Onderzoeksproject SD/AT/01B (Onderzoeksactie SD)
Context
De evolutie van ons milieu, en meer bepaald van het klimaat en de luchtkwaliteit, zal belangrijke gevolgen hebben op socio-economisch vlak en voor de publieke gezondheid. Een grondigere kennis van deze evolutie en van de onderliggende atmosferische processen zal ons in staat stellen betere voorspellingen te maken en aldus de beleidsmakers de kennis te bieden die aan de grondslag moet liggen van de te treffen maatregelen voor matiging van en aanpassing aan de veranderingen. Het AGACC project sluit daarom aan bij het internationaal wetenschappelijk onderzoek in dit verband. Het zal huidige en vroegere waarnemingen benutten om een aantal chemische veranderingen in de atmosfeer te bestuderen die invloed uitoefenen op het klimaat of op de luchtkwaliteit. AGACC zal bijdragen tot het oplossen van aanverwante actuele vragen, zoals: Kan men een verandering waarnemen in de verdeling van waterdamp in de atmosfeer ? Wat bepaalt de evolutie van methaan ? Hoe zit het met de aërosolen boven Ukkel en wat is hun invloed op de straling aan het oppervlak?
Beschrijving van het project
Doelstellingen
De algemene doelstellingen van het project zijn het afleiden van nieuwe en verbeterde datareeksen voor de beoogde geofysische parameters. Deze zijn aërosolen in de lage troposfeer, waterdamp in de troposfeer en de lagere stratosfeer, alsook methaan en HCFK’s (chloorfluorkoolwaterstof, vooral gebruikt als substituutgas voor CFK’s) die een directe impact hebben op het klimaat. Ook een aantal die geloosd worden (koolstofmonoxide (CO), waterstofcyanide, formaldehyde (H2CO)) en die de reinigingscapaciteit van de atmosfeer beïnvloeden, en daardoor indirect ook het klimaat, zullen bestudeerd worden. Sommige haalbaarheidsstudies zijn gepland voor de detectie van de isotopen van methaan, CO en waterdamp (bvb. HDO): de isotoopverhouding leert ons iets over de mogelijke oorsprong van het gas. Er zal nagegaan worden of OH en C2H4 (ethyleen), waarover weinig gegevens bestaan, kunnen gedetecteerd worden.
Mogelijke synergieën en complementariteiten tussen de verschillende waarnemingstechnieken zullen uitgebaat worden om meer informatie te bekomen.
Het project zal ook zorgen voor een behoorlijke interpretatie en verspreiding van de onderzoeksresultaten, om zo het gebruik ervan in toepassingen binnen de atmosferische chemie en het klimaatsonderzoek, alsook in milieurapporten (bvb. IPCC), te maximaliseren. Aldus zal ondersteuning geboden worden aan beleidsmakers en zal de bewustwording van het publiek verhogen.
Methodologie
De instrumentatie omvat 3 types spectrometers (Fourier transformatie infrarood (FTIR), UV en zichtbaar-licht Multi-assen Differentiële Optische Absorptie Spectroscopie (MAXDOAS), en Brewer) en een zon fotometer. Deze zijn in werking in Brussel (Ukkel-Uccle), Jungfraujoch (ISSJ) in de Zwitserse Alpen en Ile de Réunion in de subtropen in de Indische Oceaan. Bestaande tijdsreeksen van ballonsonderingen uitgevoerd in Ukkel sinds 1990 zullen herzien en verbeterd worden voor een precieze bepaling van de vertikale verdeling van waterdamp in de hogere troposfeer / lagere stratosfeer.
Bovendien zullen FTIR-instrumenten gebruikt worden in het laboratorium om van H2O en HDO, 13CO, C2H2 en H2CO verbeterde spectroscopische parameters te bepalen, die de analyse van de FTIR waarnemingen van deze gassen moet vooruit helpen.
Interactie tussen de partners
De partners vullen elkaar prima aan met hun specifieke expertises, in het bijzonder met die geassocieerd aan de verschillende instrumenten die ze bedienen. In het kader van dit project voert het BIRA-IASB MAXDOAS waarnemingen uit in ISSJ, Ukkel en Ile de La Réunion. Het is ook verantwoordelijk voor de FTIR metingen in Ile de La Réunion en Ukkel, en aerosol metingen met de zon fotometer in Ukkel. De FTIR-metingen in ISSJ gebeuren onder verantwoordelijkheid van het ULg team. Het KMI-IRM brengt in het project de kennis in verband met vochtigheidsmetingen uit radiosonderingen en waarnemingen van aerosolen met Brewer spectrometrie. De ULB partner leidt de labo experimenten – met steun van het BIRA-IASB – en werkt samen met deze laatste aan de FTIR-experimenten te Ukkel en Ile de La Réunion.
Het onderzoek betreffende waterdamp in de atmosfeer wordt voornamelijk gedeeld door ULB, KMI-IRM en BIRA-IASB, gebruik makend van radiosonde en FTIR waarnemingen. KMI-IRM en BIRA-IASB werken samen aan de metingen van aerosolen boven Ukkel met de zon fotometer en de Brewer en MAXDOAS instrumenten. ULg en BIRA-IASB zullen sterk samenwerken aan de detectie van formaldehyde met MAXDOAS en FTIR spectrometrie, in het bijzonder in ISSJ. Voor de ontwikkeling van de strategieën ter bepaling van de AGACC doelgassen, zal ULg de leiding nemen, en haar bevindingen uitwisselen met BIRA-IASB en ULB. ULB zal de FTIR spectrale data analyses ondersteunen met laboratorium gegevens.
Verwachte resultaten, en het verband met internationale programma’s.
AGACC zal originele en geavanceerde data leveren van de beoogde parameters, die een belangrijke rol spelen in troposferische chemie, klimaat, of luchtkwaliteit. Het zal in Ukkel en ISSJ de evoluties karakteriseren van een aantal broeikasgassen en van sommige aanverwante relevante componenten. Voorbeelden zijn de tijdsreeksen en trends van de relatieve vochtigheid, van de hoeveelheid aerosolen, en van de straling aan het aardoppervlak in Ukkel, of de evolutie van methaan en zijn isotoopverhoudingen boven ISSJ. De resultaten betreffende de aerosolen zullen toelaten om nauwkeuriger voorspellingen van de UV-index voor Ukkel te maken en te verspreiden. AGACC zal ook een inventaris leveren van nieuwe HCFK/HFK componenten op basis van hun absorptie karakteristieken in infrarood spectra genomen op Jungfraujoch. Het zal de haalbaarheid aangeven van de bepaling van waterdamp en een aantal andere doelgassen uit FTIR spectra, op de verschillende locaties. In Ile de La Réunion zullen nieuwe data verzameld worden.
Daarenboven zullen nieuwe spectroscopische laboratorium gegevens bekomen worden; deze zullen door ULB voorgesteld worden voor opname in de relevante databanken zijnde HITRAN en GEISA.
ULg, BIRA-IASB en KMI-IRM dragen allen bij tot het Network for the Detection of Atmospheric Composition Change: relevante resultaten van AGACC zullen besproken worden in de geassocieerde internationale gemeenschap, en mogelijk voorgelegd worden aan haar databank. De resultaten zullen ook ter beschikking gesteld worden van modelmakers, bvb. in de Europese ACCENT en SCOUT-O3 projecten, om hen te helpen bij het valideren en verbeteren van hun modellen en toekomstvoorspellingen. Ook teams betrokken bij de validatie van satelliet experimenten zullen de gegevens kunnen gebruiken, bvb. van H2CO.
Partners
BIRA-IASB verwerft wetenschappelijke en technologische expertise binnen het domein van de ruimte aëronomie, d.i. de fysica en de chemie van de Aardse, planetaire en komeetatmosferen.
KMI-IRM levert diensten ondersteund door onderzoek en gestandaardiseerde waarnemingen, op lange termijn, van meteorologische, klimatologische en geofysische parameters, in het belang van de veiligheid en het informeren van de bevolking, en van de socio-economische en wetenschappelijke gemeenschap.
ULg-GIRPAS houdt toezicht op de samenstelling van de atmosfeer van de Aarde en maakt daarbij gebruik van ultramoderne infrarood instrumenten. De hieruit resulterende databanken worden gebruikt om veranderingen te detecteren, die van het grootste belang zijn voor de Kyoto en Montreal Protocols.
De ULB-SCQP activiteiten, die steunen op fundamentele aspecten van moleculaire spectroscopie, richten zich zowel op laboratorium metingen als op teledetectie van de Aardse atmosfeer, vanop de grond en via satellieten.
Contact informatie
Project webside: www.oma.be/AGACC/Home.html
Coördinator
Martine De Mazière
Sectiehoofd
Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA-IASB)
Ringlaan 3
B -1180 Brussel
Tel: +32-2-373.03.63
Fax: +32-2-374.84.23
martine.demaziere@aeronomie.be
www.aeronomie.be
Promotoren
Hugo De Backer
Koninglijke Meteorologisch Instituut (KMI-IRM)
Ringlaan 3
B-1180 Brussel
Tel: +32 (2) 373.05.94
Fax: +32 (2) 375.12.59
Hugo.DeBacker@kmi-irm.be
www.meteo.be
Emmanuel Mahieu
Université de Liège (ULg)
Institute of Astrophysics and Geophysics
Groupe Infra-Rouge de Physique Atmosphérique et Solaire (GIRPAS)
Allée du 6 Août 17
B-4000 Liège
Tel: +32 (4) 366.97.86
Fax: +32 (4) 366.97.47
emmanuel.mahieu@ulg.ac.be
www.girpas.astro.ulg.ac.be
Michel Carleer
Université Libre de Bruxelles (ULB)
Service de Chimie Quantique et de Photophysique (SCQP)
Av. F. D. Roosevelt, 50 CP160/09
B-1050 Brussel
Tel:+32 (2) 50.24.25
Fax: +32 (2) 650.42.32
mcarleer@ulb.ac.be
www.ulb.ac.be/cpm
Follow-Up Comité
M. Krâmer (FZ Jülich, ICG-I: Stratosphere, Duitsland): expert in processen gerelateerd aan UTLS vochtigheid, aerosol, ozon en geassocieerde UV veranderingen.
G. de Leeuw (TNO Physics and Electronics Laboratory, Den Haag, Nederland): expert in aerosol teledetectie vanaf grond en satelliet.
G. Braathen (WMO/GAW, Geneve, Zwitserland): gebruiker van data; hij coördineert, samen met Dr. L. Barrie, de implementatie van IGACO – bijzondere interesse in CO
D. Mondelain en C. Camy-Peyret (LPMAA, Univ. Parijs VI, Jussieu, Parijs, Frankrijk): experts in laboratoriumspectroscopie voor atmosferische toepassingen; bijzondere expertise in H2O en CH4 en hun isotopen.
L. Rothman (Harvard Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, USA): vertegenwoordiger van HITRAN databank
J.F. Müller (Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie, Brussel, België): modelmaker, betrokken bij ACCENT; bijzondere interesse in CO, CH4, niet-methaan koolwaterstoffen, zoals H2CO; gebruiker van waarnemingsgegevens (vanaf de grond of van satellieten) data voor inverse modellen.
S. Reimann (Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research (EMPA), Duebendorf, Zwitserland): gebruiker van data en leverancier van complementaire data; zijn team werkt samen met BIRA-IASB en ULg op Jungfraujoch; expertise in modelisatie van atmosferisch transport voor betere exploitatie van de data.
P. Bernath (Dept. of Chemistry, University of Waterloo, Ontario, Canada): PI van het ACE/SCISAT satellietexperiment; gebruiker van data voor validatie en geofysische exploitatie.
Advanced exploitation of ground-based measurements for atmospheric chemistry and climate applications (AGACC) : final report
De Maziere, Martine - De Baker, Hugo - Carleer, Michel .. et al Brussels : Belgian Science Policy, 2011 (SP2313)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
Gevorderde exploitatie van Grondwaarnemingen voor toepassing in Atmosferische Chemie-en Klimaatstudies : samenvatting van de resultaten
Brussel: Federaal Wetenschapsbeleid, 2011 (SP2353)
[Om te downloaden]
Exploitation avancée de mesures au sol pour l’étude de la chimie atmosphérique et du climat (AGACC) : résumé des résultats
Bruxelles : Politique scientifique fédérale, 2011 (SP2354)
[Om te downloaden]
Advanced exploitation of ground-based measurements for atmospheric chemistry and climate applications (AGACC) : summary of the results
Brussels : Federal Science Policy, 2011 (SP2355)
[Om te downloaden]
