Sep 02

Ilmatieteen laitos – Islannin tulivuoripurkauksen rikkidioksidipäästöt näkyvät satelliittien avulla

so2_composite_2

 

Kuva: http://sampo.fmi.fi

Ensimmäiset satelliittihavainnot Islannin tulivuoripurkauksen rikkidioksidipäästöistä vastaanotettiin Sodankylässä.

Maanantaina 1.9. havaittiin Ilmatieteen laitoksen Sodankylän satelliittivastaanottokeskuksessa kohonneita rikkidioksidipitoisuuksia Islannin koillispuolella ja Islannin ja Grönlannin välisellä merialueella. Tietoja saatiin uusitun ilmakehän kaasu- ja aerosolipitoisuuksien havaintoja nopeasti välittävän palvelun kautta. Rikkidioksidi on todennäköisesti lähtöisin Bárðarbunga-tulivuoren purkauksesta. Nämä olivat ensimmäiset satelliittihavainnot rikkidioksidista (SO2) pienen purkauksen käynnistyttyä. Tulivuoresta peräisin olevaa tuhkaa ei ole havaittu.

Rikkidioksidia havainnoimalla saadaan tietoa tulivuoren purkauksen luonteesta. Tietoja voidaan hyödyntää, kun mallinnetaan tulivuoresta mahdollisesti purkautuvan tuhkan kulkeutumista.

Havainnot peräisin suomalaisten rakentamasta mittausinstrumentista

Ilmatieteen laitoksen Sodankylän satelliittivastaanottokeskus vastaanottaa NASAn EOS-Aura satelliitin OMI- (Ozone Measurement Instrument) sekä Suomi-NPP-satelliitin OMPS (Ozone Mapping and Profiler Suite) -instrumenttien lähettämiä mittauksia lähes reaaliaikaisesti ja mittaustulokset ovat saatavilla noin 20 minuuttia mittausten jälkeen. Tämä on ensiarvoisen tärkeää ennakoitaessa nopeasti muuttuvia tapahtumia, kuten tulivuorten purkauksia.

OMI on Suomen ja Hollannin rakentama yhteinen instrumentti, jonka toiminnan aloittamisesta tuli kuluneeksi tänä kesänä 10 vuotta. OMPS laukaistiin 2013 ja se jatkaa ja täydentää OMIn mittauksia. Molemmat instrumentit tuottavat tärkeää tietoa ilmakehän kaasujen, kuten otsonin, rikkidioksidin ja typpidioksidin, jakaumista, vuodenaikaisvaihteluista ja päästöistä. OMI mittaa myös aerosoleja, joista tärkeimpiä ovat tulivuorten tuhka, metsäpalojen savut ja aavikoiden pölymyrskyt. Ilmatieteen laitos on kehittänyt myös UV-säteilytuotteita perustuen OMIn mittauksiin.

Uusittu Sampo-palvelu (http://sampo.fmi.fi) välittää näiden kahden instrumentin mittauksia kansainvälisille käyttäjille, kuten alueellisille VAACeille (Volcanic Ash Advisory Centre) ja yhteistyökumppaneille, joita ovat mm. Yhdysvaltain avaruushallinto NASA ja Yhdysvaltain kansallinen ilmakehä- ja merentutkimusjärjestö NOAA.

Aug 07

Satelliittihavainnoilla saadaan tietoa kaupunkien ja laivojen päästöistä Itämeren alueella

ozone_2010_2011_03_19

Satelliittihavainnoilla voidaan arvioida ilmanlaadun muutoksia jo myös Itämeren meri- ja rannikkoalueilla.

Uusi tutkimus osoittaa, että satelliittipohjaisia havaintoja voidaan hyödyntää myös Itämeren kaltaisilla alueilla, joissa päästöt ovat pieniä. Aikaisimmin satelliittihavaintoja on käytetty lähinnä erittäin voimakkaiden päästöalueiden, kuten Kiinan, Yhdysvaltojen itärannikon ja Keski-Euroopan, tutkimiseen. Satelliiteista saatavat havainnot ovat erittäin tärkeitä ilmanlaadun seurannan kannalta alueilla, joilla maanpinta- tai lentokonemittauksia ei ole saatavilla tai ne ovat harvassa.

Satelliittihavainnot ovat tutkimuksen mukaan tarpeeksi herkkiä myös pienemmille päästölähteille, joten niitä voidaan käyttää arvioimaan ilmanlaadun muutoksia myös Itämeren meri- ja rannikkoalueilla, joissa tehtaat, autot ja laivat päästävät ilmakehään saastuttavia kaasuja, esimerkiksi typpidioksidia (NO2). Typpidioksidi syntyy pääasiassa palamisprosesseissa ja on suurina pitoisuuksina myrkyllistä maanpinnan lähellä. Typpidioksidi on lyhytikäinen kaasu, joka pysyy pääosin päästölähteiden lähellä ja siksi sitä voi käyttää saastuttavien päästöjen muutoksien määrittämiseen.

OMI-instrumentti tuottaa tarkkoja typpidioksidihavaintoja

Tutkimuksessa käytettiin suomalais-hollantilaisen Ozone Monitoring Instrumentin (OMI) tekemiä typpidioksidihavaintoja. OMI on mitannut NO2-pitoisuuksia ilmakehän alakerroksilla (troposfäärissä) lokakuusta 2004 alkaen ja se on laukaistu osana NASAn Aura-satelliittia. Sen mittaustekniikka perustuu maan ilmakehästä ja pinnasta takaisin siroavaan Auringon säteilyyn.

“Tutkimuksessa osoitettiin, että OMI-instrumentin mittaaman typpidioksidin keskiarvot ovat kykeneviä ilmaisemaan Itämeren rannikkokaupungit sekä Itämeren laivaväylät, joissa on eniten liikennettä. Kaupunkien NO2-päästöt ja elinikä voidaan arvioida sovittamalla teoreettinen malli satelliitin hankkimiin havaintoihin. Esimerkiksi Helsingissä päästöiksi arvioitiin 1,5 mol/s ja eliniäksi kolme tuntia “, toteaa Ilmatieteen laitoksen tutkija Iolanda Ialongo.

Tulokset ovat yhtäpitäviä olemassa olevien tietokantojen kanssa.  Tämän lisäksi OMI:n NO2-havaintoja verrattiin mallisimulaatioista peräisin oleviin laivojen päästöihin. Tulokset osoittivat samanlaista vaihtelua. Esimerkiksi molemmissa tapauksissa vuoden 2009 päästöjen väheneminen vastaa vähennetyn laivaliikenteen vaikutusta talouskriisin aikana.

Feb 12

Helsingin yliopisto: Ilmakehätutkijat pystyttivät liikkuvan laboratorion Hyytiälään

11953017706_4f09b3a9a1_z

Suomalaiset ja amerikkalaiset ilmakehätutkijat ovat aloittamassa uudentyyppistä yhteistyötä Helsingin yliopiston havaintoasemalla Hyytiälässä. Yhdysvaltain energiavirasto rahoittaa hanketta.

Yhdysvaltain energiavirasto on lähettänyt Hyytiälän mittausasemalle Juupajoelle niin kutsutun liikkuvan laboratorion, joukon omia tutkijoitaan ja teknikoitaan. Vastaavaa laitteistoa käytetään vertailuaineiston keräämiseksi samaan aikaan Amazonin sademetsässä.

Tutkimuksessa selvitetään luonnollista alkuperää olevien aerosolihiukkasten vaikutusta pilvien ominaisuuksiin ja niiden syntymiseen, ja sitä kautta ilmastoon.

Yhdysvaltalaiset tutkijat ja teknikot ovat pystyttäneet yhdessä suomalaisten kollegoidensa kanssa ja paikallisten yrittäjien avulla Hyytiälän tutkimusaseman läheisyyteen mm. tutkia, spektrometrejä ja muita ilmakehän mittausvälineitä. Siirrettävä, koottava ja purettava laboratorio henkilökuntineen jää paikalle yli puoleksi vuodeksi. Yhdysvallat osallistuu tutkimukseen myös rahoittajana.

Liikkuvan laboratorion laitteet, kerättävät tiedot ja data täydentävät suomalaisia pitkän aikavälin mittausaineistoja. Hyytiälän SMEAR-asemalla on mitattu aerosolihiukkasia sekä kasvillisuuden, ilmakehän ja maaperän välisiä energia- ja ainevirtoja jo vuodesta 1996.

12242502496_7352f92f6d_z

Lumisateeseen liittyviä prosesseja mitataan asemalla

Liikkuva laboratorio on jo käytössä. Kevään aikana järjestetään intensiivinen mittausperiodi, jossa selvitetään esimerkiksi lumihiutaleen kasvuun liittyviä ympäristötekijöitä. Laitekantaa tullaan edelleen laajentamaan: tähän mennessä Yhdysvalloista on tuotu mm. kaukokartoitus- ja maanpintahavaintolaitteita.

Yhteistyö Yhdysvaltain hallituksen energiaviraston kanssa on lähtenyt käyntiin Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen professoriTuukka Petäjän aloitteesta.

”Ilmakehän pienhiukkasten, pilvien ja pilvisyyden vaikutusta maapallon ilmastoon ja vaikkapa sateen muodostumiseen ei tunneta riittävän hyvin. Kysymys on kiinnostava fysiikan perustutkimuksen kannalta. Lisäksi tutkimus auttaa ymmärtämään, miten ihminen ja toisaalta luonto itse vaikuttaa ilmastoon”, kertoo Petäjä.

”Aiomme myös mitata lumisateeseen liittyviä mikrofysikaalisia prosesseja.  Lumen ominaisuudet ovat ratkaisevan tärkeitä veden kiertokulun kannalta.”

Petäjän johtamaan BAECC-tutkimushankkeeseen osallistuvat myös Ilmatieteen laitos ja Itä-Suomen yliopisto sekä joukko eurooppalaiskumppaneita. Yhdysvalloista mukana on energiaviraston lisäksi muun muuassa NASA:n pintahavaintojen yksikkö, Colorado State University ja Aerodyne Research.

ARM mittauslaitteiston esittely http://www.arm.gov/sites/amf/amf2