Relation Between High Pressure Blocking and Aerosol Concentrations in Southern Sweden

Abstract

High-pressure blocking events are anticyclones that persist over a region for a long time. The event prevents vertical mixing of air pollutants due to the subsidence inversion created by the adiabatic compression of air during the anticyclone. This study investigated the relationship of aerosol concentrations during periods of high-pressure blocking events in southern Sweden for the rural location of Vavihill and the urban location of Malmö. A total of 247 high-pressure blocking events were found in Vavihill and Malmö between 1995 and 2024. The requirements for a high-pressure blocking event were: A pressure above 1014 hPa, the event lasting for at least 5 days, and having a maximum amount of rainfall of 0.5 mm h−1. These criteria had to be fulfilled for the initial five days in both locations with a maximum time difference of 5 h. The PM2.5 levels during the progression of the high-pressure blocking events were compared to mean PM2.5 concentrations from the same location. The data was also sorted according to wind direction, season, and pressure strength for further analysis. Using Mann-Kendall statistics and standard deviations, the data showed a significant increase of PM2.5 for both locations during periods of high-pressure blocking. Higher PM2.5 concentrations were observed in Malmö due to larger local emissions, and a slightly stronger ground inversion. Peak aerosol levels were achieved after eight to thirteen days, indicating an accumulation of aerosols during the event in both locations. The investigation showed a stronger increase with winds from eastern and central Europe, indicating advective transport of aerosols to the region, although local emissions also played a significant role. This was supported by the findings of the seasonal and pressure strength dependencies, where stronger high-pressure blocking events showed the highest levels of PM2.5. Although no increase in the frequency of high-pressure blocking events was found in the region, the impact on air quality from high-pressure blocking events is still crucial. These results show how aerosol concentrations depend on atmospheric events in the region.

Popular Abstract (Swedish)

Gör fint väder luftkvaliteten sämre?

Finns det något härligare än en solig vecka? När de mörka molnen, det envisa regnet och de kyliga dagarna till slut ersätts av några veckor med sol, värme och klart väder i södra Sverige. Men tänk om jag sa att dessa långa perioder med klart väder kanske inte är så positiva som vi tror. De kan faktiskt innebära en ansamling av farliga partiklar i luften.

Perioder med klart och varmt väder på sommaren, samt kalla dagar på vintern, är ett resultat av ett atmosfäriskt högtryck. Ett högtryck roterar medurs sett ovanifrån och rör sig under sin livstid. Men om det uppstår ett större stillastående högtryck under en längre period, mer än fem dagar, kallar vi det för en högtrycks blockad. Under ett högtryck komprimeras luften högre upp i atmosfären, vilket resulterar i värmeskillander och därmed motverkas vertikal blandning av luften. Forskning har visat att dessa typer av högtryck blivit vanligare under det senaste åren1. Det gör det särskilt viktigt att undersöka hur dessa, allt vanligare ,väderfenomen påverkar vår miljö. Det finns alltid partiklar i luften, men om deras diameter är mindre än 2,5 µm kallas de för PM2.5.

Denna typ av partiklar kommer från utsläpp från industrier och fordon, men transporteras också med vindar från områden med högre koncentrationer, som till exempel från Östeuropa2. Dessa partiklar försämrar luftkvaliteten och människors hälsa. Högre koncentrationer av PM2.5 har kopplats till ökad risk för hjärt-kärlsjukdomar, där dödsfallen ökar med över 100 % vid kraftiga höjningar3. En högtrycks blockad kan höja koncentrationen av PM2.5 på två sätt: Genom att partiklar ansamlas när luften inte blandas på grund av värmeskillander i atmosfären, samt genom att partiklar transporteras från områden med högre halter, som från Östeuropa till södra Sverige. Det är därför stor sannolikhet att PM2.5-halterna ökar vid en högtrycks blockering.

Denna kandidatuppsats syftar till att undersöka luftkvaliteten (PM2.5-halterna) under perioder med högtrycks blockering i den rurala orten Vavihill samt i urbana Malmö, i södra Sverige. Detta kommer att göras genom att analysera tryckdata och partikeldata från SMHI. Betyder det här att du borde stanna inomhus, stänga fönstren och köpa ett luftreningsfilter istället för att njuta av soliga, fina dagar? Det är nog inte den bästa lösningen, men att undersöka detta samband är mycket viktigt. Om utsläpp från andra länder påverkar luftföroreningarna i grannländerna, kanske vi borde tänka om kring hur vi hanterar globala utsläpp.

• author: Bergelv, Fredrik
• supervisor: Moa Sporre
• organization: Combustion Physics; Department of Physics
• course: FYSK04 20251
• year: 2025
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Physics and Astronomy
• keywords: Aerosols, PM2.5, high-pressure blocking, Mann-Kendall, southern Sweden, Skåne
• language: English
• id: 9198690
• date added to LUP: 2025-07-26 09:38:22
• date last changed: 2025-07-26 09:38:22