Ülle Kikas, A ivo Reinart, E duard Tamm Tartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituut

1. Atmosfääriaerosooli optiliste ja mikrofüüsikaliste omaduste uurimine lokaalsete mõõtmiste ning kaugseire abil Ülle Kikas, Aivo Reinart, Eduard Tamm Tartu Ülikooli keskkonnafüüsika instituut Tänu: H. Iher, M. Vaht, J. Tenson, T. Bernotas, U. Veismann, A. Kallis, O. Kärner, M. Sulev

2. Uuringud TÜ keskonnafüüsika instituudis • Aerosooli mõju UV kiirgusele • Aerosoolisamba optiliste ja pinnalähedase aerosooli mikrofüüsikaliste omaduste seos • Regionaalsed aerosoolitüübid ja -komponendid ANDMED ja METOODIKA: Pinnalähedase aerosooli suurusjaotuste mõõtmised UV kiirguse mõõtmised AERONET AOT ja aerosooliandmed TOMS UV ja aerosooliandmed Õhumasside trajektoorid, HYSPLIT Kiirguslevi modelleerimine, LibRadtran Optiliste omaduste modelleerimine, OPAC

3. Atmosfääriaerosool on kõige ebatäpsemalt hinnatud faktor atmosfääri kiirgusbilansi muutustes Muutused(Wm–2)perioodil 1850–2000. Positiivne muutus toetab kliima soojenemist, negatiivne jahtumist. Mishchenko, M.I., et al., 2005.

4. A t m o s f ä ä r I a e r o s o o l Atmosfääriaerosool suurendab satelliit-kaugseire ebatäpsust • Aerosooli ajaline ja ruumiline variatiivsus väga suur

5. UV kiirguse vähenemine maapinnal selgetel päevadel • Pikaajaline keskmine 12 % – 25% (Liu et al.,1991; Madronich et al. 1998 ) • Lühiajaline vähenemine 50 – 75% AOT Tõraveres 2002. a. suvel. Protsent näitab maapealse UV indeksi vähenemist Pärnus võrrreldes aerosoolivaba atmosfääriga.

6. Aerosooli mõju UV kiirgusele Pärnus Põhjused: • UV kiirguse lainepikkusega (300 – 400 nm) võrreldava diameetriga aerosooliosakeste suur kontsentratsioon • UV kiirguse intensiivne hajumine aerosoolis

7. Aerosooli mikrofüüsikalised omadused mõjutavad kiirguse hajumist ja neeldumist Aerosooli mõju kiirguslevile • Aerosooli optilised omadused • Aerosooli optiline paksus (AOT) • AOT spektraalne sõltuvus (Ångströmi koeffitsiendid  ja ) • Ühekordse hajumise albeedo •  hajumise osa kiirguse aerosoolses nõrgenemises • 1- neeldumise osa kiirguse nõrgenemises Meteoroloogilised tingimused

8. Kiirguse hajumist ja neeldumist mõjutavad: Osakeste kontsentratsioon ja suurusjaotus Keemiline koostis: Murdumisnäitaja Hajumistegur Neeldumistegur (must süsinik, rauaoksiidid) Hügroskoopsus Kuju ja ehitus Ainete segunemisviis aerosoolis Mõõtmised Tõraveres 2004. a. suvel: Kuni 60% aerosoolisamba optilistest omadustest sõltub suurusjaotusest Kuni 28% atmosfääris leiduva veeauru hulgast Kuni 5% murdumisnäitajast

9. Parametriseerimine lihtsustab aerosooli kirjeldamist mudelitesNäide aerosooli jaotamisest tüüpideks ja komponentideks (Hess et al. 1998)

10. Parametriseerimiseks kasutatud meetodid • Aerosoolitüüpide hindamine lähtudes TOMS ja AERONET andmete võrdlusest • Aerosoolikomponentide sisalduse hindamine: mõõdetud suurusjaotuste lahutamine komponentideks; komponentide segu optiliste omaduste modelleerimine

11. 2 3 4 Aerosoolitüüpide hindamineTOMS AI seostub AOT väärtustega, kui aerosoolitüüp on teada (Torres et al. 2002) : AIC AOT Grupid 1 : 340< 0.2 – mitteadekvaatsed AI väärtused 2, 3, 4 – vastavalt C väärtustele

12. A. Aerosoolitüüpide karakteristikud Grupid eristusid 95% usaldusnivool ka teiste karakteristikute järgi

13. Leitud aerosoolitüüpidele iseloomulikud õhumassi trajektoorid

14. RH = 70% RH = 50% B. Aerosoolisuurusjaotuste lahutamine komponentideks Reaalsete atmosfääritingimuste (suhtelise niiskuse) arvestamine Aerosooli keemilise koostise arvestamine

15. B. Aerosooli komponentkoostis 17 päeva keskmine sisalduvus % (ruumala järgi) ja standardhälve (Pärnu, 2002) Mõõdetud ruumkontsentratsioon varieerus 13 – 80 µg m-3

16. Kokkuvõte 1 Maapealsete mõõtmiste kõrvutamine kaugseire tulemustega näitas, et kuni 60 % aerosoolisamba optilise tiheduse variatsioonist on kirjeldatav aerosooli suurusjaotuse ja kuni 28% atmosfääri veesisalduse varieerumisega 2002. a. suve selgetel päevadel mõjutas atmosfääriaerosool oluliselt UV kiirguse doose maapinnal. UV vähenemine oli suhteliselt suurem saastunud mandrilises õhumassis

17. Kokkuvõte 2 Aerosooli koostises eristati järgmisi tüüpe ja komponente: • Puhas mandriline & puhas mereline • Keskmiselt saastunud mandriline & saastunud mereline • Saastunud mandriline • Keskmiselt saastunud mandriline & biomassi põletamine Tahm - 1.2% Vees lahustuv - 44% meresool - 32% Vees lahustumatu - 23% Tüübid eristusid selgelt õhumassi päritolu järgi

18. Tulevik • Maapealsete mõõtmiste, AERONET jt. kaugseire andmete ning mudelite kombineerimine võimaldab uurida ja ennustada aerosooli optilisi ja mikrofüüsikalisi omadusi regioonis • Oluline takistus on aerosooli keemilise koostise mõõtmisandmete puudumine

19. Tänan tähelepanu eest!