Aerosolen, ozon en meer in onze atmosfeer

Presentatie over: "Aerosolen, ozon en meer in onze atmosfeer"— Transcript van de presentatie:

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

2 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

3 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

4 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

5 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 ( Stikstofdioxide door OMI Aerosol optische dikte door OMI 5/ Oktober 2014

6 Onze atmosfeer Top van de atmosfeer ~100 km Mesosfeer 50-80 km
Troposfeer km Stratosfeer km Mesosfeer km Onze atmosfeer vanuit Internationaal Ruimtestation ISS op 31 juli 2011 (foto: NASA/JSC Gateway to Astronaut Photography of Earth) 6/ Oktober 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 7/ Oktober 2014

8 Smog in Parijs en elders in Europa
Smog in Parijs, 11 Maart 2014 bron: China Daily Uitzicht over Parijs, maart 2014 bron: Instagram Verkeersmaatregelen in Brussel, 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

9 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

10 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

11 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: 11/ Oktober 2014

12 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: 12/ Oktober 2014

13 Hoe groot is het ozongat?
Antwoord op vraag: hoe groot was het ozongat op 1 oktober 2012? De oppervlakte van het ozongat was million km², de oppervlakte van Nederland is 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: 13/ Oktober 2014

14 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

15 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: 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

16 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: 16/ Oktober 2014

17 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: 17/ Oktober 2014

18 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: 18/ Oktober 2014

19 UV straling en zonkracht
Ozonkolom op 12 oktober 2000 (bron: 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: 19/ Oktober 2014

20 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

21 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

22 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: 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

23 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 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: 23/ Oktober 2014

24 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

25 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, (OMI) Vier verschillende uitzichten in een dag, Utrecht, augustus 2014 (foto’s: Elise Hendriks) 25/ Oktober 2014

26 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

27 Zonlicht in onze atmosfeer
Wereldkaart troposferisch NO2, (OMI) Zonnestraling wordt gereflecteerd geabsorbeerd verstrooid aan gassen en deeltjes in onze atmosfeer het aardoppervlak 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

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

29 Het zonlicht ontrafelt…
Wereldkaart troposferisch NO2, (OMI) Het zonlicht ontrafelt… Spectroscopie wordt gebruikt om te kijken naar de chemische samenstelling van de atmosfeer Wereldkaart troposferisch NO2, (OMI) Schematische weergave van spectroscopie (boven), absorptiespectra waterstof (midden) en helium (onder) 29/ Oktober 2014

30 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

31 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

32 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

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

34 Aerosolen over de hele wereld
Zie de film op (bron: NASA) 34/ Oktober 2014

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

36 Extra

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

38 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