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)
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)
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
Zeppelin-Observatorium Beliggenhet på Zeppelinfjellet, 474 m.o.h. Første stasjon åpnet i 1990, nybygging i 1999-2000 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 http://observatories.nilu.no/default.aspx?tabid=462 http://www.itm.su.se/zeppelin/
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
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. http://www.awi.de/en/infrastructure/stations/awipev_arctic_research_base/observatories_and_faciliti es/atmospheric_observatory/
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
Strålingsmålinger Sverdrupstasjonen, Ny-Ålesund Instrumenter fra Norsk Polarinstitutt og NILU for å måle strålingsparametre: Bentham DTM150 (siden 1998): global stråling 290-400 nm Overflatestrålingsbudsjettmålinger UV-biometer, PAR-målinger Ozonmålinger (Dobson, SAOZ, GUV) 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 50 40 30 Net sh ort wave radiation (W m -2 yr -1 ) Year 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010-20 -30-40 Net lon g wa ve ra dia tio n (W m -2 yr -1 ) Year 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 20 10 0 a) b) c) Net total ra dia tio n (W m -2 yr -1 ) Year
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 http://radars.uit.no/sousy
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 1964-1968 fra Ny-Ålesund: ved siden av Tromsø de tidligste målinger ved høye breddegrader Siden 1979 satellittmålinger og fragmentariske bakkemålinger i Ny- Ålesund
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: http://mosj.npolar.no/pavirkningsfaktorer%20mappe/luftforurensning%20i%20ny%20alesund )
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 3 140 120 100 80 60 40 20 0 1993 α-hch conc in air samples 1993-2003, Zeppelin-station 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Agricultural sources remobilisation 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Drivhusgasser Zeppelinstasjonen: med i GAW og NOAAs verdensomspennende nettverk av ukentlige prøvetakinger siden 1994 http://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/site/zep.html Kontinuerlige CO 2 - målinger av MISU/ITM (Stockholms Universitet) siden 1988 http://www.itm.su.se/zeppelin/data_co2.html Kontinuerlige CH 4 - og CFC-målinger (NILU) siden slutten av 1990-tallet 400 395 390 385 380 375 370 365 360 355 350 345 1/1/1988 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) http://observatories.nilu.no/datasets/greenhousegases/tabid/428/language/en-us/default.aspx Date
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 2005 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 2002 2003 2004 2005 13-mar 10-apr 8-mai 5-jun 3-jul 31-jul 28-aug 25-sep Date
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!
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