Teledetekcyjna ocena zmienności zawartości wybranych gazów w atmosferze na obszarze Polski w latach 2019-2024

Niska jakość powietrza budzi poważne społeczne obawy zarówno w Polsce jak i w innych częściach świata, gdyż podwyższone stężenia szkodliwych gazów prowadzą do negatywnych skutków zdrowotnych u ludzi oraz wpływają na pogorszenie stanu środowiska. Celem niniejszej analizy była ocena zmienności przestrzenno-czasowej zawartości dwutlenku azotu (NO₂), siarki (SO₂), formaldehydu (HCHO), czy zawartości ozon (O₃) w Polsce w latach 2019-2024. Ponadto sprawdzono potencjał danych pozyskiwanych przez satelitę Sentinel-5P korzystając z rozwiązań big data computing. Obliczone roczne mediany zawartości gazów oraz miesięczne w przypadku dwutlenku azotu posłużyły do wykonania serii map czasowych oraz wykresów pudełkowych umożliwiających wykrycie zmienności stężenia gazów w atmosferze na przestrzeni lat. Analiza obejmowała również identyfikację najbardziej oraz najmniej zanieczyszczonego dwutlenkiem azotu miasta wojewódzkiego w Polsce w 2024 roku. Dane o pokryciu terenu pozwoliły na wnioskowanie o przyczynach różnic w stężeniu gazu na obu analizowanych obszarach. Uzyskane wyniki dostarczyły informacji o regionach cechujących się najwyższym oraz najniższym poziomem substancji. W przypadku NO₂ największy problem zaobserwowano w okolicy dużych aglomeracji miejskich o stężeniu powyżej 6.7 µmol/m² × 10⁵. Zauważono również zwiększenie wartości gazu w okresie zimowym w porównaniu do okresu letniego. Dla HCHO oraz NO₂ odnotowano spadek wartości w 2020 roku w porównaniu do 2019 roku, co prawdopodobnie było spowodowane pandemią COVID-19 oraz powrót do wysokich wartości w 2021 roku. Z kolei w przypadku ozonu zauważono wzrost wartości od 2022 roku. Wnioski wynikające z pracy nie tylko pokazują charakterystykę stężenia przestrzenno-czasową, ale również dają podstawę do poszerzenia w przyszłości badań nad zmiennością zawartości gazów w atmosferze na obszarze Polski.

Poor air quality raises serious public concerns both in Poland and globally, as elevated concentrations of harmful gases lead to adverse health effects and contribute to environmental degradation. The aim of this study was to assess the spatio-temporal variability of nitrogen dioxide (NO₂), sulfur dioxide (SO₂), formaldehyde (HCHO), and ozone (O₃) concentrations in Poland between 2019 and 2024. Additionally, the potential of satellite data acquired by Sentinel-5P was explored using big data computing techniques. Annual median gas concentrations and monthly values in the case of nitrogen dioxide, were used to generate a series of time-series maps and boxplots, enabling the identification of trends and variability in atmospheric gas levels over time. The analysis also included the identification of the most and least NO₂-polluted voivodeship capitals in 2024. Land cover data were used to infer possible causes of differences in gas concentrations between the two analyzed regions. The results provided insights into areas characterized by the highest and lowest levels of air pollution. In the case of NO₂, the highest concentrations exceeding 6.7 µmol/m² × 10⁵ were observed in major urban agglomerations. Seasonal analysis also revealed higher NO₂ levels in winter compared to summer. For both HCHO and NO₂, a decrease in concentrations was observed in 2020 compared to 2019, likely due to the COVID-19 pandemic, followed by a rebound to higher levels in 2021. In contrast, ozone concentrations increased starting in 2022. The findings of this study not only highlight the spatio-temporal characteristics of gas concentrations but also provide a foundation for further research on atmospheric pollution variability across Poland.