Aerosols Why are we interested in them?

Like dokumenter
Aerosols Why are we interested in them?

Aerosols Why are we interested in them?

Å modellere fremtidens klima

IPCC, From emissions to climate change

Skog som biobrennstoff: Påvirkning på karbonkretsløp og albedo-effekt

Skogen, bioenergi og CO 2 -balansen. Fra skog til bioenergi Bodø november Jon Olav Brunvatne Seniorrådgiver

Skogbrann og klimautfordringen. Jon Olav Brunvatne, Landbruks- og matdepartementet

Christine Hung Consultant/Advisor MiSA Miljøsystemanalyse

Skog og Klima Anders Hammer Strømman NTNU

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

Oppgaven består av 4 oppgaver med 3 til 5 deloppgaver. Alle deloppgaver teller like mye.

Chapter 2. The global energy balance

Husholdningsenergi den glemte kilden til luftforurensning og sykdomsbyrde i Kina. CIENS Seminar 31 januar 2019 Kristin Aunan (CICERO)

The building blocks of a biogas strategy

FNs klimakonferanse i København. Marianne Karlsen Seniorrådgiver

Klimaendringer og klimarisiko. Borgar Aamaas For Naturviterne 10. november 2016

CO oxidation mechanism (low NO x ) CO oxidation mechanism (high NO x )

Klimamanipulering. Storskala påvirkning av klimasystemet for å begrense global oppvarming.

UNIVERSITETET I OSLO

Klimasystemet og klimaendringer. Resultater i NORKLIMA Spesialrådgiver Jostein K. Sundet

Karbonholdige partikler Naturlige eller menneskeskapte?

Luft og luftforurensning

Welcome to GEF2210. Course content

Sli.do Kode#: Censes

Norwegian X-ray Conference 2014 Hege Indresand (Teknova) Ann M. Dillner (IMPROVE)

Our Trees. Our Roots. Our Future.

CO 2 og karbonbudsjettet. Betydning for klima og klimaendringer

Utfordringer for internasjonal bærekraft. Knut H. Alfsen Forskningssjef, Statistisk sentralbyrå

Karbonbudsjetter og klimamål. Bjørn H. Samset Forskningsleder, CICERO Senter for klimaforskning

Geoengineering Kan vi teknologi redde oss fra klimaendringer?

SOLAR GEOENGINEERING: Dr. Helene Muri KUN EN FIKS IDÉ ELLER PARISAVTALENS PLAN C? Industrial Ecology Programme

Software applications developed for the maritime service at the Danish Meteorological Institute

Effektstudien Oppfølging i 2009? Kort presentasjon (1) DØ,

CO 2 og karbonbudsjettet. Betydning for klima og klimaendringer

Marsh Loss and Tidal Habitat Degradation

Klimaendringene i Arktis: Muligheter og utfordringer. Jan-Gunnar Winther, direktør Norsk Polarinstitutt og styreleder Framsenteret

UNIVERSITETET I OSLO

Karbonfangst. Den teknologiske utviklingen Polyteknisk forening 17/ Espen Olsen, 1.aman, energifysikk

Our Trees. Our Roots. Our Future.

Direkte og indirekte klimaeffekter av ozonnedbrytende stoffer

Klimamodeller og usikkerhet

2A September 23, 2005 SPECIAL SECTION TO IN BUSINESS LAS VEGAS

Jordsystemmodellering muligheter og usikkerheter

Global temperatur siste 540 millioner år

Klimautfordringene: Hva betyr de for vår region?

Carbon Capture, Utilisation and Storage

TUNNEL LIGHTING. LED Lighting Technology

Førebuing/Forberedelse

Hvordan kan Europas energirevolusjon påvirke nordisk og norsk skogsektor?

BioCarb+ NFR KPN prosjekt MNOK. Enabling the biocarbon value chain for energy

Kunnskapsstatus på metan

Satellite Data for Marine Climate Monitoring Purposes

Global oppvarming følger for vær og klima. Sigbjørn Grønås, Geofysisk institutt, UiB

Borregaard s bioraffinerimodell Finnes det noe læring å høste?

Håndtering av forurensede sedimenter fra tradisjonell risikoanalyse til LCA

Ozonkonsentrasjon som funksjon av høyde og breddegrad (jfr. Fig 10.1 i boka)

Andrew Gendreau, Olga Rosenbaum, Anthony Taylor, Kenneth Wong, Karl Dusen

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Model Description. Portfolio Performance

Wood resources for bioenergy

Klima på nordlige bredder - variasjoner, trender og årsaksforhold. Sigbjørn Grønås, Geofysisk institutt, UiB

Vekstkonferansen: Vekst gjennom verdibaserte investeringer. Thina Margrethe Saltvedt, 09 April 2019

UNIVERSITETET I OSLO

Klima i Norge 2100 Kunnskapsgrunnlag for klimatilpassing

Karbonkretsløpet og fotosyntesen

Mot et grønnere europeisk energimarked: Hovedeffekter i energimarkedene av Paris-avtalen CICEP CREE modellseminar 28 april 2016 Rolf Golombek

illustration by devon kerslake

Ole Isak Eira Masters student Arctic agriculture and environmental management. University of Tromsø Sami University College

Ph.d-utdanningen. Harmonisering av krav i Norden

Klimamanipulering blir det redningen? Jón Egill Kristjánsson Institutt for Geofag, UiO

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Physical origin of the Gouy phase shift by Simin Feng, Herbert G. Winful Opt. Lett. 26, (2001)

Kjell Arne Mork, Francisco Rey, Henrik Søiland

Forskerseminar Havet og kysten PROOFNY & OLF. Toril Røe Utvik Einar Lystad

CO2-HÅNDTERING I EN KLIMAVITENSKAPELIG SETTING

Baltic Sea Region CCS Forum. Nordic energy cooperation perspectives

FREMTIDENS ETTERSPØRSEL ETTER BIOMASSE

Nytt strømforbruk. Fra strøm til hydrogen, en ny lagringsmetode

GEF2200 Atmosfærefysikk 2016

STILLAS - STANDARD FORSLAG FRA SEF TIL NY STILLAS - STANDARD

Duke Energy Seminar September 3 5, 2008 Concord, NC

Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research - ALOMAR. v/ Barbara Lahnor, prosjektingeniør ALOMAR barbara@rocketrange.

Bellonakonferansen FRA FOSSILT TIL SOL Norges bidrag i klimakampen

Slope-Intercept Formula

Hvordan arbeider FNs klimapanel?

EU Energi, SET-plan. Beate Kristiansen, Spesialrådgiver/EU NCP Energi

ENERGY FROM PLANTS AND ANIMALS. BIOMASS TECHNOLOGIES EDUCATION MODULE (bim01pp)

Public roadmap for information management, governance and exchange SINTEF

Complete tank expertise

Skog som biomasseressurs: skog modeller. Rasmus Astrup

GEF2200 Atmosfærefysikk 2017

melting ECMI Modelling week 2008 Modelling and simulation of ice/snow melting Sabrina Wandl - University of Linz Tuomo Mäki-Marttunen - Tampere UT

Sot og klimaendringer i Arktis

Sammenhengen mellom beiting, vegetasjon og atmosfære / albedoeffekter

Reisevanenes globale oppvarmingspotensial. Borgar Aamaas & Marianne T. Lund CICERO 17/06/2014

Fra fossil til fornybar Opprinnelsesmerking av kraft.

Hva kan vedfyringsutslipp gjøre med helsa vår? Marit Låg Avdeling for luft og støy, Folkehelseinstituttet

145 kv Gassisolert anlegg med teknisk ren luft som isolasjonsmedium og vakuum effektbryter

Bioenergipolitikken velment, men korttenkt. CREE brukerseminar 17. april 2012 Bjart Holtsmark Statistisk sentralbyrå/cree

Mercury hemispheric modelling: EMEP experience

Transkript:

Aerosols Why are we interested in them? Health problems Decrease visibility Reduce (normally) the amount of solar radiation that reach the ground Affects surface energy balance Plant growth Provide cloud condensation nuclei Provide surface area for heterogeneous chemical reactions

OZONE AND PARTICULATE MATTER (PM): THE TOP TWO AIR POLLUTANTS IN THE U.S. # millions of people living in areas exceeding national ambient air quality standards (NAAQS) in 2007 75 ppb (8-h average) 15 mg m -3 (day), 65 (annual) 65 mg m -3 (24-h), 15 (annual)

https://www.eea.europa.eu//p ublications/air-quality-ineurope-2017

Figure 7.20 Indirekte skyeffekter pga. aerosoler

The famous T-shirt figure

Potential impact of BC reductions (UNEP, 2011)

A general view of the CCTV towers, headquarters of China Central Television, in Beijing on January 12, 2013 Illustrasjon av redusert siktbarhet. Elektronisk manipulert. http://www.marketplace.o rg/topics/sustainability/w hat-would-your-city-lookbeijings-air-smogsimulator

Shenyang, November 2015

VISIBILITY IN U.S. WILDERNESS AREAS 2001 observations Natural Background; includes transboundary pollution Deciviews 300 150 80 40 20 Visual range (km) Park et al. [2006]

Høy relativ fuktighet i luften i grenselaget gjør at partiklene sveller mer spredning av lys.

The aerosol lifecycle Dråpevekst Köhler teori

Sedimentering (tørravsetning) av aerosoler For mineralstøv

850 hpa wind speed / Mean sea level pressure Monday 6 Nov, 00 UTC T+0 Valid: Monday 6 Nov, 00 UTC Hvorfor er det så klar luft i Oslo i dag?

Composition of aerosols Fine Mode (d < 1.0 μm) Sulphate (SO 2, DMS, H 2 S, OCS) Nitrate (NO x ) Ammonium (NH 3 ) Organics (Primary and secondary) Black carbon Coarse mode (d > 1.0 μm) Sea salt Mineral dust Biological material Fly ash

Størrelsesfordeling partikler Hvordan leser dere verdiene på y-aksen?

WORLDWIDE MEASUREMENTS OF FINE AEROSOL COMPOSITION

Forurenset byluft Kontinental bakgrunn Marin bakgrunn Aerosol surface area distribution Principle sources for aerosols

1 um 1 nm

Kulmala et al, 2013.

Små og store partikler blir lettere tatt opp av dråper Partikler med diameter rundt 0.1 um (accumulation mode) blir tatt opp minst effektivt

Effekter på kortbølget stråling - Sikt - Strålingspådriv (klima)

Strålingspådriv (radiative forcing)

Strålingspådriv (radiative forcing)

Strålingspådriv pga. direkte effekten av spredende aerosoler (sulfat, nitrat, organisk karbon, mineralstøv). Finner da ΔF=-0.9 Wm -2

+/- Direkte, semi-direkte og indirekte effekter av aerosoler http://www.metoffice.gov.uk/research/areas/chemistry-ecosystems/aerosols

+/- Direkte, semi-direkte og indirekte effekter av aerosoler http://www.metoffice.gov.uk/research/areas/chemistry-ecosystems/aerosols

Direkte, semi-direkte og indirekte effekter av aerosoler http://www.metoffice.gov.uk/research/areas/chemistry-ecosystems/aerosols

Direkte, semi-direkte og indirekte effekter av aerosoler http://www.metoffice.gov.uk/research/areas/chemistry-ecosystems/aerosols

Direkte, semi-direkte og indirekte effekter av aerosoler +/- - - +/- +/- http://www.metoffice.gov.uk/research/areas/chemistry-ecosystems/aerosols

ERF: Effective Radiative Forcing (tar med raske skyeffekter) IPCC, 2013

Indirekte effekter av aerosoler på skyer

IPCC,2013

Remaining fraction (%) Hvordan sammenlikne klimaeffekten av et utslipp av 2 ulike komponenter? Forskjellene i tidsskalaene er hovedutfordringen når vi skal sammenlikne effektene 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % CO2 CH4 SF6 N2O HFC-134a CF4 0 % 0 100 200 300 400 500 Years

IPCC (1990, 1992, 1996) ++ Global Warming Potential (GWP) IPCC, 2007

GTP en alternativ metric som bruker ΔT ved tiden H, jfr. 2º mål

AOD (Aerosol Optical Depth) Fra Myhre et al., ACP, 2009. AOD (δ): F t =F s e -δ Ulike observasjonsbaserte estimater spriker Modellene avviker omtrent like mye som forskjellen mellom observasjonene

Total aerosol forcing er lavere, pga. skyer og absorberende partikler Myhre, Science, 2009

ANNUAL MEAN PM 2.5 CONCENTRATIONS (2002) derived from MODIS satellite instrument data

GLOBAL SULFUR BUDGET [Chin et al., 1996] (flux terms in Tg S yr -1 ) cloud 42 SO4 2-4 18 SO 2 t = 1.3d OH 8 H 2 SO 4 (g) t = 3.9d NO 3 OH (CH 3 ) 2 S (DMS) t = 1.0d 10 64 dep 27 dry 20 wet dep 6 dry 44 wet 22 Phytoplankton Volcanoes Combustion Smelters

Anthropogenic Sulfur Dioxide Emissions:1850-2005 by S. J. Smith

U.S. SO 2 EMISSIONS Main source is coal combustion GLOBAL Industrial UNITED STATES Sulfur emissions, Tg a -1 Volcanoes Biomass burning Oceans 78 8.3

FORMATION OF SULFATE-NITRATE-AMMONIUM AEROSOLS HO 2 2 H SO ( g) SO 2H 2 4 4 HO 2 NH ( g) NH OH 3 4 HO 2 HNO ( g) NO H 3 3 NH ( g) HNO ( g) NH NO ( aerosol) 3 3 4 3 Thermodynamic rules: Sulfate always forms an aqueous aerosol Ammonia dissolves in the sulfate aerosol totally or until titration of acidity, whichever happens first Nitrate is taken up by aerosol if (and only if) excess NH 3 is available after sulfate titration HNO 3 and excess NH 3 can also form a solid aerosol if RH is low Condition aerosol ph Low RH High RH [S(VI)] > 2[N(-III)] acid H 2 SO 4 nh 2 O, NH 4 HSO 4, (NH 4 ) 2 SO 4 [S(VI)] 2[N(-III)] neutral (NH 4 ) 2 SO 4, NH 4 NO 3 (NH 4 +, H +, SO 4 2- ) solution (NH 4 +,NO 3 - ) solution

FORMATION OF SULFATE-NITRATE-AMMONIUM AEROSOLS HO 2 2 H SO ( g) SO 2H 2 4 4 HO 2 NH ( g) NH OH 3 4 HO 2 HNO ( g) NO H 3 3 NH ( g) HNO ( g) NH NO ( aerosol) 3 3 4 3 Thermodynamic rules: Sulfate always forms an aqueous aerosol Ammonia dissolves in the sulfate aerosol totally or until titration of acidity, whichever happens first Nitrate is taken up by aerosol if (and only if) excess NH 3 is available after sulfate titration HNO 3 and excess NH 3 can also form a solid aerosol if RH is low Condition aerosol ph Low RH High RH [S(VI)] > 2[N(-III)] acid H 2 SO 4 nh 2 O, NH 4 HSO 4, (NH 4 ) 2 SO 4 [S(VI)] 2[N(-III)] neutral (NH 4 ) 2 SO 4, NH 4 NO 3 (NH 4 +, H +, SO 4 2- ) solution (NH 4 +,NO 3 - ) solution

FORMATION OF SULFATE-NITRATE-AMMONIUM AEROSOLS HO 2 2 H SO ( g) SO 2H 2 4 4 HO 2 NH ( g) NH OH 3 4 HO 2 HNO ( g) NO H 3 3 NH ( g) HNO ( g) NH NO ( aerosol) 3 3 4 3 Thermodynamic rules: Sulfate always forms an aqueous aerosol Ammonia dissolves in the sulfate aerosol totally or until titration of acidity, whichever happens first Nitrate is taken up by aerosol if (and only if) excess NH 3 is available after sulfate titration HNO 3 and excess NH 3 can also form a solid aerosol if RH is low Condition aerosol ph Low RH High RH [S(VI)] > 2[N(-III)] acid H 2 SO 4 nh 2 O, NH 4 HSO 4, (NH 4 ) 2 SO 4 [S(VI)] 2[N(-III)] neutral (NH 4 ) 2 SO 4, NH 4 NO 3 (NH 4 +, H +, SO 4 2- ) solution (NH 4 +,NO 3 - ) solution

AMMONIA EMISSIONS Ammonia, Tg N a -1 GLOBAL Livestock Fertilizer Humans Industry Biofuels Soils/vegetation UNITED STATES Oceans 55 Biomass burning 2.8

What is black carbon aerosols? Product of incomplete combution Fossil fuels or biomass

Bond et al., JGR, 2012

ng/g Annual BC concentration in snow Ice-core location D4 Greenland McConnell et al. (Science, 2007) 6 5 BC concentration in snow 1 st Aug ICEC-D4 FFC BIO 4 3 2 1 0 1850 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 65

Geoengineering. En mulighet er å øke albedoen ved å øke aerosolmengden. SRM: Solar radiation management kan nøytralisere globalt midlet temperaturøkning, men ser ut til å redusere nedbør. Katharine L. Ricke, M. Granger Morgan & Myles R. Allen Nature Geoscience 3, 537-541 (2010)

WILDFIRES: A GROWING AEROSOL SOURCE S. California fire plumes, Oct. 25 2004 Total carbonaceous (TC) aerosol averaged over U.S. IMPROVE sites Interannual variability is driven by wildfires