Επιπτώσεις λειτουργίας αεροδρομίων στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον

Abstract

Aviation is a key element of the modern lifestyle, but its impact on air quality is important, especially in the vicinity of large airports. In this work, these impacts are determined through detailed computational approaches around the three major airports of Greece, namely Athens International Airport, Thessaloniki Airport and Heraklion Airport. The introductory part of the thesis presents coherent bibliographic information of the aviation sector at the international, European and national levels. In Greece, the highest number of air traffic was recorded in 2009 and approached 460 thousand flights. In the same year, the highest traffic was recorded in each of the airports, with 210,147 flights at Athens International Airport, 50,238 flights at Thessaloniki airport and 44,842 flights at Heraklion airport. The basic concepts of air pollution, including its impacts on public health and ecosystems, are presented in the introductory part, along with information on the state of air quality at four levels. At the global level, problems arise mainly in China, India and some parts of Africa, while concentrations of air pollutants at European level keep reducing over time. At the level of the Greek territory, carbon monoxide is very low, nitrogen oxides and sulfur oxides exceed limit values mainly in western Attica and Ptolemaida, while in the case of the particulate matter, there are extended exceedances in most of the southern and western part of the country as a result of both pollution transport from sources outside Greece and the physical emission of particles from unvegetated soil and from the sea. At the level of the three major cities of Greece, namely Athens, Piraeus and Thessaloniki, where about half of the country's population lives, air quality has been improving over the years since the 1980s. Around the big airports, the only available data come from the air quality monitoring system in Mesogia, and show, with regard to NO2 which is the main air pollutant, mixed trends, with significant improvements over time but also visible deteriorations during last decade. Aviation emissions of air pollutants relate to the overall course of a flight, but those with the most pronounced impacts are the emissions that occur near the ground, justifying the focus of interest of this work on airport regions. The main sources of air pollutant emissions at aerodromes are aircraft movements, which are to some extent standardized by means of the "landing-take-off cycle", as well as a series of ground sources such as auxiliary power units, ground service equipment and brake/tire residues from aircraft. These emissions affect ecosystems and other aspects of the environment, but the main concern comes from their potential impact on public health. A recent review article shows that this impact is likely, but it is very difficult to draw general conclusions, given the great diversity of aerodromes and the dependence of their air quality impacts from the specificities of their air traffic, aircraft mix and ground activities, but also from the location, geography and meteorology of the area. The interest of several modern studies focuses on the pollutants considered the most dangerous for human health, namely fine particles, and dangerous gaseous substances such as formaldehyde and tropospheric ozone. The main air pollutants of aviation, i.e. CO, NOx, PM10 and SOx, show concentrations distinctly higher than the background at short distances, but within more distant residential areas they tend to exhibit concentrations similar to background. Because of this similarity, it is difficult to derive quantitative conclusions about the effect of pollutants emitted by the airport on the public health of the population at residential areas. In the proximity of aerodromes, the concentration of tropospheric ozone is decreasing because, due to its photochemical features, part of O3 is destroyed; however, at a greater radius, the contribution of aerodromes to the formation of O3 leads to an increase in the effects of this pollutant on public health. The mechanism between the emissions of air pollutants by the operation of an airport and the impacts of these substances on public health, as well as on the environment, is the dispersion of these pollutants in the air of the region; the concentrations of air pollutants which occur via this dispersion are the core issue of this work. The way of studying the concentrations was selected following an assessment of the methods in this field. These methods are either based on measurements or on computational approaches. The first category is based on performing field measurements of concentrations, using either fixed or mobile equipment; those methods excel in accuracy but lack spatial coverage, and have difficulties illuminating the causal path between emissions from different sources (airport activities, road traffic, heating, industry etc.) and overall measured concentrations. Computational methods rely on a variety of computational simulation systems that interconnect the emissions from each particular source with its portion in the final concentration; those methods contain uncertainties related to both the internal assumptions of the models used and the lack of detailed input data. However, the use of computational methods is clearly encouraged by modern European and national legislation. In this context, we selected the most acknowledged system of computational simulation of air pollutant emissions from airport activities and the concentrations that occur by the dispersal of these emissions in the affected area. This system is the EDMS, which is the regulatory model proposed by the US EPA, i.e. to be used for compliance checking of existing or planned airports with air quality limits. The special character of the approach adopted in this work is the implementation of the EDMS in the most realistic way, i.e. using real meteorological data of hourly frequency, a real mix of aircraft and real time distributions of their movements. To ensure a sufficient margin of safety into the results of the calculations, the aircraft movements of 2009 were used as input data; during this year, the number of aircraft movements was the largest ever recorded, both in Greece as a total and in each of the three airports of this work. The main computational part of this work is complemented by two additional parts, with a view to extending the scope beyond the air pollution assessments around airports and air quality assessments in the affected areas. The first one is the comparison between computational estimates and measurements in the Athens Airport case where detailed air quality measurements are available. The second extension is the sensitivity analysis of the EDMS applied to the system as a whole, in order to examine its response under varied inputs. The results of applying this approach to the three largest airports in Greece (Athens, Thessaloniki and Heraklion) include first the calculation of emissions and then the determination of concentrations of air pollutants in the vicinity of each of these airports. In terms of emissions, the results can be used in monitoring the impact of airports on the micro- and macro-scale of air quality. In addition, emissions calculated by EDMS are found to be in good agreement with the monitoring data of the actual operation of Athens Airport. There is also some convergence with the results of other work, resulting in an expected average of NOx of 4.55 kg per aircraft movement. EDMS results are also consistent with the national emission inventory figures concerning aviation. In terms of concentrations, the results of their computational determination for each of the pollutants studied construct a realistic detailed air quality map around each of the three largest airports in the country. These maps can be useful to determine the extent and the levels of the airport's impact on the air quality of its vicinity, examining whether limit values are exceeded and pinpointing the locations of high pollution levels. The maps are also useful for assessing the importance of air quality impacts from airport operations against other environmental threats in the area. Finally, the calculation and mapping of air pollutant concentrations around major Greek airports can be used to design appropriate measures of reducing them, where necessary, based on objective and detailed images of atmospheric pollution, as well as to document the lack of urgent need for action where such action is not expected to have any significant benefit. In addition, the analysis of computational results, via approaches such as comparison with field measurements and sensitivity analysis, has the potential to indicate both airport participation in the overall levels of air quality and to reveal aspects of the behavior of the model that are not well known yet. The results of the computational determination of concentrations around Athens International Airport show that CO, PM2.5, PM10 and SO2 are expected to stay well below the limit values. In contrast, NO2 concentrations indicate potential exceedances of the limit value for average hourly concentration (200 μg/m3), but not of the limit value for annual mean concentration. These exceedances are expected to occur in areas of significant size but with a limited frequency, since their occurrence requires a high rate of air movements along with specific meteorological parameters which lead to a high stability of the surface layer and the entrapment of NOx at low altitudes. Although these conditions are not quite uncommon during the July-August period, they lay far from being the norm; so, the eighteen times that legislation allows to exceed 200 μg/m3 NO2 seem sufficient, even marginally, to cover the likely occurrences of high NOx concentrations. At Thessaloniki Airport, the concentrations calculated with EDMS for CO, PM2.5, PM10 and SO2 are also well below the limit values. NO2 concentrations, however, include potential exceedances of the limit value for average hourly concentration, expected to occur in small areas and at a very limited frequency, since their occurrence requires specific conditions for high air traffic and special NOX entrapment meteorology, which are not expected to occur more than eighteen times during the July-August period. However, it is worth noting that, despite the fact that air traffic at Thessaloniki airport is about four times lower than that of AIA, exceedances of the NOx limit are not avoided, they simply extend to much smaller areas. At the Heraklion airport, EDMS estimates that concentrations of CO, PM2.5, PM10 and SO2 are also expected to move well below limit values. NO2 concentrations are high, but the potential exceedances of the limit value for average hourly concentration are rare, much fewer than at Thessaloniki airport and within the eighteen times allowed for such exceedances. Despite the fact that air traffic between Heraklion and Thessaloniki airports is the same, the frequency and extent of NO2 exceedances in Heraklion are significantly lower, reflecting the influence of the other parameters - apart from flight numbers - shaping the final concentrations. As the analysis of air pollution around the three airports has been focused on the most adverse situations, i.e. those with the higher concentrations, there is a point in asking how often these situations are expected to occur. Processing the results for NOx concentration for each of the 1,488 hours of July and August, we found that the relative frequency of very high levels (such as the ones close or even above the limit values) are very rare, despite the intense use of the airports and the consequent intense emissions. Medium or high levels (but well below the limit values) of NOx have been found to occur more frequently, but levels from 0 to 150 μg/m3 cumulatively hold for more than 90% of the processed hours. Comparing the distribution of relative frequencies of the three airports, we found that NOx levels at Thessaloniki are considerably higher than at Athens, despite of the higher emissions of the latter airport. This is attributed to the difference in dispersion conditions: At Thessaloniki, the higher frequency of low-speed winds and of calm weather, compared to Athens, delays the dispersion of emitted NOx and leads to higher concentrations from lower emissions. This explanation, i.e. the dominance of dispersion conditions over the emission rates in defining the final concentrations, is confirmed by the case of Heraklion. There, similar emission rates as at Thessaloniki lead to considerably lower concentrations because of the higher frequency of medium and high wind speeds. Turning to the comparison of EDMS results with concentration measurements, it is first noted that these concern the Mesogia region around AIA and include measurements from four stations. As far as CO is concerned, the general finding is that measurements at all stations, although in absolute numbers very small (0,1 – 1 μg/m3) are quite higher than the results of the calculations, which for the vast majority of times are close to zero. This means that throughout the Mesogia region there are concentrations of CO background that cannot be attributed to the operation of Athens International Airport. A similar image is derived from the SOx figures. Background concentrations from sources of the local anthropogenic environment unrelated to the airport, although small in absolute numbers (e.g. 5 – 9 μg/m3 for the Spata station) lead to measurements that are significantly larger than the results of the calculations, which are well below 1 μg/m3. Even more pronounced is the similar phenomenon of high background values in the case of PM10 concentrations, where a range of phenomena irrelevant from the airport lead to measurements of 20 – 50 μg/m3, while the results of EDMS are very low and the majority of them are zero. In regard with NOx concentrations, the findings from the comparison of measurements and computational results are more complex. The first conclusion is that the measurements are systematically different from the EDMS results, both in the time series of the hourly values and in their statistical distribution. The divergence picture at the concentration level is in contrast with the good convergence observed at the emission level; this happens due to a number of reasons, such as the model's stochastic features, some small differences in hourly and daily flight distribution patterns, and especially the significant distance between the source (airport) and the monitoring stations (4 9,35 km), which allows for significant variability of the dispersion conditions within this distance, while the model operates on the assumption that the dispersion conditions are constant throughout the study area. Finally, the most significant part of the deviations is attributed to the influence of sources of the local anthropogenic environment, irrespective of the airport, such as road traffic close by the stations. The second conclusion is that EDMS results on NOx concentrations are generally smaller than the measurements. This is not due to a systematic tendency of the model to underestimate air pollution levels; to a greater extent it is attributed to the contribution of other NOx sources beyond the airport’s operation. And, this is not an unusual finding; underestimations of computational results in relation to field measurements are quite common, even in recent works where, by means of reverse modeling, it is ascertained that in order for the calculated concentrations to rise to the level of the measured ones, it is necessary to seriously increase the emission rate introduced in the dispersion model from 14 to 55%. The third conclusion relates to the role of NOx as the main pollutant at the airport and, consequently, to the origin of a significant portion of the field measured concentrations from the airport. Because of this origin, there is a prospect of better correlation between measurements and EDMS results than other pollutants, which is confirmed by the statistical analysis. The fourth conclusion on NOx relates to the finding that all approximations between computational results and hourly measurements are detected at low wind speeds of less than 3 m/s. This is because, for higher wind speeds, the EDMS calculated dispersion is quite intense and leads to near zero NOx concentrations at the long distance (~ 4 km) of the Spata station, so whatever the station records are, they come from local sources and not from the airport. The final part of the thesis is the sensitivity analysis of the model, i.e. the study of how changes in input conditions cause changes in the results. The parameters that affect the results in a complex way are meteorological, which affect the AERMOD module, while parameters affecting emissions such as flights number and aircraft types are expected to have a more linear influence. In this context, the sensitivity of EDMS to the five main meteorological parameters was analyzed. The parameter with the strongest effect on the results is wind speed. Small changes of this parameter cause significant changes in peak concentrations and the extent of pollution levels. From an environmental point of view, this means that even a light breeze is sufficient to disperse the air pollutants of an airport and reduce ground concentrations to levels well below limit values; on the contrary, apnea or very low wind speeds (less than 1 m/s) are a necessary and often sufficient condition for the appearance of high concentrations. At the same time, the identification of the high sensitivity of the concentration results in wind speeds demonstrates the critical role of this parameter in the modeling exercises used in environmental impact assessment studies. The time of the day strongly influences the effects of concentration calculations. This is a remarkable finding, in the sense that this parameter is rarely included amongst those that influence the results of dispersion models. Variation in the results, depending on whether they occur for morning, afternoon or evening hours, is due to the transition of the atmospheric surface boundary layer from convective to stable stratified state over the 24-hour period. For this reason, during most hours with sunshine, the calculated concentrations are very low, almost zero, due to the dispersion caused by the vertical movements in the convective surface layer, despite the low shear wind intensity. A practical consequence of this finding is, when conducting environmental impact assessments, where emphasis is placed to the worst-case scenarios, this part of the 24-hour period when convective layer appears, should be accounted for with a smaller weighting factor. Ambient temperature only affects the calculation results of the concentrations under certain conditions. In particular, the temperature change cause visible change in the concentration results calculated by the EDMS only during the transition times from a convective to a stratified surface layer and vice versa; during the remaining hours, temperature changes lead to a very small change in the results. During the transition time of the surface layer, the effect of temperature is not simple: it is characterized by a general tendency to decrease the concentration with the temperature increase, interrupted by fluctuations. The cloud cover percentage affects the concentration results in differentiated ways during the afternoon hours in relation to the morning hours. In the afternoon, as cloud cover increases, both the maximum value and the spatial spread of the concentration decrease, while in the morning cloud cover change does not cause visible changes in the calculation results of the of the concentrations. The cloud ceiling height has little effect on the results of the calculation of concentrations. This is a positive coincidence because cloud ceiling height measurements are rarely available; however, they can be substituted by a rough empirical value, with no significant impact on the results of simulated concentrations with EDMS.

Οι αερομεταφορές αποτελούν βασικό πυλώνα του σύγχρονου τρόπου ζωής αλλά οι επιπτώσεις τους στην ποιότητα του αέρα είναι σημαντικές, ιδίως στην περιοχή επιρροής των μεγάλων αεροδρομίων. Στην παρούσα εργασία προσδιορίζονται οι επιπτώσεις αυτές μέσα από αναλυτικές υπολογιστικές προσεγγίσεις γύρω από τα τρία μεγαλύτερα αεροδρόμια της Ελλάδας, ήτοι τον Διεθνή Αερολιμένα Αθηνών, τον αερολιμένα Θεσσαλονίκης και τον αερολιμένα Ηρακλείου. Στο εισαγωγικό μέρος της εργασίας, συλλέγονται από τη βιβλιογραφία και παρουσιάζονται διαρθρωμένα τα βασικά στοιχεία του τομέα των αερομεταφορών στο διεθνές, το ευρωπαϊκό και το εθνικό επίπεδο. Στην Ελλάδα, ένα από τα έτη με τον υψηλότερο αριθμό αεροπορικών κινήσεων, ο οποίος πλησίασε τις 460 χιλιάδες πτήσεις, ήταν το 2009. Το ίδιο έτος, παρουσιάστηκε μια από τις υψηλότερες κινήσεις σε καθένα από τα αεροδρόμια της εργασίας, με 210.147 πτήσεις στον Διεθνή Αερολιμένα Αθηνών, 50.238 πτήσεις στον αερολιμένα Θεσσαλονίκης και 44.842 πτήσεις στον αερολιμένα Ηρακλείου. Για αρκετά έτη μετά το 2009 ο αριθμός πτήσεων παρουσίασε μείωση, για να ανακάμψει θεαματικά τα τελευταία έτη στα ίδια ή και σε ελαφρώς υψηλότερα επίπεδα. Παρουσιάζονται επίσης οι βασικές έννοιες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, περιλαμβανόμενων των επιπτώσεών της στη δημόσια υγεία και στα οικοσυστήματα, καθώς και η κατάσταση της ποιότητας του αέρα σε τέσσερα επίπεδα. Στο παγκόσμιο επίπεδο, τα προβλήματα εμφανίζονται κυρίως στην Κίνα, την Ινδία και σε ορισμένες περιοχές της Αφρικής, ενώ στο ευρωπαϊκό επίπεδο οι συγκεντρώσεις των αέριων ρύπων μειώνονται διαχρονικά. Στο επίπεδο της ελληνικής επικράτειας, η κατάσταση ως προς το μονοξείδιο του άνθρακα είναι άριστη, ως προς τα οξείδια του αζώτου και του θείου παρουσιάζονται υπερβάσεις κυρίως στη δυτική Αττική και στην Πτολεμαΐδα, ενώ ως προς τα αιωρούμενα σωματίδια παρουσιάζονται υπερβάσεις σε μεγάλο μέρος του νότιου και δυτικού τμήματος της χώρας ως αποτέλεσμα τόσο της μεταφοράς ρύπανσης από πηγές εκτός του Ελλαδικού χώρου, όσο και φυσικής εκπομπής σωματιδίων από τις γυμνές επιφάνειες του εδάφους και από τη θάλασσα. Στο επίπεδο των τριών μεγάλων αστικών συγκροτημάτων της Ελλάδας, ήτοι της Αθήνας, του Πειραιά και της Θεσσαλονίκης, όπου ζει περίπου ο μισός περίπου πληθυσμός της χώρας, η ποιότητα του αέρα παρουσιάζει διαχρονικές τάσεις βελτίωσης από τη δεκαετία του 80 και εξής. Γύρω από τα μεγάλα αεροδρόμια, τα μόνα διαθέσιμα είναι τα στοιχεία του συστήματος παρακολούθησης της ποιότητας του αέρα στα Μεσόγεια, τα οποία ως προς το NO2 που είναι ο κύριος ρύπος των αερομεταφορών, δείχνουν μικτές διαχρονικές τάσεις, με εμφανείς βελτιώσεις αλλά και ορατές επιδεινώσεις στη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας. Οι εκπομπές αέριων ρύπων από τις αερομεταφορές αφορούν στη συνολική πορεία μιας πτήσης, αλλά εκείνες με τις εντονότερες επιπτώσεις είναι όσες συμβαίνουν κοντά στο έδαφος, δικαιολογώντας την εστίαση του ενδιαφέροντος της εργασίας αυτής στις περιοχές των αεροδρομίων. Οι κυριότερες πηγές εκπομπής αέριων ρύπων στα αεροδρόμια είναι οι κινήσεις των αεροσκαφών, οι οποίες τυποποιούνται ως ένα βαθμό με τη βοήθεια του «κύκλου προσγείωσης – απογείωσης», καθώς και μια σειρά επίγειων πηγών, όπως οι βοηθητικές μονάδες ισχύος, ο εξοπλισμός εξυπηρέτησης εδάφους και τα υπολείμματα φρένων και ελαστικών από τα αεροσκάφη. Οι εκπομπές αυτές επηρεάζουν τα οικοσυστήματα ή άλλες πλευρές του περιβάλλοντος, αλλά η κύρια ανησυχία προέρχεται από το ενδεχόμενο επίδρασής τους στη δημόσια υγεία. Μια πρόσφατη εργασία ανασκόπησης δείχνει ότι η επίδραση αυτή είναι πιθανή, αλλά η εξαγωγή γενικών συμπερασμάτων είναι πολύ δύσκολη, δεδομένης της μεγάλης ποικιλότητας των αεροδρομίων και της εξάρτησης που παρουσιάζει η επίπτωσή τους στην ποιότητα του αέρα από την αεροπορική κυκλοφορία και το μίγμα των αεροσκαφών, από τις επίγειες δραστηριότητες, αλλά και από τη θέση, τη γεωγραφία και τη μετεωρολογία της περιοχής. Το ενδιαφέρον αρκετών σύγχρονων ερευνών εστιάζεται στους ρύπους που θεωρούνται ως οι πλέον επικίνδυνοι για την ανθρώπινη υγεία, δηλαδή στα αιωρούμενα σωματίδια, ιδίως τα λεπτά, και στις επικίνδυνες αέριες ουσίες όπως η φορμαλδεΰδη, καθώς και στο τροποσφαιρικό όζον. Οι βασικοί αέριοι ρύποι των αερομεταφορών, δηλαδή το CO, τα NOx, τα PM10 και τα SOx εμφανίζουν ευδιάκριτα υψηλότερες του υποβάθρου συγκεντρώσεις σε μικρές αποστάσεις από τα αεροδρόμια, αλλά εντός των γύρω οικισμών τείνουν να εμφανίζουν συγκεντρώσεις παρόμοιου επιπέδου με αυτές του υποβάθρου ή του αστικού περιβάλλοντος. Λόγω αυτής της ομοιότητας, είναι ιδιαίτερα δύσκολη η εξαγωγή ποσοτικών συμπερασμάτων για την επίδραση των εκπεμπόμενων από το αεροδρόμιο ρύπων στη δημόσια υγεία των κατοίκων στους οικιστικούς πόλους. Στην εγγύς περιοχή των αεροδρομίων, η συγκέντρωση του τροποσφαιρικού όζοντος μειώνεται, επειδή λόγω των ιδιαιτεροτήτων της φωτοχημείας του, μέρος του Ο3 καταστρέφεται· ωστόσο, σε μεγαλύτερη ακτίνα, η συνεισφορά των αεροδρομίων στο σχηματισμό Ο3 οδηγεί σε αύξηση των επιδράσεων του συγκεκριμένου ρύπου στη δημόσια υγεία.O μηχανισμός ανάμεσα στις εκπομπές αέριων ρύπων που οφείλονται στη λειτουργία ενός αεροδρομίου και στις επιδράσεις των ουσιών αυτών στη δημόσια υγεία, όπως και ευρύτερα στο περιβάλλον, είναι η διασπορά των ρύπων αυτών στον αέρα της περιοχής και η δημιουργία των συγκεντρώσεων στις οποίες εκτίθενται οι γύρω περιοχές. Η μελέτη των συγκεντρώσεων αυτών αποτελεί τον κεντρικό κορμό της παρούσας εργασίας.Ο τρόπος μελέτης των συγκεντρώσεων επελέγη μετά από αξιολόγηση των μεθόδων που επικρατούν στον τομέα αυτό και διακρίνονται σε μεθόδους βασιζόμενες σε μετρήσεις και σε υπολογιστικές προσεγγίσεις. Οι πρώτες, στις οποίες χρησιμοποιείται είτε σταθερός είτε κινητός εξοπλισμός, χαρακτηρίζονται από αυξημένη ακρίβεια αλλά περιορισμένη χωρική κάλυψη, ενώ δυσκολεύονται να φωτίσουν την αιτιακή διαδρομή από τις πηγές εκπομπής αέριων ρύπων, οι οποίες είναι συνήθως πολλές (οδική κυκλοφορία, θέρμανση, βιομηχανία, εναέριες και επίγειες δραστηριότητες αεροδρομίων) στις τελικά καταγραφόμενες συγκεντρώσεις. Οι δεύτερες, στις οποίες χρησιμοποιείται μια ποικιλία συστημάτων υπολογιστικής προσομοίωσης, διασυνδέουν αιτιωδώς τις εκπομπές από κάθε συγκεκριμένη πηγή με το ποσοστό συμμετοχής της στην τελική συγκέντρωση, αλλά εμπεριέχουν αβεβαιότητες, οι οποίες σχετίζονται τόσο με τις εσωτερικές παραδοχές των μοντέλων που χρησιμοποιούνται όσο και με την έλλειψη αναλυτικών στοιχείων εισόδου. Πάντως, η χρήση υπολογιστικών μεθόδων ενθαρρύνεται κατά σαφή τρόπο από τη σύγχρονη ευρωπαϊκή και εθνική νομοθεσία. Στο πλαίσιο αυτό, στην παρούσα εργασία επελέγη η αξιοποίηση ενός εγνωσμένης αξίας συστήματος υπολογιστικής προσομοίωσης των εκπομπών αέριων ρύπων από τις αερολιμενικές δραστηριότητες και των συγκεντρώσεων που προκαλεί η διασπορά τους στην επηρεαζόμενη περιοχή. Το σύστημα αυτό είναι το EDMS και αποτελεί το προτεινόμενο από την US EPA μοντέλο κανονιστικής χρήσης, δηλαδή ελέγχου συμμόρφωσης υφιστάμενων ή σχεδιαζόμενων αεροδρομίων με τα ισχύοντα όρια ποιότητας αέρα. Η ιδιαιτερότητα της προσέγγισης που υιοθετεί η παρούσα εργασία είναι η εφαρμογή του EDMS με τον ρεαλιστικότερο δυνατό τρόπο, δηλαδή με πραγματικά μετεωρολογικά στοιχεία ωριαίας συχνότητας, με πραγματικό μίγμα αεροσκαφών και με πραγματικές χρονικές κατανομές των κινήσεών τους. Για την ενσωμάτωση επαρκούς περιθωρίου ασφάλειας στα αποτελέσματα των υπολογισμών, χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισόδου τα στοιχεία αεροπορικής κυκλοφορίας του έτους 2009, στη διάρκεια του οποίου καταγράφηκε ο μεγαλύτερος αριθμός κινήσεων αεροσκαφών, τόσο συνολικά στην Ελλάδα, όσο και στο καθένα από τα τρία αεροδρόμια μελέτης. Tο κύριο υπολογιστικό σκέλος συμπληρώνεται με άλλα δύο πρόσθετα σκέλη, με τα οποία επεκτείνεται η εμβέλεια της παρούσας εργασίας πέρα από τις εκτιμήσεις ατμοσφαιρικής ρύπανσης γύρω από αεροδρόμια και τις αξιολογήσεις της ποιότητας αέρα στις επηρεαζόμενες περιοχές. Το πρώτο πρόσθετο σκέλος είναι η αντιπαραβολή που επιχειρείται μεταξύ υπολογιστικών εκτιμήσεων και μετρήσεων στην περίπτωση του ΔΑΑ, όπου υπάρχει επαρκές πλήθος στοιχείων πεδίου, ενώ το δεύτερο πρόσθετο σκέλος είναι η ανάλυση ευαισθησίας του EDMS, που εφαρμόστηκε στο σύνολο του συστήματος, προκειμένου να εξετασθεί η απόκρισή του υπό μεταβαλλόμενες συνθήκες εισόδου. Τα αποτελέσματα εφαρμογής της προσέγγισης αυτής στα τρία μεγαλύτερα αεροδρόμια της Ελλάδας, περιλαμβάνουν πρώτα τον υπολογισμό των εκπομπών και στη συνέχεια των προσδιορισμό των συγκεντρώσεων. Ως προς τις εκπομπές, τα αποτελέσματα ενέχουν μια αυτοτελή χρησιμότητα για την παρακολούθηση της επίδρασης των αεροδρομίων στη μικρο- και μακρο κλίμακα της ποιότητας της ατμόσφαιρας. Επιπλέον, η ανάλυσή τους εντοπίζει μια αξιοσημείωτα καλή προσέγγιση μεταξύ των αποτελεσμάτων υπολογισμού με το EDMS και αυτών που προέρχονται από την παρακολούθηση της πραγματικής λειτουργίας του ΔΑΑ. Διαπιστώνεται επίσης μερική σύγκλιση με αποτελέσματα άλλων εργασιών, καταλήγοντας σε μια μέση αναμενόμενη εκπομπή 4 5 kg NOx ανά κίνηση αεροσκάφους, ενώ τέλος εντοπίζεται συμβατότητα των αποτελεσμάτων του EDMS με τα σχετικά μεγέθη της εθνικής απογραφής εκπομπών.Ως προς τις συγκεντρώσεις, τα αποτελέσματα του υπολογιστικού προσδιορισμού τους για καθένα από τους μελετώμενους ρύπους, αποτελούν μια ρεαλιστική λεπτομερή χαρτογράφηση της ποιότητας του αέρα γύρω από τα τρία μεγαλύτερα αεροδρόμια της χώρας. Η αξιοποίησή τους μπορεί να αποβεί χρήσιμη σε τρία τουλάχιστον επίπεδα. Καταρχήν, στο να διαπιστωθεί ο βαθμός και η εμβέλεια επίδρασης του αεροδρομίου στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον της περιοχής του, εξετάζοντας εάν υπάρχουν ή επαπειλούνται υπερβάσεις οριακών τιμών και σε ποιες θέσεις. Στη συνέχεια, στο να ιεραρχηθούν οι επιπτώσεις στην ποιότητα του αέρα από τη λειτουργία του αεροδρομίου στην κατάλληλη θέση της κλίμακας σημαντικότητας των περιβαλλοντικών απειλών της περιοχής. Και τέλος, ο υπολογιστικός προσδιορισμός και η χαρτογράφηση των συγκεντρώσεων αέριων ρύπων γύρω από τα μεγάλα αεροδρόμια της χώρας έχει τη δυνατότητα να χρησιμεύσει στο σχεδιασμό των κατάλληλων μέτρων για τη μείωσή τους, όπου χρειάζονται, με βάση αντικειμενικές και λεπτομερείς εικόνες της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, αλλά και στο να τεκμηριωθεί η μη αναγκαιότητα λήψης μέτρων, όπου αυτά δεν έχουν να προσφέρουν ουσιαστικό όφελος. Πέραν αυτών, η ανάλυση των αποτελεσμάτων υπολογιστικού προσδιορισμού των συγκεντρώσεων, με προσεγγίσεις όπως η αντιπαραβολή τους με μετρήσεις και η ανάλυση ευαισθησίας, έχει τη δυνατότητα να υποδείξει αφενός τη συμμετοχή του αεροδρομίου στην τελική εικόνα ποιότητας του αέρα και αφετέρου να αποκαλύψει πτυχές της συμπεριφοράς του μοντέλου που δεν είναι επαρκώς γνωστές. Για την αξιολόγηση της κατάστασης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης γύρω από τα τρία αεροδρόμια, θεωρήθηκε σκόπιμο, με βάση την αρχή της πρόληψης, να εξετασθούν οι δυσμενέστερες ρεαλιστικά αναμενόμενες καταστάσεις και όχι οι συνηθέστερες, που πιθανόν θα ήταν ηπιότερες. Έτσι, στα αποτελέσματα υπολογιστικού προσδιορισμού των συγκεντρώσεων για κάθε μια από τις 8.760 ώρες του έτους 2009 εντοπίσθηκε πρώτα ότι οι τιμές για το δίμηνο Ιουλίου – Αυγούστου ήταν σαφώς υψηλότερες από αυτές των υπόλοιπων μηνών· στη συνέχεια αναζητήθηκαν και εξετάσθηκαν οι υψηλότερες συγκεντρώσεις κάθε δεκαημέρου του διμήνου αυτού, θεωρώντας ότι οι έξι αυτές διαφορετικές δυσμενείς καταστάσεις αντιπροσωπεύουν ικανοποιητικά τις διάφορες συνθήκες εκπομπής και διασποράς υπό τις οποίες μπορούν να προκύψουν σοβαρές επιβαρύνσεις στην ποιότητα του αέρα από το κάθε εξεταζόμενο αεροδρόμιο. Τα αποτελέσματα του υπολογιστικού προσδιορισμού των συγκεντρώσεων γύρω από το Διεθνή Αερολιμένα Αθηνών δείχνουν ότι τα CO, PM2.5, PM10 και SO2 κινούνται σε καθησυχαστικά επίπεδα, πολύ χαμηλότερα των οριακών τιμών. Αντίθετα, οι συγκεντρώσεις NO2 υποδεικνύουν ενδεχόμενα υπερβάσεων του οριακού επιπέδου ωριαίας μέσης συγκέντρωσης (200 μg/m3), αλλά όχι της ετήσιας μέσης συγκέντρωσης. Οι υπερβάσεις αυτές αναμένεται να εμφανίζονται σε περιοχές σημαντικής έκτασης, αλλά με ιδιαίτερα περιορισμένη συχνότητα, αφού η εκδήλωσή τους προϋποθέτει συνθήκες υψηλού ρυθμού αεροπορικών κινήσεων και ειδικών τιμών ως προς τις μετεωρολογικές παραμέτρους, οι οποίες να οδηγούν σε μεγάλη ευστάθεια του επιφανειακού ατμοσφαιρικού στρώματος και εγκλωβισμό των NOx σε χαμηλό ύψος. Οι συνθήκες αυτές δεν είναι τελείως σπάνιες στη διάρκεια του διμήνου Ιουλίου – Αυγούστου, αλλά απέχουν πολύ από το να αποτελούν τον κανόνα, οπότε οι δεκαοκτώ φορές που, σύμφωνα με την ευρωπαϊκή και εθνική νομοθεσία, είναι δυνατή η υπέρβαση των 200 μg/m3 NO2 πριν θεωρηθεί ότι συντελείται παραβίαση του ορίου, είναι μάλλον επαρκείς, έστω και οριακά, για να καλύψουν τις πιθανές εμφανίσεις των υψηλών συγκεντρώσεων NOx. Στον αερολιμένα Θεσσαλονίκης, οι συγκεντρώσεις που υπολογίστηκαν με το EDMS για το CO, τα PM2.5, τα PM10 και το SO2 επίσης κινούνται σε καθησυχαστικά επίπεδα, πολύ χαμηλότερα των οριακών τιμών. Οι συγκεντρώσεις NO2 όμως, εμπεριέχουν υπερβάσεις του οριακού επιπέδου ωριαίας μέσης συγκέντρωσης, που αναμένεται να εμφανίζονται σε περιοχές μικρής έκτασης και με ιδιαίτερα περιορισμένη συχνότητα, αφού η εκδήλωσή τους προϋποθέτει και εδώ πολύ συγκεκριμένες συνθήκες υψηλού ρυθμού αεροπορικών κινήσεων και ειδικής μετεωρολογίας εγκλωβισμού των NOx σε χαμηλό ύψος, οι οποίες δεν αναμένεται να εμφανίζονται περισσότερο από δεκαοκτώ φορές στη διάρκεια του διμήνου Ιουλίου – Αυγούστου. Αξίζει πάντως να σημειωθεί ότι, παρά το γεγονός ότι η αεροπορική κυκλοφορία στον αερολιμένα Θεσσαλονίκης είναι περίπου τέσσερις φορές μικρότερη από αυτή του ΔΑΑ, οι υπερβάσεις του οριακού επιπέδου NOx δεν αποφεύγονται, απλώς εκτείνονται σε σημαντικά μικρότερες περιοχές. Στον αερολιμένα Ηρακλείου, το EDMS υπολογίζει ότι οι συγκεντρώσεις CO, PM2.5, PM10 και SO2 κινούνται επίσης σε καθησυχαστικά επίπεδα, πολύ χαμηλότερα των οριακών τιμών. Οι συγκεντρώσεις NO2 είναι υψηλές αλλά τα ενδεχόμενα υπερβάσεων του οριακού επιπέδου ωριαίας μέσης συγκέντρωσης είναι περιορισμένα, σαφώς λιγότερα από ότι στον αερολιμένα Θεσσαλονίκης και εντός των δεκαοκτώ φορών που επιτρέπονται τέτοιες υπερβάσεις. Σημειώνεται πάντως ότι, παρά το γεγονός ότι η αεροπορική κυκλοφορία μεταξύ αερολιμένων Ηρακλείου και Θεσσαλονίκης είναι ίδια σε ετήσια αποτίμηση, στο Ηράκλειο η συχνότητα και η έκταση των υπερβάσεων του οριακού επιπέδου μέσης ωριαίες συγκέντρωσης NO2 είναι σαφώς μικρότερες, αντανακλώντας την επιρροή των άλλων παραμέτρων – πλην του αριθμού πτήσεων – που διαμορφώνουν τις τελικές συγκεντρώσεις. Δεδομένου ότι, όπως προαναφέρθηκε, η ανάλυση των συγκεντρώσεων αέριων ρύπων γύρω από τα τρία αεροδρόμια εστιάστηκε στις δυσμενείς καταστάσεις, αυτές δηλαδή με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις, προέκυψε το ερώτημα του πόσο συχνές αναμένεται να είναι οι καταστάσεις αυτές. Έτσι, τα αποτελέσματα του EDMS για καθεμιά από τις 1.488 ώρες του διμήνου Ιουλίου-Αυγούστου εξετάσθηκαν υπό το πρίσμα των σχετικών συχνοτήτων εμφάνισης υψηλών, μέσων και χαμηλών συγκεντρώσεων, εστιάζοντας στα NOx που είναι ο μόνος ρύπος με ευρήματα προσέγγισης ή και υπέρβασης του οριακού του επιπέδου. Διαπιστώθηκε ότι οι σχετικές συχνότητες εμφάνισης πολύ υψηλών συγκεντρώσεων NOx, δηλαδή τιμών κοντά στο όριο των 200 μg/m3, είναι ιδιαίτερα μικρές και στα τρία αεροδρόμια, παρά την υψηλή αεροπορική κυκλοφορία του εξεταζόμενου διμήνου. Οι σχετικές συχνότητες όμως των μέτριων και υψηλών συγκεντρώσεων NOx μαζί, ήταν αρκετά μεγαλύτερες. Πάντως, οι συχνότητες των συγκεντρώσεων NOx κάτω των 150 μg/m3 κινούνται αθροιστικά κοντά στο 90%. Συγκρίνοντας τις κατανομές σχετικών συχνοτήτων των επιπέδων συγκέντρωσης NOx στα τρία αεροδρόμια, παρατηρείται ότι, παρά τη σαφώς μικρότερη αεροπορική κυκλοφορία στο αεροδρόμιο της Θεσσαλονίκης σε σύγκριση με αυτό της Αθήνας, τα επίπεδα υψηλών συγκεντρώσεων NOx είναι σαφώς συχνότερα. Αυτό οφείλεται στις δυσμενέστερες συνθήκες διασποράς (μεγαλύτερη συχνότητα νηνεμίας και ανέμων χαμηλής ταχύτητας), οι οποίες καθυστερούν τη διασπορά των εκπεμπόμενων αέριων ρύπων, καταλήγοντας να παράγουν μεγαλύτερες τοπικά συγκεντρώσεις από μικρότερες εκπομπές. Η εξήγηση αυτή, δηλαδή o καθοριστικότερος ρόλος των συνθηκών διασποράς έναντι των εκπομπών στη διαμόρφωση των συγκεντρώσεων, επιβεβαιώνεται εξ αντιδιαστολής και από την περίπτωση του αερολιμένα Ηρακλείου, όπου οι πολύ συχνοί άνεμοι μέσης ταχύτητας οδηγούν σε ιδιαίτερα αυξημένη σχετική συχνότητα εμφάνισης πολύ χαμηλών συγκεντρώσεων NOx, σε πλήρη αντίθεση με τη Θεσσαλονίκη, και παρά το γεγονός ότι κινήσεις αεροσκαφών, άρα και οι ρυθμοί εκπομπής αέριων ρύπων στα δύο αεροδρόμια είναι παρεμφερείς. Περνώντας στη σύγκριση αποτελεσμάτων του EDMS με μετρήσεις συγκεντρώσεων, σημειώνεται καταρχάς ότι αυτές αφορούν την περιοχή των Μεσογείων γύρω από το ΔΑΑ και περιλαμβάνουν μετρήσεις από τέσσερις σταθμούς. Σε ότι αφορά στο CO, η γενική διαπίστωση είναι ότι οι μετρήσεις σε όλους τους σταθμούς, παρότι σε απόλυτους αριθμούς πολύ μικρές (0,1 1 μg/m3) είναι αρκετά υψηλότερες συγκριτικά με τα αποτελέσματα των υπολογισμών, τα οποία στη μεγάλη τους πλειονότητα είναι μηδενικά. Αυτό σημαίνει ότι σε όλη την περιοχή των Μεσογείων καταγράφονται συγκεντρώσεις υποβάθρου CO που δεν μπορούν να αποδοθούν στη λειτουργία του Διεθνούς Αερολιμένα Αθηνών. Ανάλογη εικόνα σχηματίζεται και για τα SOx. Οι συγκεντρώσεις υποβάθρου, προερχόμενες από πηγές του τοπικού ανθρωπογενούς περιβάλλοντος άσχετες από το αεροδρόμιο, παρότι μικρές σε απόλυτους αριθμούς (π.χ. 5 – 9 μg/m3 για το σταθμό των Σπάτων) οδηγούν σε μετρήσεις που είναι αρκετά μεγαλύτερες από τα αποτελέσματα των υπολογισμών, τα οποία κινούνται σε τιμές κατά πολύ μικρότερες της μονάδας. Ακόμη πιο έντονο είναι το ανάλογο φαινόμενο των υψηλών τιμών υποβάθρου στην περίπτωση των συγκεντρώσεων PM10, όπου σειρά φαινομένων μη σχετιζόμενων με το αεροδρόμιο οδηγούν σε μετρήσεις 20 – 50 μg/m3, ενώ τα αποτελέσματα του EDMS κινούνται σε πολύ χαμηλές τιμές που στην πλειονότητά τους είναι μηδενικές. Ως προς τις συγκεντρώσεις των NOx, τα συμπεράσματα από τη σύγκριση μετρήσεων και υπολογιστικών αποτελεσμάτων είναι πιο σύνθετα. Το πρώτο συμπέρασμα είναι ότι οι μετρήσεις διαφέρουν συστηματικά από τα αποτελέσματα του EDMS, τόσο στη χρονική εξέλιξη των ωριαίων τιμών, όσο και στη στατιστική κατανομή τους. Η εικόνα απόκλισης στο επίπεδο των συγκεντρώσεων είναι αντίστροφη από την πολύ καλή σύγκλιση που παρατηρήθηκε στο επίπεδο των εκπομπών και οφείλεται σε μια σειρά λόγων, όπως η στοχαστικότητα του μοντέλου, οι μικρές διαφορές στα πρότυπα κατανομής πτήσεων ανά ώρα και ημέρα και κυρίως η σημαντική απόσταση μεταξύ σημείου εκπομπής (αεροδρομίου) και σταθμών μέτρησης συγκέντρωσης (4 9,35 km) με τη συνακόλουθη μεταβλητότητα των συνθηκών διασποράς εντός της απόστασης αυτής, ενώ το μοντέλο λειτουργεί υπό την παραδοχή ότι οι συνθήκες διασποράς είναι σταθερές σε όλο το πεδίο μελέτης. Τέλος, το σημαντικότερο μέρος των αποκλίσεων αποδίδεται στην επίδραση πηγών του τοπικού ανθρωπογενούς περιβάλλοντος, άσχετων από το αεροδρόμιο, όπως η οδική κυκλοφορία σε παρακείμενες των σταθμών οδούς. Το δεύτερο συμπέρασμα είναι ότι οι εκτιμήσεις συγκέντρωσης NOx βάσει του EDMS είναι γενικά μικρότερες των μετρήσεων. Αυτό δεν οφείλεται σε κάποια συστηματική τάση υποεκτίμησης του μοντέλου, αλλά κατά μείζονα λόγο στη συνεισφορά και άλλων πηγών NOx, πέραν του αεροδρομίου, ενώ δεν αποτελεί ασυνήθιστο εύρημα· οι υποεκτιμήσεις των υπολογιστικών αναλύσεων σε σχέση με τις μετρήσεις πεδίου είναι αρκετά συνηθισμένες, ακόμη και σε πολύ πρόσφατες εργασίες, όπου μέσω αντίστροφης μοντελοποίησης διαπιστώνεται ότι, για να ανέλθουν οι υπολογιζόμενες συγκεντρώσεις στο επίπεδο των μετρούμενων, χρειάζεται να αυξηθεί σοβαρά ο ρυθμός εκπομπής που εισάγεται στους υπολογισμούς του μοντέλου διασποράς από 14 έως 55%. Το τρίτο συμπέρασμα σχετίζεται με το ρόλο των NOx ως κύριου ρύπου του αεροδρομίου και συνακόλουθα της προέλευσης ενός σημαντικού τμήματος των μετρούμενων συγκεντρώσεων από το αεροδρόμιο. Έτσι, υπάρχει η προοπτική καλύτερης συσχέτισης μεταξύ μετρήσεων και αποτελεσμάτων EDMS σε σχέση με τους άλλους ρύπους, η οποία επιβεβαιώνεται από τη στατιστική ανάλυση. Το τέταρτο συμπέρασμα σχετικά με τα NOx, αφορά στη διαπίστωση ότι όλες οι περιπτώσεις προσέγγισης μεταξύ υπολογιστικών αποτελεσμάτων και ωριαίων μετρήσεων εντοπίζονται σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου, κάτω των 3 m/s. Αυτό συμβαίνει διότι για υψηλότερες ταχύτητες ανέμου, η υπολογιζόμενη από το EDMS διασπορά είναι αρκετά έντονη και οδηγεί σε σχεδόν μηδενικές συγκεντρώσεις NOx στη μεγάλη απόσταση (~4 km) του σταθμού των Σπάτων, οπότε οτιδήποτε και αν καταγράφει ο σταθμός προέρχεται από τοπικές πηγές, εκτός αεροδρομίου. Το τελευταίο σκέλος της εργασίας είναι η ανάλυση ευαισθησίας του μοντέλου, δηλαδή η μελέτη του τρόπου που αλλαγές στις συνθήκες εισόδου προκαλούν μεταβολές στα αποτελέσματα. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τα αποτελέσματα κατά περίπλοκο τρόπο είναι οι μετεωρολογικές, οι οποίες επιδρούν στο υπολογιστικό άρθρωμα της διασποράς (AERMOD), ενώ οι παράμετροι που επηρεάζουν τις εκπομπές, όπως ο αριθμός πτήσεων και τα είδη των αεροσκαφών αναμένεται να έχουν μια σαφώς γραμμικότερη επιρροή. Στο πλαίσιο αυτό, αναλύθηκε η ευαισθησία του EDMS ως προς τις πέντε κυριότερες μετεωρολογικές παραμέτρους.Η παράμετρος με την εντονότερη επίδραση στα αποτελέσματα είναι η ταχύτητα του ανέμου. Μικρές μεταβολές της προκαλούν σημαντικές διαφοροποιήσεις στις μέγιστες τιμές των συγκεντρώσεων και στην έκταση των ισορρυπαντικών γραμμών. Από έμπρακτης περιβαλλοντικής σκοπιάς, αυτό σημαίνει ότι, ακόμη και ένα ελαφρύ αεράκι είναι επαρκές για να διασπείρει τους αέριους ρύπους ενός αεροδρομίου και να μειώσει τις συγκεντρώσεις εδάφους σε επίπεδα πολύ κάτω των οριακών· αντίθετα, η άπνοια και οι πολύ χαμηλές ταχύτητες ανέμου (μικρότερες του 1 m/s) αποτελούν αναγκαία και συχνά ικανή συνθήκη για την εμφάνιση υψηλών συγκεντρώσεων. Παράλληλα, ο εντοπισμός της υψηλής ευαισθησίας των αποτελεσμάτων συγκέντρωσης ως προς την ταχύτητα του ανέμου, καταδεικνύει τον κρίσιμο ρόλο του συγκεκριμένου μεγέθους στις μελέτες περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η ώρα της ημέρας επηρεάζει έντονα τα αποτελέσματα των υπολογισμών συγκέντρωσης. Αυτό είναι ένα αξιοσημείωτο συμπέρασμα, με την έννοια ότι η συγκεκριμένη παράμετρος σπανίως αναφέρεται μεταξύ εκείνων που επηρεάζουν τα αποτελέσματα μοντέλων διασποράς. Η αλλαγή των αποτελεσμάτων, αναλόγως του εάν αυτά λαμβάνονται για πρωινή, απογευματινή ή βραδινή ώρα, οφείλεται στη μετάπτωση του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος από διαμεταγωγικό σε σταθεροποιημένο στη διάρκεια του εικοσιτετραώρου. Για το λόγο αυτό, στη διάρκεια των περισσοτέρων ωρών με ηλιοφάνεια, οι υπολογιζόμενες συγκεντρώσεις είναι πολύ χαμηλές, σχεδόν μηδενικές, λόγω της διασποράς που προκαλείται από τις κατακόρυφες κινήσεις στο επιφανειακό στρώμα, παρά τη χαμηλή ένταση του διατμητικού ανέμου. Επομένως, κατά τη διεξαγωγή εκτιμήσεων σχετικά με τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όταν η έμφαση μετατοπίζεται προς τις δυσμενείς πιθανότερες καταστάσεις, αυτό το χρονικό διάστημα του εικοσιτετραώρου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη με μικρό συντελεστή βαρύτητας. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος επηρεάζει μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες τα αποτελέσματα υπολογισμού των συγκεντρώσεων. Συγκεκριμένα, οι αλλαγές της θερμοκρασίας προκαλούν ορατές αλλαγές στα αποτελέσματα των συγκεντρώσεων που υπολογίζει το EDMS μόνο κατά τις ώρες μετάβασης από διαμεταγωγικό σε σταθεροποιημένο επιφανειακό στρώμα και αντιστρόφως· κατά τις υπόλοιπες ώρες, οι αλλαγές θερμοκρασίας οδηγούν σε πολύ μικρή μεταβολή των αποτελεσμάτων. Κατά τις ώρες μετάβασης του επιφανειακού στρώματος, η επίδραση της θερμοκρασίας δεν είναι απλή: χαρακτηρίζεται από μια γενική τάση μείωσης της συγκέντρωσης με την αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία όμως δεν έχει ομοιόμορφο ρυθμό και διακόπτεται από διακυμάνσεις. Το ποσοστό νεφοκάλυψης επηρεάζει με διαφορετικό τρόπο τα αποτελέσματα συγκεντρώσεων κατά τις απογευματινές ώρες σε σχέση με τις πρωινές. Το απόγευμα, όσο αυξάνεται η νέφωση, τόσο περιορίζεται η μέγιστη τιμή και η χωρική εξάπλωση της συγκέντρωσης, ενώ το πρωί η μεταβολή της νέφωσης δεν προκαλεί ορατές αλλαγές στα αποτελέσματα υπολογισμού των συγκεντρώσεων. Το ύψος των νεφών επηρεάζει ελάχιστα τα αποτελέσματα υπολογισμού των συγκεντρώσεων. Αυτό αποτελεί μια θετική σύμπτωση, διότι το ύψος νέφωσης σπανίως είναι διαθέσιμο· μπορεί ωστόσο να υποκατασταθεί από μια αδρή εμπειρική τιμή, χωρίς ιδιαίτερη επίδραση στα αποτελέσματα προσομοίωσης των συγκεντρώσεων με το EDMS.