Saharský písečný prach

šíření částic saharského písečného prachu na velké vzdálenosti v atmosféře

Co je saharský písečný prach a co obsahuje?

Sahara je s rozlohou 9,2 milionu km2 (téměř 120 Českých republik) největší pouští světa. Jedná se o písečnou poušť, která je největším zdrojem polétavého prachu na světě. Jako saharský písečný prach označujeme částice, které se v oblasti saharské pouště dostaly do ovzduší a mohou být transportovány na velmi velké vzdálenosti.

Studie složení těchto částic ukázaly, že přibližně 60 % tvoří oxid křemičitý (SiO2), dále je zde významný podíl oxidu hlinitého (14 %, Al2O3), oxidu železitého (7 %, Fe2O3), oxidu vápenatého (4 %, CaO), oxidu hořečnatého (2,6 %, MgO) a oxidu draselného (2,4 %, K2O). Z mineralogického hlediska se jedná nejčastěji o křemen, dále magnetit, hematit a karbonáty.

60 % oxid křemičitý
14 % oxid hlinitý
7 % oxid železitý
4 % oxid vápenatý
2,6 % oxid hořečnatý
2,4 % oxid draselný
10 % ostatní

Studie také prokázaly určité rozdíly ve složení v závislosti na tom, z které části saharské pouště částice pochází. Například pro severní a západní Saharu je typický výskyt illitu, pro jižní a střední kaolinit.

Další zdroje informací
  • Vědecká studie: Zdravotní dopady prachových částic ze Sahary (Evropská agentura pro životní prostředí)  

Jak daleko se částice ze Sahary mohou šířit atmosférou?

Jakou vzdálenost mohou částice v atmosféře cestovat? Existují další příklady přenosu částic na velké vzdálenosti?

Částice se vlivem silného větru mohou dostat vysoko do atmosféry a přenášet se na tisíce kilometrů – například do oblasti Amazonie v Jižní Americe nebo do Evropy. V rámci Evropy je výskyt nejčastější v zemích Středozemí, zejména tedy například Španělsku, Portugalsku, Řecku a Itálii.

V rámci Evropy lze pozorovat jasný severojižní gradient. V jižních oblastech Evropy bývá vlečka saharského písečného prachu pozorována častěji a koncentrace částic jsou vyšší, naopak čím severněji, tím jsou obecně částice vzácnější a více rozptýlené.

Obecně se přenosu znečišťujících látek, mezi které patří i částice PM10, odborně říká dálkový transport. Ten není zdaleka omezen jen na písečný prach ze Sahary. V roce 2023 jsme se například setkaly s dálkovým přenosem částic z lesních požárů v Kanadě, stejně tak se nad naše území může dostat vulkanický prach při velkém výbuchu sopky v bližším či vzdálenějším okolí.

Aby se částice písečného prachu dostaly až do České republiky, jsou potřeba určité podmínky v atmosféře pro tento transport. Písečný prach se do České republiky dostává nejčastěji při silném jižním až jihozápadním proudění. Typický je tento jev při vytvoření hluboké tlakové níže nad severní Afrikou, která nasává částečky písečného prachu a ten se jižním prouděním dostává na sever do Evropy. Někdy může epizodu přenosu písečného prachu do Evropy způsobit i tlaková výše, to je však relativně vzácné.

Je také nutné říci, že do Evropy včetně České republiky, se mohou za konkrétních podmínek dostávat i částice písečného prachu z jiných oblastí než jen ze Sahary. Například v roce 2020 se k nám na konci března vlivem silného východního proudění směrem od Kaspického moře dostaly částice až z pouště Karakum v Turkmenistánu.

Odhaduje se, že přibližně 70 % překročení hodnoty denního imisního limitu pro koncentrace částic PM10 na pozaďových stanicích je ve Španělsku způsobeno právě vpády písečného prachu na toto území.
Dálkový transport
Dálkový transport - souhrn 1
Dálkový transport - souhrn 2
Dálkový transport - souhrn 3
Další zdroje informací
  • Vědecký článek: Převládající cesty přenosu saharského písečného prachu přes Středozemní moře do Evropy  
  • Vědecký článek: Transatlantický přenos písečného prachu ze Severní Afriky do Ameriky - jeho charakteristika a původ  

Jaké jsou dopady výskytu saharského písečného prachu?

Má saharský písečný prach jen negativní nebo i pozitivní dopady? Jaké projevy jsou s přechodem částic písečného prachu spojeny?

Částice v atmosféře pohlcují a odráží sluneční světlo, čímž snižují množství slunečního záření, které dopadá na povrch. V praxi můžeme tento fakt pozorovat jako zákal na obloze, velmi dobře mohou tento jev vidět například majitelé fotovoltaických elektráren, které v takovém případě vyrobí méně energie. Zákal je patrný zejména proti bezoblačné obloze.

Vyšší koncentrace písečného prachu v atmosféře ovlivňují také teplotu vzduchu. Vliv je podobný jako při oblačnosti - zatímco přes den jsou hodnoty denních maximálních teplot nižší, v noci se naopak tolik neochlazuje, takže zůstávají minima vyšší.

V praxi můžeme vliv saharského písečného prachu v atmosféře pozorovat i při západu a východu Slunce v podobě mimořádně sytých barev oblohy. Vyšší množství částic v atmosféře ovlivňuje rozptyl světla v ní, což se právě během západu a východu Slunce, kdy světlo slunečních paprsků nízko nad obzorem proniká nejdelší dráhu zemskou atmosférou, projevuje výraznějšími červenými a oranžovými barvami.

Pokud se částice písečného prachu pohybují nízko nad zemí, v tzv. přízemní vrstvě, mohou méně či výrazně více ovlivnit i znečištění ovzduší, konkrétně koncentrace tzv. suspendovaných (prachových) částic. Zvyšují se zejména koncentrace tzv. PM10 frakce – částic o velikosti do 10 µm.

Zatímco výše zmíněné dopady lze považovat za negativní, existují i pozitivní faktory výskytu těchto částic v určitých oblastech. S ohledem na to, že některé částice obsahují prvky jako železo nebo další minerály, představují důležitou formu hnojiva pro mořské ekosystémy i rostliny.

Částice také mohou podporovat či naopak potlačovat tvorbu oblaků a vznik bouřek, a to v závislosti na podmínkách v atmosféře.

Další zdroje informací
  • Vědecký článek: Hnojení Amazonie a rovníkového Atlantiku západoafrickým písečným prachem  
  • Vědecký článek: Přenos saharského písečného prachu do Evropy a jeho dopad na výkon fotovoltaických elektráren  
  • Vědecký článek: Mezikontinentální přenos a klimatický dopad saharského a sahelského písečného prachu  

Jaké jsou zdravotní dopady vdechování částic ze Sahary?

Jaký je vliv písečného prachu při vdechování na lidské zdraví?

Při pohybu částic v nízké výšce nad zemí dochází k nárůstu jejich koncentrací v ovzduší, a tudíž může docházet také k různým zdravotním komplikacím. Co se týče potenciálního dopadu na lidské zdraví, obecně platí, že nejproblematičtější jsou menší částice. Ty totiž mohou pronikat hlouběji do dýchacího systému, popř. až do krevního řečiště.

Velikost suspendovaných částic (PM)

Vdechování částic menších než 10 µm je obecně považováno Světovou zdravotnickou organizací za nežádoucí. Takto malé částice jsou obsažené i v písečném prachu, což jasně ukazují nárůsty koncentrací částic PM10 během některých epizod přechodu písečného prachu z pouště přes naše území. Studie odhadují, že přibližně 50 % částic písečného prachu je menší než tato prahová hodnota.

Kromě velikosti částic ovlivňuje jejich dopad na lidské zdraví samozřejmě také jejich složení, tvar a míra expozice – tedy jaké množství člověk vdechne (dáno délkou expozice a koncentrací částic v ovzduší). Složením patří částice z písečného prachu k těm méně problematickým z pohledu dopadů na lidské zdraví, a to ve srovnání například s částicemi z vytápění nebo dopravy.

Vlivu saharského písečného prachu na lidské zdraví se věnovala řada odborných studií. V případě hodnocení dopadů koncentrací částic PM2,5, tedy jemné frakce, nebyla pozorována žádná asociace nebo statisticky významné zvýšení úmrtnosti v souvislosti s přechodem písečného prachu ze Sahary. Příčinou je pravděpodobně fakt, že částice ze Sahary bývají větší než PM2,5 a jejich přechod tedy významně nezvyšuje koncentrace těchto menších částic. V případě větších částic (2,5 až 10 mikrometrů) už však některé studie potvrzují dopady na zdraví. Byl například pozorován vyšší počet hospitalizací souvisejících s astmatem, chronickou obstrukční nemocí plicní nebo infekcemi dýchací soustavy.

Konkrétně může vdechování vyšších koncentrací částic PM10 z písečného prachu způsobovat potíže s dýchací a/nebo kardiovaskulární soustavou. Astmatikům se může přitížit, v případě velmi vysokých koncentrací mohou částice výrazněji dráždit (kůži, oči, v krku) a způsobovat obtížnější dýchání i zcela zdravým jedincům. Saharský písečný prach se na našem území vyskytuje zejména při jižním proudění, což s sebou často přináší i vyšší teploty, přičemž vysoké teploty mohou samy o sobě zvyšovat zátěž pro lidské tělo. Během epizod přechodu částic ze Sahary tedy na tělo působí naráz oba stresory - jak vysoká teplota, tak vysoké koncentrace částic v ovzduší.

Obecně rozlišujeme určité skupiny populace, které jsou vůči vyšším koncentracím znečišťujících látek v ovzduší náchylnější. Konkrétně se jedná zejména o děti, starší osoby, těhotné ženy, osoby s chronickými dýchacími a/nebo kardiovaskulárními potížemi či lidé, kteří zrovna trpí akutními dýchacími potížemi nebo jsou krátce po nemoci související s touto soustavou.

Jak mohu omezit potenciální dopady na zdraví?

Existují obecná pravidla, která je dobré dodržovat při vyšších koncentracích znečišťujících látek, včetně vyšších koncentrací částic PM10 z písečného prachu. Doporučuje se například omezit fyzicky náročnější aktivity ve venkovním prostředí a trávit více času ve vnitřních prostorách.

Osoby, které ví, že jsou náchylnější ke znečištěnému ovzduší, popř. že jim tyto situace navozují zdravotní komplikace, by měly být na tyto komplikace připravené, například by u sebe měly nosit medikaci, pokud nějakou užívají.

Kdo je nejvíce náchylný ke znečištění?
Doporučení při vyšší úrovni znečištění ovzduší
Další zdroje informací
  • Vědecká studie: Zdravotní dopady prachových částic ze Sahary (Evropská agentura pro životní prostředí)  
  • Vědecký článek: Zdravotní dopady vystavení písečnému prachu ze Sahary  
  • Vědecký článek: Systematický přehled o globálním pouštním písečném prachu a souvisejících účinků na lidské zdraví  
  • Vědecký článek: Sledování dopadu vpádů pouštního písečného prachu na kvalitu ovzduší pro účely zdravotních studií  

Jak často se písečný prach ze Sahary dostává nad naše území?

Pozorujeme výskyt saharského písečného prachu nad naším území v poslední době častěji? Kdy je nejvyšší pravděpodobnost výskytu?

Obecně lze říci, že se nad naším územím objeví písečný prach ze Sahary v průměru několikrát do roka. Nejčastěji to v Evropě bývá od února do června. Vědecké studie ukazují, že minimálně v několika předchozích letech byly vpády saharského písečného prachu do Evropy výrazně častější, než tomu bylo v minulosti, a to zejména v chladnou část roku. Co je příčinou? Spekuluje se o několika možných vysvětleních.

Tím prvním je přetrvávající sucho v severozápadní Africe, což zvyšuje potenciální množství písečného prachu, které může být přenášeno do Evropy. S ohledem na probíhající klimatickou změnu se navíc očekává, že sucho v této oblasti bude častější a intenzivnější.

Spekuluje se také o možném vlivu tzv. jet streamu (česky tryskového proudění), který může být častěji odkláněn a způsobovat častější proudění ze Sahary na sever. Dlouhodobě se otepluje jak pevnina, tak oceány. Vzájemné vazby mezi teplotou povrchu a vody a jejich změny mění i atmosférickou cirkulaci.

Další zdroje informací
  • Vědecký článek: Prudký nárůst vpádů saharského písečného prachu do západní Evropy a Středomoří mezi únorem a březnem 2020-2022 a související atmosférická cirkulace  

Jak můžeme pohyb částic písečného prachu sledovat a měřit?

Jaké přístroje a metody existují pro sledování šíření písečného prachu atmosférou?

Přímé pozorování

V případě, že se písečný prach vyskytuje v atmosféře nad vámi, bývá patrný jako zákal na obloze. Pokud jsou koncentrace těchto částic v přízemní vrstvě vysoké, může být výraznější i znečištění dané suchou depozicí, tedy usazováním těchto částic na různých površích – parapetech, automobilech apod.

Obzvláště patrný pak bývá přechod písečného prachu v případech, kdy během tohoto přechodu zaprší a částice se mokrou depozicí (smytím) dostanou na povrchy na zemi. Mokrá depozice je totiž procesem výrazně intenzivnějším než suchá, tedy i znečištění je patrnější. Sníh se barví do béžova, povrchy, například parapety nebo automobily, mohou být znečištěné částicemi písečného prachu.

Atmosférická depozice
Snímek z rozhledny Akátová věž na židlochovickém Výhonu 1. 4. 2024 během intenzivního projevu saharského písečného prachu v přízemní vrstvě. Foto: Jáchym Brzezina
Pokud se částice saharského písečného prachu dostanou na zem, která je zrovna pokryta sněhem, může se sníh obarvit do béžových až žlutých odstínů. Snímek zachycuje Alpy v únoru 2021. Foto: Bruno von Arx
Další zdroje informací
  • Webové kamery ČHMÚ  

Ceilometry

Zařízení označované jako ceilometr je přístroj, který do atmosféry vysílá laserový paprsek a dokáže zjistit výšku základny oblaků, vertikální dohlednost i koncentraci aerosolových částic ve vertikálním směru do výšky 7 až 12 kilometrů nad zemí. Výstupy ceilometrů dokáží velmi dobře zobrazit přechod částic v atmosféře a zobrazí také výšku, v jaké se částice nad zemí pohybují.

Ukázka výstupu z ceilometru na Churáňově během mimořádně výrazného přechodu saharského písečného prachu na přelomu března a dubna 2024. Táhnutím prstu či posuvníkem se můžete pohybovat v čase. Kliknutím na interaktivní body se zobrazí popis.
Další zdroje informací
  • Výstupy z ceilometrů (aktuální i historické) v Evropě ze sítě EUMETNET  

Družicové snímky

V současnosti existuje relativně vysoký počet různých družic, které navíc nabízí více různých produktů pro konkrétní účely. Jedním ze základních produktů je zobrazení snímků v reálných barvách, tedy tak, jak je povrch Země pozorovatelný z výšky. Největším problémem tohoto snímání je oblačnost, která může zakrývat značnou část snímané plochy. V případě transportu velkého množství saharského písečného prachu můžeme tento transport dobře vidět na těchto snímcích. Dále existují například družice specializující se na monitoring úrovně znečištění. Zde pro změnu můžeme v případě přesunu saharského písečného prachu vidět zvýšené koncentrace částic (aerosolů) v atmosféře v lokalitě přechodu.

Snímek z evropské družice Sentinel-3 v reálných barvách z 30. března 2024, který dobře zachycuje závoj tvořený částicemi saharského písečného prachu, který se pohybuje ze severní Afriky směrem do Evropy mezi Tunisem a Itálií.
Snímek z 30. března 2024 z evropské družice Sentinel-5P, která se zaměřuje právě na monitoring znečištění atmosféry. Snímek ukazuje tzv. aerosolový index, který je indikátorem množství aerosolů (částic) v ovzduší. Žluté až červené odstíny značí vyšší koncentrace, modré odstíny koncentrace nízké.
Snímek z americké družice NASA ukazuje přenos saharského písečného prachu z Afriky směrem na západ přes Atlantický oceán 18. června 2020. Zdroj: NASA Worldview
Snímek z evropské družice MSG z 30. března 2024 8:45 UTC ukazuje produkt Dust RGB, kde je saharský písečný prach patrný jako jasně růžová barva. Viditelný je zejména při absenci oblačnosti, která je na snímku rovněž zobrazena.
Další zdroje informací
  • Prohlížečka aktuálních i historických družicových snímků EumetSAT - produkt MSG Dust RGB  
  • Prohlížečka aktuálních i historických družicových snímků Sentinel Hub EO browser - např. snímky z družic Sentinel a Landsat  
  • Prohlížečka aktuálních i historických družicových snímků NASA Worldview  

Stanice imisního monitoringu

Pokud se částice saharského písečného prachu pohybují v přízemní vrstvě, může dojít i k velmi výraznému zvýšení koncentrací suspendovaných částic v ovzduší, zejména pak částic frakce PM10. Tato zvýšená úroveň znečištění ovzduší je v takovém případě zaznamenána pozemními stanicemi imisního monitoringu, které koncentrace částic PM10 měří - v případě automatizovaných stanic v hodinovém intervalu, v případě manuálních vzorkovačů jsou prováděny 24h odběry na filtry, na kterých je saharský písečný prach jasně patrný v podobě béžové barvy.

Stanice imisního monitoringu
Vzorkovač
Gravimetrické stanovení
Příklad průměrných hodinových koncentrací částic PM10 a PM2,5 na stanici v Hodoníně (provozovanou Zdravotním ústavem v Ostravě) při mimořádně intenzivní epizodě přechodu saharského písečného prachu na přelomu března a dubna 2024. Koncentrace klesaly vždy v noci s útlumem rychlosti proudění. Závěrečný extrémně rychlý propad koncentrací na konci epizody souvisí s dešťovými srážkami, které se v tu chvíli objevily a vzduch velmi rychle pročistily mokrou depozicí. Přestože je nárůst patrný u obou frakcí, výrazně více se zvyšují koncentrace větších částic, tedy frakce PM10.
Zdroj: ČHMÚ, ZÚ OVA
Animace průběhu koncentrací částic PM10 v České republice při mimořádně intenzivní epizodě přechodu částic saharského písečného prachu na přelomu března a dubna 2024. Data: ČHMÚ
Mapy průběhu koncentrací částic PM10 v České republice při mimořádně intenzivní epizodě přechodu částic saharského písečného prachu na přelomu března a dubna 2024. Data: ČHMÚ
Srovnání filtrů z jihomoravských Lovčic během 3denní epizody intenzivního přechodu saharského písečného prachu přes naše území a den před a den po. Vizuálně je na první pohled patrný rozdíl. Foto: Jáchym Brzezina
Filtr s částicemi PM10 navzorkovaný během epizody intenzivního přechodu saharského písečného prachu na přelomu března a dubna 2024 v jihomoravských Lovčicích. Foto: Jáchym Brzezina
Srovnání filtru navzorkovaného 31. 3. 2024 během intenzivního přechodu saharského písečného prachu přes naše území a filtru z 2. 4. 2024, kdy se již saharský písečný prach nad naším územím nevyskytoval. Oba filtry pochází z lokality jihomoravských Lovčic. Foto: Jáchym Brzezina
Další zdroje informací
  • Aktuální hodinové koncentrace znečišťujících látek z automatizovaných stanic imisního monitoringu v České republice  
  • Mapy aktuálních koncentrací znečišťujících látek v České republice  
  • Aktuální index kvality ovzduší na stanicích imisního monitoringu v České republice  

Je možné předpovídat pohyb písečného prachu v atmosféře?

Lze přenos částic písečného prachu dopředu předpovědět? Kde lze tyto informace najít? Jak moc dopředu lze situace předpovídat? Co přesně nám modely říkají?

Předpovídat přenos částic písečného prachu do určité míry lze, a to například na základě předpovědi synoptické situace, rychlosti a směru proudění a dalších parametrů. Využít lze například obecné předpovědní modely kvality ovzduší nebo specializované modely, které se zaměřují právě na přenos písečného prachu ze Sahary a odhadují jak očekávané množství částic v přízemní vrstvě, tak celkové množství těchto částic v atmosféře.

CAMS (ECMWF)

Služba CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) sleduje a předpovídá znečištění ovzduší. Využívá data z pozorování Země v kombinaci s numerickými modely počasí a složení atmosféry. Evropská ansámblová předpověď vychází z devíti numerických modelů předpovědi kvality ovzduší různých organizací v Evropě. Jedním z produktů je také předpověď částic prachu.

Ukázka mapového výstupu předpovědi koncentrací písečného prachu z modelu CAMS (ansámblový medián) na 1. 4. 2024 0:00 pro Evropu.
Ukázka mapového výstupu předpovědi modelu CAMS pro koncentrace částic PM10 (ansámblový medián) na 1. 4. 2024 0:00 pro Evropu.
Ukázka předpovědi koncentrací písečného prachu v přízemní vrstvě z modelu CAMS pro 30. 4. - 3. 5. 2024 pro město Brno.
Infografika vysvětluje, co obecně znamená tzv. ansámblová předpověď.
Další zdroje informací
  • Aktuální mapová předpověď koncentrací částic prachu z modelu CAMS  
  • Aktuální mapová předpověď koncentrací částic PM10 z modelu CAMS  
  • Grafy předpovědi koncentrací prachových částic pro konkrétní města  

SKIRON

SKIRON je řecký předpovědní model vyvíjený Athénskou univerzitou, který zahrnuje předpověď šíření a koncentrací prachu v atmosféře. K dispozici je předpověď pro oblast Evropy, Severního Atlantiku a Střední Asie. Produkty týkající se prachu zahrnují:

  • koncentrace prachu v přízemní vrstvě (Dust Concentration Near Ground)
  • koncentrace prachu v atmosféře (Dust Load)
  • míru suché depozice prachu (Dry Dust Deposition)
  • míru mokré depozice prachu (Wet Dust Deposition)
Předpověď je k dispozici vždy na 8 dní dopředu v 6hodinovém intervalu.

Ukázka mapového výstupu předpovědi koncentrací písečného prachu v přízemní vrstvě z řeckého modelu SKIRON na 1. 5. 2024 0:00 pro Evropu.
Ukázka mapového výstupu předpovědi koncentrací písečného prachu v atmosféře z řeckého modelu SKIRON na 1. 5. 2024 0:00 pro Evropu.
Ukázka mapového výstupu předpovědi intenzity suché depozice písečného prachu z řeckého modelu SKIRON na 1. 5. 2024 0:00 pro Evropu.
Ukázka mapového výstupu předpovědi intenzity mokré depozice písečného prachu z řeckého modelu SKIRON na 1. 5. 2024 0:00 pro Evropu.
Další zdroje informací
  • Aktuální mapová předpověď pro Evropu z modelu SKIRON  

Dust Barcelona

Regionální centrum pro prach Barcelona Dust Regional Center poskytuje širokou škálu produktů zaměřených na prach v atmosféře. Jedním z hlavních produktů je multimodelová předpověď pohybu saharského písečného prachu napříč Evropou. Předpověď je v rámci tohoto produktu vydávána ve 3hodinovém intervalu na 72 hodin dopředu.

Ukázka mapového výstupu předpovědi koncentrací pohybu saharského písečného prachu napříč Evropou pro 1. 4. 2024 z předpovědi z 30. 3. 2024.
Ukázka mapového výstupu srovnání předpovědi koncentrací pohybu saharského písečného prachu napříč Evropou pro 1. 4. 2024 pro různé modely.
Ukázka mapového výstupu srovnání předpovědi koncentrací pohybu saharského písečného prachu napříč Evropou pro 1. 4. 2024 pro různé modely.
Další zdroje informací
  • Aktuální mapová předpověď pro Evropu od Dust Barcelona