Onderzoeksproject CG/DD1/01 (Onderzoeksactie CG)
Context
De Aardatmosfeer is aan het veranderen. Naast de natuurlijke veranderingen zijn belangrijke antropogene invloeden vastgesteld. De doelstellingen van het project ESAC omvatten het begrijpen en het kwantificeren van deze veranderingen.
Doelstellingen
ESAC heeft als doel de atmosferische veranderingen te evalueren, in het bijzonder de samenstelling van de atmosfeer, met inbegrip van de ozonlaag en de constituenten die deze aantasten, de verontreiniging van de troposfeer, en de hiermee samenhangende wijzigingen in de UV straling aan het aardoppervlak. De verschillende schalen, in tijd en ruimte, waarop de wijzigingen zich afspelen, moeten onderscheiden worden. De uiteindelijke bedoeling is de wetenschappelijke criteria te leveren, waarop maatregelen om de aardse atmosfeer en het milieu te beschermen kunnen gebaseerd worden.
ESAC staat borg voor de continuïteit van de Belgische bijdragen in internationale programma’s zoals NDSC en WCRP (World Climate Research Programme) en voor de ontwikkeling van nieuwe of verbeterde detectietechnieken en studiemethodes.
Methodologieën
De gebruikte methodiek in ESAC berust vooral op experimentele observaties, gekoppeld aan numerieke modelstudies.
De observaties gebeuren via teledetectie, op basis van optische spectrometrie in het UV en zichtbaar licht gebied (Differential Optical Absorption Spectroscopy, of DOAS) en het infrarood gebied (Fourier - transformatie infrarood, of FTIR), en met spectrale UV radiometers. In situ ozon peilingen worden regelmatig uitgevoerd in Ukkel. De instrumenten werken quasi ononderbroken in vier Europese stations waarvan de eerste drie deel uitmaken van NDSC: Harestua (Noorwegen), Jungfraujoch (Zwitserland), OHP (Frankrijk), en Ukkel (België).
De bekomen tijdsseries worden aangevuld met gegevens van meetcampagnes op wel gekozen plaatsen, en met gegevens van ruimte experimenten, in het bijzonder van ATMOS aan boord van het ruimteveer. Tegelijkertijd dienen ze voor de validatie van atmosferische modellen en van waarnemingen vanuit de ruimte.
Gesofisticeerde numerieke modellen worden gebruikt om de interpretatie van de gegevens te ondersteunen.
Laboratoriummetingen van spectroscopische parameters van gassen die een rol spelen in de atmosfeer worden uitgevoerd om nauwkeuriger informatie te halen uit geobserveerde atmosferische spectra.
Partners
ESAC telt 4 partners die elkaar aanvullen:
Het Koninklijk Meteorologisch Instituut van België (KMI-IRM), het Astrofysisch en Geofysisch Instituut van de Universiteit van Luik (ULg), het laboratorium van Moleculaire Fysische Chemie van de Vrije Universiteit van Brussel (ULB), en het Belgisch Instituut voor Ruimte Aëronomie (BIRA-IASB) dat het project coördineert.
Zij delen de verantwoordelijkheden over de observaties en de gegevensanalyse.
BIRA-IASB, ULg, en KMI-IRM dragen bij tot de activiteiten die op ruimtemetingen gebaseerd zijn, in het bijzonder van ozon. ULB en BIRA-IASB zijn verantwoordelijk voor de laboratoriummetingen.
De bijzondere foci en methodes van elke partner zijn :
1. Voor KMI-IRM:
- De vaststelling van de evolutie van ozon over België, en studies over uitwisselingen van ozon tussen de atmosferische grenslaag en de vrije troposfeer. Hiertoe worden tijdsseries van ozon, UV-B en meteorologische parameters gebruikt. Deze tijdsseries komen van regelmatige ballonpeilingen en metingen met spectrometers, na homogenisering.
- Voorspellingen van de hoeveelheid ozon en van de UV-B index, met behulp van een stralingsmodel. De kwaliteit is geverifieerd aan de hand van dagelijkse UV-B observaties.
2. Voor ULg:
- Bepalingen van veranderingen en trends van vele stratosferische en troposferische species en van enkele broeikas gassen boven Jungfraujoch. De tijdsseries starten in 1985.
- Ontwikkeling van FTIR operationele technieken.
- Bijdrage aan het ATMOS experiment: gegevensverwerking en validaties.
3. Voor BIRA-IASB:
- Validatie van metingen van ozon en NO2 vanaf grondobservatoria.
- Instrumentele ontwikkelingen en verbeteringen van de DOAS methode.
- Ontwikkelingen van algoritmes voor inversie van FTIR spectra.
- Waarnemingen van de variaties van ozon, NO2, OClO en BrO in de drie betrokken NDSC sites.
- Modelstudies ter ondersteuning.
4. Voor ULB en BIRA-IASB:
- Laboratorium spectroscopie met hoge resolutie Fourier transformatie spectrometers (FTS).
- Theoretische studies betreffende de stralingsbalans in de aardatmosfeer.
- Studies van vervuiling in de grenslaag in Brussel, door DOAS metingen over een lang horizontaal traject.
- Campagne metingen met mobiele instrumenten.
Verwachte resultaten en bijproducten
- UV index voorspellingen, die verspreid worden door de media, waarbij hun betekenis uitgelegd is in een folder voor het publiek..
- Verbeterde meettechnieken (instrumenten, algoritmes,...) en karakterisering van de gebruikte instrumenten.
- Archivering van gevalideerde gegevensbanken van atmosferische componenten.
- Gehomogeniseerde lange tijdsseries van ozon (totale hoeveelheid en verticale verdeling) en van UV-B.
- Trend analyses van verschillende atmosferische componenten, in het bijzonder ozon en zijn troposferische balans.
- Processtudies bvb. binnen THESEO, een troposferische campagne op ISSJ.
- Bijdrage tot satellietvalidatie, in het bijzonder ATMOS, HALOE/UARS, TOMS.
- Bijdragen aan Internationale Evaluaties (bvb. SPARC evaluatie van de trends in de verticale verdeling van O3, WMO/UNEP evaluatie van de O3 afname), welke aan de basis liggen van maatregelen zoals de protocols van Montreal en Kyoto, en van de beslissingen door beleidsmakers.
Internationale samenwerking
- NDSC partners, inclusief experimentele en modelgroepen.
- Lidmaatschap van de NDSC en SPARC Steering Committees.
- Partners in EC projecten en campagnes, zoals COSE, SUVDAMA, PAUR, COST 713, RIFTOZ, TOR-2 (EUROTRAC-2), SCUVS-3, THESEO, ‘Ozone destruction by stratospheric bromine’; lidmaatschap van de European Ozone Research Co-ordinating Unit - THESEO Core group.
- Lidmaatschap van de Ozone SAF (Satellite Application Facility) van EUMETSAT.
- Relaties via het ATMOS experiment met: JPL, Caltech, Harvard, LaRC, GSFC, NCAR, U. Denver, U. Alabama, AER,...
- Relaties met satelliet groepen (ATMOS, HALOE, CLAES, MOPITT, TOMS, CRISTA, het ENVISAT Atmospheric Chemistry Validation Team,...).
- Samenwerkingen i.v.m. laboratorische studies van parameters, en i.v.m. de degradatie en de stralingsdruk van HFC-365mfc, met Solvay, vele universiteiten in Europa (bvb. UCL, Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique van de Univ. van Reims, CNRS-SA en Univ. Paris VI), en de University of Waterloo (Canada).
Experimental studies of Atmospheric changes (ESAC): final report
De Mazière, M. - Colin, R. - De Muer, D. ... et al Brussels: OSTC, 2001 (SP0921)
[Om te downloaden]
[Uitgeput]
Experimental studies of atmospheric changes (ESAC): summary
Brussels: OSTC, 2001 (SP0991)
[Om te downloaden]
Experimentele studies van veranderingen in de atmosfeer (ESAC): synthese
Brussel: DWTC, 2001 (SP0992)
[Om te downloaden]
Etudes expérimentales de changements atmosphériques (ESAC): synthèse
Bruxelles: SSTC, 2001 (SP0993)
[Om te downloaden]
