GLOBE Aerosolen Over aardobservatie en onze atmosfeer: KNMI, NSO, NEMO SLC, GLOBE Nederland Elise Hendriks, Jos van Geffen 2014

GLOBE Education Program GLOBE ofwel Global Learning and Observations to Benefit the Environment: Kinderen wereldwijd leren over en betrekken bij onderzoek naar klimaatverandering en milieuproblematiek, Earth Day 1994, Al Gore: aankondiging Earth Day 1995, NASA: eerste activiteiten 2002: Start GLOBE Aerosolen in Nederland 2003: GLOBE Program Office (NASA, UCAR) Nu: 111 deelnemende landen over de hele wereld ... geeft mooie beelden / GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen GLOBE Education Program in Nederland: Aerosolen Educatieprogramma rondom klimaatwetenschappelijk onderzoek naar aerosolen door KNMI, NSO, NEMO SLC en GLOBE Nederland: aerosolen, klimaat en milieu; aardobservatie; educatie, outreach, wetenschappelijk onderzoek. ... geeft mooie beelden Harbin smog in december 2012 (bron:) / GLOBE Aerosolen, 2014

Smog in Parijs en elders in Europa Smog in Parijs, 11 Maart 2014 bron: China Daily Uitzicht over Parijs, 24-25 maart 2014 bron: Instagram Verkeersmaatregelen in Brussel, 12-14 Maart 2014, bron: ANP Smog in Parijs en elders in Europa In het nieuws: “.. Parijs ‘stikt’ in het mooie weer” 14 maart 2014, nrc.nl “Smogalarm in België afgekondigd” 12 maart 2014, nu.nl “Smog boven Nederland: krijgt u er last van?” 4 april 2014, volkskrant.nl 28/10/13 4/ GLOBE Aerosolen, 2014 4

Luchtvervuiling en gezondheid WHO, maart 2014: Dodental als gevolg van buitenluchtkwaliteit (WHO, 2014) Dodental als gevolg van buitenluchtkwaliteit, onderverdeling naar doodsoorzaak (WHO, 2014) Luchtvervuiling en gezondheid WHO, maart 2014: “... in 2012 around 7 million people died - one in eight of total global deaths – as a result of air pollution exposure.“ “... air pollution is now the world’s largest single environmental health risk.“ (bron: WHO air pollution portal) WHO cijfers sterk bijgesteld, beter koppeling kunnen leggen tussen luchtvervuiling en specifieke ziekten. Jaarlijks 3.7 miljoen doden door buitenlucht luchtvervuiling. ... luchtvervuiling “zichtbaarder” Technologische, wetenschappelijke en media ontwikkelingen → we weten meer ...maar nog lang niet genoeg Mensen willen zelf iets doen 28/10/13 5/ GLOBE Aerosolen, 2014 5

Aersolen en sporegassen Aerosolen en sporegassen spelen een belangrijke rol processen in de atmosfeer, in klimaat, klimaatverandering en luchtkwaliteit Aerosolen en sporegassen vormen samen luchtvervuiling Voorbeelden sporegassen: ozon (O3), stikstofoxiden (NOx), zwaveloxiden (SOx) Uitlaatgassen van verkeer Moscow smog (bron: NASA, foto: Evgeniya Zubchenko) Stratospherische ozon boven de Zuidpool (www.temis.nl) Stikstofdioxide door OMI Aerosol optische dikte door OMI 28/10/13 6/ GLOBE Aerosolen, 2014 6

Onze atmosfeer 28/10/13 Top van de atmosfeer ~100 km Troposfeer 0-12 km Stratosfeer 12-50 km Mesosfeer 50-80 km Onze atmosfeer vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 31 juli 2011 (foto: NASA/JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth) 28/10/13 7/ GLOBE Aerosolen, 2014 7

Wat zit en gebeurt waar? Stratosfeer ozonlaag soms: gas- en aswolken van vulkaanuitbarstingen Troposfeer meteorologische processen: ‘het weer’ vliegverkeer emissies van fijnstof en broeikasgassen Schematische weergave van de chemische samenstelling van de atmosfeer 28/10/13 8/ GLOBE Aerosolen, 2014 8

Fijnstof? Aerosolen? Aerosolen zijn kleine vaste en Relatieve grootte aerosolen Aerosolen zijn kleine vaste en vloeibare deeltjes die in de atmosfeer zweven Aerosolen aan het aardoppervlak noemen we ook wel fijnstof Voorbeelden Zeezout, roet, vulkaanas, zandstof, … Waar vind je ze? Vooral in troposfeer (Soms ook in stratosfeer, bijvoorbeeld aswolken van een grote vulkaanuitbarsting of Saharazandstof) WHO cijfers sterk bijgesteld, beter koppeling kunnen leggen tussen luchtvervuiling en specifieke ziekten. Jaarlijks 3.7 miljoen doden door buitenlucht luchtvervuiling. ... luchtvervuiling “zichtbaarder” Technologische, wetenschappelijke en media ontwikkelingen → we weten meer ...maar nog lang niet genoeg Mensen willen zelf iets doen Microscoopopnamen aerosolen (bron: NASA) 28/10/13 9/ GLOBE Aerosolen, 2014 9

Aardobservatie 28/10/13 10 10/ GLOBE Aerosolen, 2014 Nederland, Groot-Brittannië en Ierland vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 3 mei 2011 (foto: NASA/Astronaut Ron Garan) 28/10/13 10/ GLOBE Aerosolen, 2014 10

Aardobservatie: meten aan onze atmosfeer Aardobservatie geeft ons meer inzicht over weer, klimaat en effecten van klimaatverandering, luchtkwaliteit op de aarde Satellietwaarnemingen Vliegtuigcampagnes Sondes (bv. weerballon) Grondmetingen ... geeft mooie beelden AURA satelliet (bron: NASA) Nederland door MODIS (bron: NASA) Grondmetingen BSRN site Cabauw Sondemetingen: weerballon KNMI NO2 sondemetingen op Cabauw 28/10/13 11/ GLOBE Aerosolen, 2014 11

Satellietwaarnemingen Visualisatie van TROPOMI (bron: Astrium – Airbus Group) Sentinel 5-P met TROPOMI Satellietwaarnemingen Voorbeelden van satellietinstrumenten die de samenstelling van gassen en aerosolen in onze atmosfeer meten: Ozone Monitoring Instrument, OMI, aan boord van NASA satelliet EOS-AURA (2004-); TROPospheric Monitoring Instrument, TROPOMI (2016-), opvolger van OMI en enige instrument aan boord van ESA’s Sentinel 5-P. EOS-AURA met OMI 28/10/13 12/ GLOBE Aerosolen, 2014 12

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Voorbeeld: Eind juni 2013 bereiken rookwolken van bosbranden in Canada en de VS Europa Rookpluimen vanuit de ISS op 17 juni 2013 (bron: NASA) MODIS waarnemingen boven Europa 24-27 juni 2013 (bron: NASA) 28/10/13 13/ GLOBE Aerosolen, 2014 13

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Voorbeeld: Rookwolken van bosbranden in Canada bereiken Europa, juni-juli 2013 Rookpluimen, GOME-2B 16 juni tot 9 juli 2013 (www.temis.nl) MODIS waarnemingen boven Europa 24-27 juni 2013 (bron: NASA) / GLOBE Aerosolen, 2014

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Vele bosbranden ook in juli... Rookpluimen, MODIS Aqua AOD op 4 juli 2013 MODIS waarneming boven oostkust Canada 4 juli 2013 (bron: NASA) 28/10/13 15/ GLOBE Aerosolen, 2014 15

Aerosolen over de hele wereld Dynamiek van verschillende typen aerosolen in beeld gebracht, op basis van waarnemingen en modelberekingen (zie de film http://www.youtube.com/watch?v=jv0Ioj9hhPU, bron: NASA) / GLOBE Aerosolen, 2014

Effect op weer én klimaat Aerosolen en zonlicht Aerosolen verstrooien en absorberen straling beïnvloeden vorming en gedrag van wolken: verstrooiend aerosol: 1) kleinere wolkendruppels, wittere wolken 2) langere levensduur wolken absorberend aerosol: 1) verdamping van wolken 2) onderdrukte wolkenvorming, stabielere atmosfeer Schematische weergave van satellietwaarneming van aerosolen en sporegassen Effect op weer én klimaat Scheepvaart contrails (bron NASA) 28/10/13 17/ GLOBE Aerosolen, 2014 17

Stralingsbalans Schematische weergave stralingsbalans van de atmosfeer 28/10/13 18/ 18

Broeikasgassen, aerosolen en klimaatverandering Schematische weergave stralingsbalans Broeikasgassen houden straling vast in de atmosfeer en zorgen daardoor voor een warmer klimaat Meeste aerosolen zorgen voor extra reflectie van zonlicht en zorgen daarmee voor een koeler klimaat ... maar hoe zit het precies? warmer kouder (bron: IPCC 2007, via Wikipedia) (bron: Wikipedia) 28/10/13 19/ GLOBE Aerosolen, 2014 19

Aerosolen en bewolking boven de Sahara Remote sensing technieken maken handig gebruik van de optische eigenschappen van aerosolen: - Aerosol optische dikte (AOD), een maat voor de hoeveelheid aerosolen - Aerosol absorptie index (AAI), een indicatie voor het type aerosol WHO cijfers sterk bijgesteld, beter koppeling kunnen leggen tussen luchtvervuiling en specifieke ziekten. Jaarlijks 3.7 miljoen doden door buitenlucht luchtvervuiling. ... luchtvervuiling “zichtbaarder” Technologische, wetenschappelijke en media ontwikkelingen → we weten meer ...maar nog lang niet genoeg Mensen willen zelf iets doen Blik op de Sahara vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 8 september 2014 (foto: NASA Image of The Day) 28/10/13 20/ GLOBE Aerosolen, 2014 20

Aerosol optische dikte GLOBE zonfotometer EOS-AURA met OMI op Cabauw Oefenen met meten, GLOBEdag 2012, KNMI Aerosol optische dikte Het totaal effect van de verstrooiing- en absorptie-eigenschappen bepaalt de aerosol optische dikte (AOD): AOD: waarde tussen 0 en 1 AOD → hoeveelheid aerosolen AOD als functie van de golflengte → type aerosol Met een zonfotometer kun je intensiteit van het zonlicht meten. Hieruit, met behulp van meteorologische gegevens atmosferisch model kan de AOD worden afgeleid. / GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen op school Leerlingen bovenbouw VO meten zelf AOD met een zonfotometer NLT module ‘Aerosolen en Vuile Lucht’ of ‘Summer in the City’ in de klas of als profielwerkstuk KNMI geeft ondersteuning aan docenten en leerlingen: training en feedback docenten organisatie meetcampagnes verwerking metingen gebruik metingen / GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen Aerosolen meten door middel van metingen van het directe zonlicht Lambert-Beer: Zwakker zonlicht: veel aerosolen, grote AOD Extinctie = optische dikte * massa extinctie coefficient intensiteit van het zonlicht aan het aardoppervlak intensiteit van het zonlicht aan de top van de atmosfeer (TOA) / GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen Lichtintensiteit meten met een LED: Massa extinctie coëfficiënt (M): afhankelijk van meettijdstip en -lokatie Optische dikte: Afleiding AOD: Zwakker zonlicht: veel aerosolen, grote AOD Gemeten voltage Gemeten extinctie Calibratie constante Voltage Extinctie AOD (λ) / GLOBE Aerosolen, 2014

Meten met de zonfotometer 1 3 5 7 2 4 Meten met de zonfotometer Eerste vereisten: heldere atmosfeer en open meetlocatie Meetopstelling en uitlijning instrument Meet temperatuur van zonfotometer Doe een meting met het groene, vervolgens rode kanaal, herhaal dit 3x Let op: lijn voor iedere meting de zonfotometer opnieuw uit. Gebruik hiervoor de lichtstip en zoek maximale voltage op. Kijk nooit recht in de zon! Noteer alle metingen inclusief het meettijdstip op het dataformulier Meet en noteer luchttemperatuur, -druk en –vochtigheid (zie meetprotocol) Observeer en noteer atmosfeer kleur, informatie over bewolking en maak een foto / GLOBE Aerosolen, 2014

Meten met de zonfotometer KNMI GLOBE Aerosolen website GLOBE Aerosolen introductiefilm (engelstalig) Meten met de zonfotometer Meetinstructies, meetcampagne informatie en meer .. ook een introductiefilm! Zie: http://www.knmi.nl/globe/aerosolen.html / GLOBE Aerosolen, 2014

globe.gov database 1 Na afloop voer je de metingen in 2 1 globe.gov database Na afloop voer je de metingen in op de globe.gov website Log in op de website, rechtsboven op de webpagina Ga naar Live Data Entry of Training Data Entry wanneer voor het eerst Er opent zich vervolgens een nieuw venster, jouw persoonlijke data invoerpagina... / GLOBE Aerosolen, 2014

globe.gov database 3 In het data entry gedeelte 4 5 globe.gov database In het data entry gedeelte van de globe.gov database: zie je map voor jouw school, klik op het plus teken ervoor om de meetlocaties en metingen van je school te kunnen zien. Nog geen meetlocatie? Klik dan op add site en volg de instructies Voor het invoeren van Aerosol data ga je naar New Observations in Atmosphere > Aerosols / GLOBE Aerosolen, 2014

Doe je eigen onderzoek – wat zie jij? Bekijk en download uit jouw metingen afgeleide AOD - én die van andere scholen – op globe.gov met de online visualisatietool. Gedownloade metingen kun je eenvoudig bewerken in bijvoorbeeld MS Excel of LO Calc Hoe je aan de slag gaat vind je korte handleiding. globe.gov visualisatietool (http://vis.globe.gov/GLOBE/) voor bekijken en downloaden van AOD metingen op globe.gov (l) / GLOBE Aerosolen, 2014

Doe je eigen onderzoek - wat zie jij? Voorbeelden van onderzoeksvragen: Hoe varieert AOD per dag, maand, seizoen in jouw omgeving? Doe AOD metingen op eenzelfde tijdstip en verschillende dagen in de meetperiode. Hoe varieert AOD door de dag? In het voorjaar, in het najaar? Doe meerdere AOD metingen op een of enkele dagen. Hoe varieert AOD door Nederland, Europa, en daarbuiten? Vergelijk metingen gedaan op hetzelfde lokale meettijdstip van verschillende scholen in Nederland en daarbuiten. Wat zie jij, wat ziet het satellietinstrument? Vergelijk jouw metingen met die van AOD gemeten met het MODIS satellietinstrument. Lees hoe je MODIS data kunt bekijken en downloaden met NASA’s tool. Maak een kort verslagje, stuur het in naar het KNMI en/of deel ze via globe.gov Panoramafoto’s vanaf de KNMI meetlocatie (het dak) start meetcampagne 2014 voor bekijken en downloaden van MODISAOD met Giovanni (r) / GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen Metingen leerlingen 2003 – 2013: Damstede (Amsterdam) MODIS AOT550nm 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen Voorbeeld: Verschillende metingen op één de dag 27 maart 2013 9:56u 11:47u 13:51u 15:27u 16:33u 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen Voorbeeld: MODIS Aqua over Europa en Nederland 27 maart 2013 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen GLOBE AOD metingen geven informatie voor een specifieke locatie, tijdstip → waardevolle informatie voor validatie van satellietwaarnemingen GLOBE AOD metingen dragen bij aan meer inzicht in rol van aerosolen in klimaatverandering en luchtkwaliteit Meest belangrijk: leerlingen leren over aerosolen, klimaatverandering, en het doen van onderzoek 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

GLOBE Aerosolen GLOBE AOD metingen leveren een voor GLOBE Aerosolen GLOBE AOD metingen leveren een bijdrage aan de interpretatie van MODIS AOD voor locatie Den Haag Wetenschappelijke publicatie! Referentie: Boersma, K.F., and J.P. de Vroom (2006), Validation of MODIS aerosol observations over the Netherlands with GLOBE student observations, J. Geophys. Res., 111, D20311, doi:10.1029/2006JD007172 na 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

Recente ontwikkelingen 5 september 2013: calibratiemetingen GLOBE zonfotometers Bijkomend resultaat: handheld meetmethode even nauwkeurig als met zonnevolger Calibratie- metingen op Cabauw (BSRN meetsite) 28/10/13 / / GLOBE Orientatiedag, WUR, november 2012 GLOBE Aerosolen, 2014

Recente ontwikkelingen: iSPEX 8 juli 2013: Nationale iSPEX meetdag! 5 september 2013 2e iSPEX meetdag Impressie 1e landelijke iSPEX meetdag iSPEX Meer info: http://ispex.nl http://www.knmi.nl/globe/meetcampagne_ispex.html / GLOBE Aerosolen, 2014

Meer informatie Webpagina GLOBE Aerosolen www.knmi.nl/globe/aerosolen.html, met o.a.: laatste nieuws, achtergrond informatie, meetcampagne agenda, meetinstructies (met downloadbare ppt training), meetresultaten, ... Wat zie jij? Vragen? Foto's? Resultaten? Deel ze! infoglobe@knmi.nl of via globe.gov Meer over de ‘Europe Aerosols Campaign’: http://www.globe.gov/web/europe-aerosols-campaign/overview / GLOBE Aerosolen, 2014

Experiment Melk, de witte ... In dit experiment bootsen we verstrooiing van zonlicht aan aerosolen in onze atmosfeer na … 28/10/13 39/ GLOBE Aerosolen, 2014 39

Dank voor jullie aandacht! 28/10/13 Nederland en Groot-Brittannië vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 3 mei 2011 (foto: NASA/Astronaut Ron Garan) 40

Extra 28/10/13 41

Satellietwaarnemingen Voorbeeld: Stikstofdioxide (NO2) gemeten door OMI ... geeft mooie beelden Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012, door OMI (bron:www.temis.nl) NO2 tijdens smog periode 11-16 maart Parijs 28/10/13 42/ GLOBE Aerosolen, 2014 42