Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System (SIAEOS):

Transkript

1 Svalbard Integrated Arctic Earth Observing System (SIAEOS): Relevante observasjonsplattformer og dataserier knyttet til nedre atmosfære Georg Hansen (NILU) Bidrag fra G. Jordfald & O.-A. Braathen (NILU), J. Ström (SU/NPI)

2 Atmosfærestasjoner på Svalbard Ny-Ålesund: Zeppelinobservatoriet (NILU, SU,diverse) AWIPEV-atmosfæreobservatoriet Strålingsstasjonen på Sverdrup (NP, NILU) Dirigibile Italia og masten (CNR) Atmosfæremålinger på den japanske, koreanske og indiske stasjonen Longyearbyen: SOUSY-radar (UiT/TGO)

3 Atmosfæredata fra Svalbard - målinger i mer enn 50 år Ozonmålinger siden 1950 Strålingsdata siden 1973 Forurensningsdata (uorganisk) siden 1979 Drivhusgassmålinger siden 1988 Organiske miljøgifter: målt siden 1993

4 Zeppelin-Observatorium Beliggenhet på Zeppelinfjellet, 474 m.o.h. Første stasjon åpnet i 1990, nybygging i Vitenskapelige aktiviteter: - NILU (faglig ansvarlig ) - Stockholms Universitet - flere andre aktører i perioder Driftet av Norsk polarinstitutt Fokus på passive målinger og automatisert prøvetaking, men daglig tilsyn av personell fra Sverdrup-stasjonen Stasjonen med det lengste og mest omfangrike måleprogrammet for forurensning

5 Parameters monitored at Zeppelin Long-range transport Surface ozone Main components Environmental pollutants Hg (gas, particles, reactive) As,Cd,Cr,Co,Cu,Pb,Mn,Ni,V,Zn POPs (PCB, HCH/B,DDT,PAH..) POPs (passive campaign) Climate parameters Meteorologi CH 4 CFCs, HCFCs, HFCs CO, (H 2 ) CO 2 CH 4, CO, H 2, N 2 O, SF 6, CO 2 (flask) Ozone & UV total ozone UV index NO 2 column Particles Elemental carbon Organic carbon AOD (Sun Photometer) Total aerosol number density (CPC) Size distribution (DMPS, OPC) Volatile properties (V-TDMA) Light absorption (PSAP) Light scatter (nephelometer) Cloud drop activation (CCNC) Other 210 Lead 222 Radon NILU, Stockholm Nasjonal Univ, SIAEOS-workshop NOAA, INT Greece, NFR, Oslo, Env 19.desember Canada, 2008 Univ. of Heidelberg, FMI

6 Atmospheric Observatory AWIPEV Station Ny- Ålesund Stratosfæremålinger siden 1988, nytt observatorium inviet i 1995 Siden midten av 1990-tallet primary Arctic site av NDSC (Network for the Detection of Stratospheric Change)/NDACC I dag omfattende måleprogram for stratosfæriske, troposfæriske og meteorologiske parametre med ozonesonder, lidar, FTIR, mikrobølge, DOAS, UV-spektrometre, solfotometer, tethered-ballong mfl. es/atmospheric_observatory/

7 Oversikt AWIPEV (fra R. Neuber, AWI) Research topics: Mesosphere: OH / OH* and water vapour Stratosphere: ozone depletion & climate Troposphere: aerosols, clouds & climate Tropospheric chemistry Meteorology Facilities: Atmospheric observatory & balloon launch pad Corbel clean air facility Others: aircraft, ice stations

8 Strålingsmålinger Sverdrupstasjonen, Ny-Ålesund Instrumenter fra Norsk Polarinstitutt og NILU for å måle strålingsparametre: Bentham DTM150 (siden 1998): global stråling nm Overflatestrålingsbudsjettmålinger UV-biometer, PAR-målinger Ozonmålinger (Dobson, SAOZ, GUV) Net sh ort wave radiation (W m -2 yr -1 ) Year Net lon g wa ve ra dia tio n (W m -2 yr -1 ) Year a) b) c) Net total ra dia tio n (W m -2 yr -1 ) Year

9 SOUSY MST radar - Adventdalen capable of measuring: backscattered power between 4km and 100km, together with vertical windspeed and turbulence. In practice: tropopause height (shown here), folding and frontal passages. Also mesospheric phenomena (PMSE and PMWE). Operates 24/7 unattended. located in Adventdalen data since 2004 available for specific campaigns contact: Tromsø Geophysical Observatory, Univ. Tromsø

10 Ozonlaget de første langtidsatmosfæremålinger på Svalbard utenom meteorologiske målinger Første målinger av totalozon sommeren 1929 (Götz, 1931) i oppdrag av G.M.B. Dobson, oppdagelse av Umkehreffekten (metode for å måle høydefordelingen av ozon ut fra totalozon-målinger ved lav solvinkel) (Kvasi-)kontinuerlige målinger fra sommeren 1950 til 1962 i Longyearbyen, mere sporadisk fra fra Ny-Ålesund: ved siden av Tromsø de tidligste målinger ved høye breddegrader Siden 1979 satellittmålinger og fragmentariske bakkemålinger i Ny- Ålesund

11 Langtransportert forurensning kilden til Arktisk dis Målinger av forurensning i arktisk luft (arktisk dis) på Svalbard på 1970-tallet en av utgangspunktene for hypotesen om langtransportert forurensning Siden opprettelsen av EMEP Ny-Ålesund referansestasjonen i Arktis (instrumenteringen flyttet til Zeppelinstasjonen i 1989) 3. mai 2006: for første gang smogalarm i Ny-Ålesund pga langtransportert forurensning (fra MOSJ, luftforurensning i Ny-Ålesund: )

12 Forurensning (2) Gradvis utvidelse av forurensningsmåleprogrammet, spesielt etter opprettelsen av Arctic Monitoring and Assessment Program (AMAP) i 1991: tungmetaller, herunder kvikksølv, persistente organiske miljøgifter (PCBer og metabolitter, pestcider/herbicider/fungicider, bromerte flammehemmere, perfluorerte forbindelser) Conc.: pg/m α-hch conc in air samples , Zeppelin-station Agricultural sources remobilisation

13 Drivhusgasser Zeppelinstasjonen: med i GAW og NOAAs verdensomspennende nettverk av ukentlige prøvetakinger siden Kontinuerlige CO 2 - målinger av MISU/ITM (Stockholms Universitet) siden Kontinuerlige CH 4 - og CFC-målinger (NILU) siden slutten av 1990-tallet /1/1988 1/1/1989 1/1/1990 1/1/1991 1/1/1992 1/1/1993 1/1/1994 1/1/1995 1/1/1996 1/1/1997 1/1/1998 1/1/1999 1/1/2000 1/1/2001 1/1/2002 1/1/2003 1/1/2004 1/1/2005 1/1/2006 1/1/2007 1/1/2008 CO 2 (ppm) Date

14 Aerosoler og skyer Omfattende målesett av aerosoler på Zeppelin, hovedsakelig med instrumenter fra SU: klart skille mellom sommer- og vinteraerosoler (størrelsesfordeling), brå overgang i mai Kjemisk karakterisering: antropogene vs. marine aerosoler Optiske målinger av optisk tykkelse på Sverdrup og AWIPEV: markert maksimum om våren (Arctic haze), flere internasjonale kampanjer siden 2000 (ASTAR) med både bakkebaserte og flybårne målinger Kvasi-kontinuerlige skymålinger med lidar AOD at 501 nm Average normalized aerosol size distribution from March 2000 to May ,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, mar 10-apr 8-mai 5-jun 3-jul 31-jul 28-aug 25-sep Date

15 Hva mangler av infrastruktur? Veldig mye på plass hvis man tar hensyn til samtlig instrumentering fra de internasjonale stasjonene Hovedmangel: sterkere koordinasjon av målingene og tetting av noen viktige tematiske hull: Isotopmålinger av noen drivhusgasser (CO 2, CH 4 ) for kildeidentifisering Komplettering av drivhusgassovervåking (N 2 O mangler per i dag), totalkolonnemålinger (FTIR) for sammenligning med satellittmålinger In-situ-målinger i skyene f.eks. ved hjelp av tethered platformer: optiske, fysiske, kjemiske målinger av skypartikler og aerosoler Etablering av mobile, automatiserte platformer som kan brukes under årlige tokter i havområdene rundt Svalbard Utvidelse av aerosolmåleprogrammet (AMS, MARGA) Komplettering av forurensningsmålinger: Gjenoppstart av VOC-målinger på Zeppelinobservatoriet Regelmessig prøvetaking og analyse av nye miljøgifter Teknisk oppgradering/erstatning av noen instrumenter (f.eks. Hg-, CO-monitor, prøvetakingsenhet) To be extended!

16 Målsettinger i rammen av SIAEOS Oppgradere kortvarige uregelmessige kampanjer rettet mot sentrale klimatilbakekoblingsmekanismer til langvarige helårsaktiviteter, først på land, men på sikt også til havs: Arktiske skyer Bakkereflektans Aerosoler (kilder, effekter på klimarelevante prosesser) Energibudsjett Drivhusgassbudsjett/kildespesifisering Oppgradering av overvåkingsprogrammet for forurensning Nye komponenter (BFR, PFOS mfl.) State-of-the-art prøvetakings- og analyseteknologi Integrering av EO (satellitt-) data i ovennevnte felt, med bakkemålinger fra Svalbard og havområdene rundt (f.eks. Ferrybox systemet) som sentralt element i kvalitetssikringen av satellittdata: atmosfærekorrektur av stor betydning ved høye breddegrader