu zieleni miejskiej na zanieczyszczenie powietrza w Polsce, przeanalizowaliśmy dane dla Krakowa dla roku 2017. Informacje o zieleni zostały uzyskane na podstawie danych pochodzących z satelity Sentinel 2 należącej do Europejskiej  Agencji Kosmicznej, który co kilka dni dostarcza zdjęć niemal każdego zakątka świata, umożliwiając uzyskanie dokładnych i aktualnych danych o lokalizacji terenów zielonych.

Na potrzeby naszych analiz uzyskaliśmy trzy klasy terenów zielonych dla 2017 roku: roślinność niską, lasy (wliczając do tej kategorii np. zadrzewione obszary parków) oraz obszary krzewiaste. Mapę tych terenów przedstawiono poniżej (Rys.1.).

Rys.1. Sklasyfikowana roślinność w granicach Krakowa

źródło danych: Europejska Agencja Kosmiczna, OpenStreetMap

Następnie, obliczyliśmy powierzchnię trzech typów terenów zielonych w otoczeniu (wyznaczonym przez koło o promieniu 100 metrów) każdego z naszych czujników. W dalszej części tekstu czujniki, o dużej powierzchni terenów zielonych w sąsiedztwie będziemy nazywać w skrócie ‘zielonymi’ czujnikami.

Dane dotyczące zieleni połączyliśmy z seriami czasowymi zanieczyszczeń odnotowanymi w konkretnych czujnikach i tak przetworzone dane poddaliśmy analizom statystycznym, rozpatrując każdy dzień roku 2017 oddzielnie. Okazało się, że dla przeważającej większości dni w roku (ponad 300), zaobserwowano zależność polegającą na tym, że im większy był procent terenów leśnych w otoczeniu czujnika, tym mniejsze poziomy zanieczyszczenia rejestrowano.

Natomiast, w przypadku roślinności niskiej, zależność taka również występowała, ale wyłącznie dla okresu od wiosny do jesieni – z wyłączeniem sezonu grzewczego, czyli okresu największego smogu. Spowodowane jest to między innymi tym, że roślinność niska – a więc w przeważającej większości roślinność trawiasta  jest w aspekcie filtrowania zanieczyszczeń w niewielkim stopniu ‘aktywna’ w trakcie zimy  – w przeciwieństwie np. do drzew iglastych.

Na wykresie poniżej (Rys.2.) przedstawiono średnie zanieczyszczenia pyłem zawieszonym PM 2.5 dla dziesięciu najbardziej zielonych, oraz dla dziesięciu najmniej zielonych czujników w Krakowie, dla okresu dwóch tygodni na przełomie lutego i marca 2017.  

Rys.2. Średnie wartości stężenia Pm2.5 dla najbardziej i najmniej zielonych czujników w Krakowie

“Wyraźnie widoczny jest niższy poziom zanieczyszczeń dla czujników ‘zielonych’.

Co szczególnie interesujące, dla niektórych dni zanieczyszczenia przekraczały normy (norma dobowa wynosi 25 jednostek PM 2.5) dla czujników zurbanizowanych, nie zostały natomiast przekroczone dla czujników zielonych! 

Lokalizacja wybranych 20 czujników, dla których średnie zostały przedstawione na wykresie,  została umieszczona na mapie poniżej (Rys.3.).

Rys.3. Lokalizacja najbardziej i najmniej zielonych czujników w Krakowie

Na animacji poniżej przedstawiono kształtowanie się zanieczyszczenia w przestrzeni i w czasie, w przeciągu dwóch dni marca (3 i 4) 2017 roku –  dni, które zostały uwzględnione również na wykresie powyżej. Ciemniejsze kolory na mapie oznaczają wyższe wartości zanieczyszczenia. Dodatkowo, na mapie za pomocą kreskowania przedstawiono obszary leśne znajdujące się w granicach Krakowa.

Graf.gif

Analizy statystyczne wykazały, że powierzchnia terenów zielonych otaczających czujniki była, w zależności od dnia, odpowiedzialna za aż do 50% zróżnicowania zanieczyszczenia w obrębie miasta. 

Co ciekawe, zanieczyszczenia były w największym stopniu zależne od powierzchni terenów zielonych, w trakcie dni o stosunkowo niewielkim smogu – kiedy zanieczyszczenie nie przekraczało 20 µg/m³ PM2.5. Powodem powyższego zjawiska jest to, że w przeciągu takich właśnie dni, względne zróżnicowanie zanieczyszczenia w obrębie miasta jest większe, niż w przypadku dni o bardzo dużym zanieczyszczeniu.

Przekładając wyniki naszych analiz na konkretne liczby: 1% więcej terenów leśnych w otoczeniu czujnika towarzyszyło spadkowi zanieczyszczeń wynoszącemu od 0,1 do 0,5 µg/m³ PM2.5. 

W wielkościach względnych oznaczało to, że każde 1% więcej terenów leśnych w pobliżu czujnika towarzyszyło spadkowi zanieczyszczenia w stosunku do średniej dla miasta średnio o 0,3%.

Powyższa analiza potwierdziła to, że zieleń odgrywa pozytywną rolę dla jakości powietrza w miastach. Wykazała również, że nawet niewielkie zmiany powierzchni terenów zielonych – a więc np. wycięcie drzew pod inwestycję może mieć niekorzystny, zauważalny wpływ na jakość powietrza. 

Obecnie dostępne dane satelitarne umożliwiają monitorowanie tych procesów, w czasie niemal rzeczywistym.

O autorze:

Marcin Szwagrzyk jest magistrem geografii specjalizującym się w analizie danych i komputerowym modelowaniu procesów przyrodniczych. Aktualnie jest doktorantem na Wydziale Geografii i Geologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, a jego praca naukowa związana jest prognozowaniem zmian użytkowania ziemi. Od 2020 roku pracuje w firmie Airly na stanowisku specjalisty ds. analizy danych. Jego zainteresowania badawcze obejmują modelowanie zagrożenia powodziowego, historyczne i przyszłe przemiany krajobrazu oraz wykorzystanie uczenia maszynowego w analizach przestrzennych. Ze szczególnym zainteresowaniem śledzi i modeluje zjawiska wpływające na stan jakości powietrza, jest autorem i współautorem kilkunastu artykułów naukowych.