Aerosolen, ozon en meer in onze atmosfeer Aardobservatie klimaat: Aerosolen, ozon en meer in onze atmosfeer Elise Hendriks, Jos van Geffen Oktober 2014

Aardobservatie 2/ Oktober 2014 Nederland, Groot-Brittannië en Ierland vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 3 mei 2011 (foto: NASA/Astronaut Ron Garan) 2/ Oktober 2014

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 3/ Oktober 2014

Wat nemen we waar vanuit de ruimte? Voorbeelden van satellietwaarnemingen: Ozon Aerosolen Stikstofdioxide Bewolking Ozon kolom [DU] (OMI) Aerosol optische dikte [-] (MODIS) Stikstofdioxide [x 1015 moleculen/cm2] (OMI) Bewolkingsgraad [-] (OMI) 4/ Oktober 2014

Sporegassen en aerosolen in de atmosfeer Sporegassen en aerosolen spelen een belangrijke rol processen in de atmosfeer, in klimaat, klimaatverandering en luchtkwaliteit Voorbeelden sporegassen: ozon (O3), stikstofoxiden (NOx), zwaveloxiden (SOx), methaan (CH4), … 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 5/ Oktober 2014

Onze atmosfeer Top van de atmosfeer ~100 km Mesosfeer 50-80 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) 6/ Oktober 2014

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 7/ Oktober 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 8/ Oktober 2014

Smog in Peking, China In het nieuws: “Peking onder een deken van smog” Januari 2013, Volkskrant Peking, januari 2013 (bron: Feng Li/Getty Images oa. via The Atlantic) 9/ Oktober 2014

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 10/ Oktober 2014

Ozonlaag en ozongat VN bijeenkomst New York: ‘Ozonlaag is op weg naar herstel..’ 16 september 2014, Wereldozondag Jaren 70: eerste waarnemingen afbraak ozon in stratosfeer Antarctica 1978: lancering Nimbus-5 satelliet, ozonlaag ‘hot issue’ 1985: ontdekking ozongat 1987: eerste afspraken terugdringing CFK’s, Montreal Protocol 2014: ozonlaag langzaam herstellende 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 Ozonkolom boven zuidelijk halfrond, september 2014, op basis van satellietwaarnemingen GOME-2 (bron: www.temis.nl) 11/ Oktober 2014

Hoe groot is het ozongat? Het ozongat bereikt haar jaarlijkse maximale grootte in oktober Vraag: Hoe was het ozongat op 1 oktober 2012? De oppervlakte het ozongat was 1/10 10 500 2000 maal groter dan het oppervlak van Nederland 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 Ozonkolom op 1 oktober 2012, op basis van satellietwaarnemingen GOME-2 (bron: www.temis.nl) 12/ Oktober 2014

Hoe groot is het ozongat? Antwoord op vraag: hoe groot was het ozongat op 1 oktober 2012? De oppervlakte van het ozongat was 16.26 million km², de oppervlakte van Nederland is 41.528 km², ongeveer 400 keer (antwoord c ligt het dichtsbij) Ozongat aug-dec in 2011 en 2012 (link film) 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 Grootte van het ozongat, op basis van satellietwaarnemingen GOME-2 (bron: www.temis.nl) 13/ Oktober 2014

Waar zit de ozon? Ozon in de stratosfeer beschermt tegen UV straling Ozon is de troposfeer: broeikasgas en smog ‘good ozone’ ‘bad ozone’ 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 (bron: ozon hole watch NASA) 14/ Oktober 2014

UV straling en zonkracht Van UV straling word je bruin Zonkracht Zonkracht of UV-index is een maat voor de hoeveelheid ultraviolette straling (UV) in het zonlicht die de aarde bereikt Zonkracht is afhankelijk van: - hoe hoog de zon boven de horizon staat - hoeveelheid bewolking - de hoeveelheid ozon: de dikte van de ozonlaag (boven, rechts: www.KNMI.nl) 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 (links, boven: RIVM) 15/ Oktober 2014

UV straling en zonkracht Vraag: Welke van de zes grafieken, A tot en met H, hoort bij welke plaats op aarde? Waarom? 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 Jaarlijkse zonkrachtvariatie voor 6 plaatsen op de wereld (bron: www.temis.nl) 16/ Oktober 2014

UV straling en zonkracht Antwoord op vraag: Welke van de zes grafieken, A tot en met H, hoort bij welke plaats op aarde? Denk en zomer en winter en de stand van de zon! Paramaribo Ushuaia Rome 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 Melbourne New Delhi De Bilt Jaarlijkse zonkrachtvariatie voor 6 plaatsen op de wereld (bron: www.temis.nl) 17/ Oktober 2014

UV straling en zonkracht Vraag: Wat gebeurt in 1999 en 2000 in Ushuaia, ‘t zuidelijkste puntje van Zuid-Amerika? 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 Zonkrachtvariatie voor Ushuaia, Argentinië (bron: www.temis.nl) 18/ Oktober 2014

UV straling en zonkracht Ozonkolom op 12 oktober 2000 (bron: www.temis.nl) Vraag: Wat gebeurt in 1999 en 2000 in Ushuaia, ‘t zuidelijkste puntje van Zuid-Amerika? Het ozongat strekte toen uit tot het zuidelijkste puntje van Argentinië waar Ushuaia ligt. Normaal is de UV index op op 12 oktober 4 – 6, in 2000 was die 11.8 ! 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 UV index op 12 oktober 2000 (bron: www.temis.nl) 19/ Oktober 2014

Aerosolen en bewolking boven de Sahara 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) 20/ Oktober 2014

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) 21/ Oktober 2014

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Eind juni 2013 bereiken rookwolken van bosbranden in Canada en VS Europa Vraag: Met welke snelheid bewogen de rookpluimen zich over de oceaan? Tussen 23 en 25 juni bewoog de ‘voorste’ rookwolk zich met een snelheid a) 5 km/uur b) 25 km/uur c) 100 km/uur d) 400 km/uur Aerosolen door GOME-2B op 23 en 25 juni 2013 (bron: www.temis.nl) 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 22/ Oktober 2014

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Antwoord op vraag: Met welke snelheid bewogen de rookpluimen zich over de oceaan? De rookwolk beweegt zich over 50˚N, over een cirkel met een omtrek van 25730 km, van 40˚W naar 15˚W,… met een snelheid van ongeveer 100 km/uur. 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 Aerosolen door GOME-2B op 16 juni tot 9 juli 2013 (bron: www.temis.nl) 23/ Oktober 2014

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 24/ Oktober 2014

Zonlicht in onze atmosfeer Alle straling op aarde komt oorspronkelijk van de zon… Wat gebeurt er met de zonnestraling in onze atmosfeer? Of, waarom zie je de lucht blauw, wolken wit, en de avondhemel rood? Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012 (OMI) Vier verschillende uitzichten in een dag, Utrecht, augustus 2014 (foto’s: Elise Hendriks) 25/ Oktober 2014

Zonlicht in onze atmosfeer Alle straling op aarde komt oorspronkelijk van de zon… Wat gebeurt er met de zonnestraling in onze atmosfeer? Of, waarom zie je de lucht blauw, wolken wit, en de avondhemel rood? Het KNMI op 12 juni 2012 (boven) en deze ochtend 3 oktober 2014 (onder) (foto’s: Elise Hendriks) 26/ Oktober 2014 26

Zonlicht in onze atmosfeer Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012 (OMI) Zonnestraling wordt gereflecteerd geabsorbeerd verstrooid aan gassen en deeltjes in onze atmosfeer het aardoppervlak 250 500 750 1000 1250 1500 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 golflengte [nm] spectrale irradiantie [W/m2/nm] Zonnestraling als functie van de golflengte (boven), visueel deel van het spectrum (onder) 27/ Oktober 2014

Ontrafel het zonlicht… Wat gebeurt er hier? 28/ Oktober 2014

Het zonlicht ontrafelt… Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012 (OMI) Het zonlicht ontrafelt… Spectroscopie wordt gebruikt om te kijken naar de chemische samenstelling van de atmosfeer Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012 (OMI) Schematische weergave van spectroscopie (boven), absorptiespectra waterstof (midden) en helium (onder) 29/ Oktober 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 Scheepvaart contrails (bron NASA) Wolkenvorming door aerosolen (bron: NASA) Effect op weer én klimaat 30/ Oktober 2014

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) 31/ Oktober 2014

Noord-Amerikaanse bosbrandrook Vele bosbranden ook in juli... MODIS waarneming boven oostkust Canada 4 juli 2013 (bron: NASA) Aerosolen, MODIS Aqua AOD op 4 juli 2013 32/ Oktober 2014

Experiment Melk, de witte ... In dit experiment bootsen we verstrooiing van zonlicht aan aerosolen in onze atmosfeer na … 33/ Oktober 2014

Aerosolen over de hele wereld Zie de film op http://www.youtube.com/watch?v=jv0Ioj9hhPU (bron: NASA) 34/ Oktober 2014

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

Extra

Satellietwaarnemingen Voorbeeld: Stikstofdioxide (NO2) gemeten door OMI ... geeft mooie beelden Wereldkaart troposferisch NO2, 2005-2012 (OMI) NO2 tijdens smog periode 11-16 maart Parijs 37/ Oktober 2014

Broeikasgassen, aerosolen en klimaatverandering Broeikasgassen houden straling en daarmee warmte vast in de atmosfeer -> warmer klimaat Meeste aerosolen zorgen voor extra reflectie van zonlicht, daarmee voor een koeler klimaat ... maar hoe zit het precies? warmer kouder (bron: wikipedia) (bron: wikipedia) 38/ Oktober 2014