Ülle kikas, a ivo reinart, e duard tamm tartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituut
Post on 11-Jan-2016
56 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Atmosfääriaerosooli optiliste ja mikrofüüsikaliste omaduste uurimine lokaalsete mõõtmiste ning kaugseire abil
Ülle Kikas, Aivo Reinart, Eduard TammTartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituut
Tänu: H. Iher, M. Vaht, J. Tenson, T. Bernotas, U. Veismann, A. Kallis, O. Kärner, M. Sulev
Uuringud TÜ keskonnafüüsika instituudis
Aerosooli mõju UV kiirgusele Aerosoolisamba optiliste ja pinnalähedase
aerosooli mikrofüüsikaliste omaduste seos Regionaalsed aerosoolitüübid ja -
komponendid
ANDMED ja METOODIKA:Pinnalähedase aerosooli suurusjaotuste mõõtmisedUV kiirguse mõõtmisedAERONET AOT ja aerosooliandmedTOMS UV ja aerosooliandmedÕhumasside trajektoorid, HYSPLITKiirguslevi modelleerimine, LibRadtranOptiliste omaduste modelleerimine, OPAC
Atmosfääriaerosool on kõige ebatäpsemalt hinnatud faktor atmosfääri kiirgusbilansi muutustes Muutused (W m–2) perioodil 1850–2000. Positiivne muutus toetab kliima soojenemist, negatiivne jahtumist. Mishchenko, M.I., et al., 2005.
Atmosfääriaerosool suurendab satelliit-kaugseire ebatäpsust
Aerosooli ajaline ja ruumiline variatiivsus väga suur
A t m o s f ä ä r I a e r o s o o l
UV kiirguse vähenemine maapinnal selgetel päevadel
Pikaajaline keskmine 12 % – 25% (Liu et al. ,1991; Madronich et al. 1998 )
Lühiajaline vähenemine 50 – 75%
AOT Tõraveres 2002. a. suvel. Protsent näitab maapealse UV indeksi vähenemist Pärnus võrrreldes aerosoolivaba atmosfääriga.
Aerosooli mõju UV kiirgusele Pärnus
Põhjused: UV kiirguse lainepikkusega (300 – 400 nm)
võrreldava diameetriga aerosooliosakeste suur kontsentratsioon
UV kiirguse intensiivne hajumine aerosoolis
Aerosooli mõju kiirguslevile
Aerosooli mikrofüüsikalised omadused
mõjutavad kiirguse hajumist ja neeldumist
Aerosooli optilised omadusedAerosooli optiline paksus (AOT)
AOT spektraalne sõltuvus (Ångströmi koeffitsiendid ja )Ühekordse hajumise albeedo
hajumise osa kiirguse aerosoolses nõrgenemises1- neeldumise osa kiirguse nõrgenemises
Meteoroloogilised tingimused
Kiirguse hajumist ja neeldumist mõjutavad:
Osakeste kontsentratsioon ja suurusjaotus Keemiline koostis:
Murdumisnäitaja HajumistegurNeeldumistegur (must süsinik, rauaoksiidid)Hügroskoopsus
Kuju ja ehitus Ainete segunemisviis aerosoolis
Mõõtmised Tõraveres 2004. a. suvel:
Kuni 60% aerosoolisamba optilistest omadustest sõltub suurusjaotusestKuni 28% atmosfääris leiduva veeauru hulgast Kuni 5% murdumisnäitajast
Parametriseerimine lihtsustab aerosooli kirjeldamist mudelites Näide aerosooli jaotamisest tüüpideks ja komponentideks (Hess et al. 1998)
AEROSOOL
Puhas mandriline Saastatud mandriline Saastatud mereline Kõrbeline
Vees lahustuv
Vees lahustumatu
Tahm
Vees lahustuv
meresool (acc.)
meresool (coa)
Parametriseerimiseks kasutatud meetodid
A. Aerosoolitüüpide hindamine lähtudes TOMS ja AERONET andmete võrdlusest
B. Aerosoolikomponentide sisalduse hindamine: mõõdetud suurusjaotuste lahutamine komponentideks; komponentide segu optiliste omaduste modelleerimine
A. Aerosoolitüüpide hindamineTOMS AI seostub AOT väärtustega, kui aerosoolitüüp on teada (Torres et al. 2002) :
AI C AOT
Grupid1 : 340 < 0.2 – mitteadekvaatsed AI väärtused2, 3, 4 – vastavalt C väärtustele
0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,0 1 ,2 1 ,4
A E RO NE T 340
0
10
20
30
40
50
60
70
80
TO
MS
AI
/ A
ER
ON
ET
34
0
3
2
4
A. Aerosoolitüüpide karakteristikud
Aerosol type340 ext
Refrreal
441
Refrimag
441
VolTµm3
µm-2
N cm-3
.12<R<1µm
UVDiff%
1 Continental Clean & Maritime Clean
N-NW
0.13 1.19 1.36 .034 .03 41 22
2 Maritime Polluted & Continental Average
W 0.35 1.61 1.37 .012 .07 88 19
3 Continental Polluted S-SE
0.76 1.58 1.42 .011 .16 175 37
4Continental Average & Smoke
E-SE
1.15 1.27 1.48 .009 .25 180 32
Grupid eristusid 95% usaldusnivool ka teiste karakteristikute järgi
Leitud aerosoolitüüpidele iseloomulikud õhumassi trajektoorid
July 29 2002
0.001
0.01
0.1
1
10
100
0.01 0.10 1.00 10.00
Diameter, µm
B. Aerosooli suurusjaotuste lahutamine komponentideksSeptember 12, 2002
0.001
0.01
0.1
1
10
100
0.01 0.10 1.00 10.00
Diameter, µm
Measured
Fit result
Insoluble
Soot
Water-soluble
Sea salt acc.
Biomassregional haze
RH = 70%RH = 50%
Reaalsete atmosfääritingimuste (suhtelise niiskuse) arvestamine
Aerosooli keemilise koostise arvestamine
B. Aerosooli komponentkoostis 17 päeva keskmine sisalduvus % (ruumala järgi) ja standardhälve (Pärnu, 2002)
Komponent 4 OPAC, varying rdry
10%
4 OPAC + biomassi vine
Tahm (must süsinik)
1.2 1.4 1.9 1.8
Vees lahustumatu
23.1 8.3 23.0 10.1
Vees lahustuv 44.0 10.8 14.2 8.2 Meresool (akumul.)
31.6 6.2 23.7 12.8
Biomassi vine - 36.6 12.6 Kokku 98.4 7.6 99.5 5.9
Mõõdetud ruumkontsentratsioon varieerus 13 – 80 µg m-3
Kokkuvõte 1Maapealsete mõõtmiste kõrvutamine kaugseire
tulemustega näitas, et kuni 60 % aerosoolisamba optilise tiheduse variatsioonist on kirjeldatav aerosooli suurusjaotuse ja kuni 28% atmosfääri veesisalduse varieerumisega
2002. a. suve selgetel päevadel mõjutas atmosfääriaerosool oluliselt UV kiirguse doose maapinnal. UV vähenemine oli suhteliselt suurem saastunud mandrilises õhumassis
Kokkuvõte 2
Aerosooli koostises eristati järgmisi tüüpe ja komponente:
Puhas mandriline & puhas mereline
Keskmiselt saastunud mandriline & saastunud mereline
Saastunud mandriline
Keskmiselt saastunud mandriline & biomassi põletamine
Tahm - 1.2%
Vees lahustuv - 44%
meresool - 32%
Vees lahustumatu - 23%
Tüübid eristusid selgelt õhumassi päritolu järgi
Tulevik
Maapealsete mõõtmiste, AERONET jt. kaugseire andmete ning mudelite kombineerimine võimaldab uurida ja ennustada aerosooli optilisi ja mikrofüüsikalisi omadusi regioonis
Oluline takistus on aerosooli keemilise koostise mõõtmisandmete puudumine
Tänan tähelepanu eest!
top related