• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Globalne emisje wpływają na wiosenny wzrost koncentracji ozonu nad zachodnią częścią Ameryki Północnej

    22.01.2010. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Wiosną, nad zachodnią częścią Ameryki Północnej, odnotowuje się większą koncentrację ozonu, głównie za sprawą powietrza napływającego ze wschodu znad Oceanu Spokojnego - jak pokazują wyniki nowych badań. Odkrycia, opisane w czasopiśmie Nature, stanowią dorobek finansowanego ze środków unijnych projektu MOZAIC (Pomiary oparów stężenia ozonu i pary wodnej przez samolot rejsowy Airbus), którego finansowanie rozpoczęło się w ramach Trzeciego Programu Ramowego (3PR) i było następnie kontynuowane w ramach Czwartego, Piątego oraz Szóstego Programu Ramowego (odpowiednio 4PR, 5PR i 6PR).

    W oświadczeniu Amerykańskiej Narodowej Służby Oceanicznej i Meteorologicznej (NOAA) przy Departamencie Handlu Stanów Zjednoczonych czytamy, że wzrost koncentracji ozonu na wiosnę jest szczególnie wyraźny, kiedy napływa powietrze pochodzące z Azji.

    Wzrost ten może potencjalnie utrudnić dążenia amerykańskie do spełnienia standardów zapisanych w ustawie o ochronie czystości powietrza (Clean Air Act), która definiuje zakres odpowiedzialności Agencji Ochrony Środowiska (EPA) w kwestii ochrony i poprawy jakości powietrza oraz warstwy ozonu stratosferycznego w kraju.

    W ramach ostatnich badań międzynarodowych przeanalizowano obszerne zbiory danych na temat ozonu, obejmujących okres ostatnich 25 lat. Naukowcy skoncentrowali się na wiosennych pomiarach ozonu, ponieważ w ramach wcześniejszych badań odkryto, że przemieszczanie się mas powietrza z Azji do Ameryki Północnej jest najsilniejsze na wiosnę, co skutecznie pomaga im w określeniu, w jaki sposób odległe zanieczyszczenia wpływają na trendy w koncentracji ozonu nad Ameryką Północną.

    "Wiosną zanieczyszczenia z całej półkuli, a nie tylko pobliskich źródeł, przyczyniają się do wzrostu stężenia ozonu nad zachodnią częścią Ameryki Północnej" - wyjaśnia naczelny autor raportu, dr Owen R. Cooper z Kooperacyjnego Instytutu Badań Środowiskowych przy Uniwersytecie Colorado w USA. "Kiedy powietrze przemieszcza się z rozległego regionu południowo-wschodniej Azji, trend nasila się najbardziej."

    Kluczowym punktem badań była dokonana przez naukowców ocena wiosennej koncentracji ozonu w atmosferze na wysokości od dwóch do pięciu mil (od około trzech do ośmiu kilometrów) nad terenami zachodniej Ameryki Północnej. Naukowcy twierdzą, że ozon w tym pośrednim regionie zalega znacznie niżej niż ochronna warstwa ozonu, ale wyżej niż związany z ozonem smog w warstwie przygruntowej, który jest szkodliwy zarówno dla zdrowia człowieka, jak i płodów rolnych.

    Zespół przeanalizował wyniki niemal 100.000 obserwacji ozonu, które zgromadzono w ramach jedynych takich badań przeprowadzonych za pomocą instrumentów zamontowanych na samolocie, w balonach i na innych platformach.

    Zdaniem naukowców substancje zanieczyszczające takie jak lotne związki organiczne (LZO) czy tlenki azotu są uwalniane w czasie spalania paliw kopalnych. Pozytywnym akcentem jest fakt, że zespół nie doszukał się dowodów na zwiększanie się trendu wzrostowego w stężeniu ozonu nad zachodnią częścią Ameryki Północnej w wyniku emisji północnoamerykańskich. Niemniej wpływają one na koncentrację ozonu na świecie.

    Aby określić pochodzenie emisji generujących ozon, zespół specjalistów z Francji, Kanady, Norwegii i USA wykorzystał dane historyczne na temat wiatrów w atmosferze na świecie oraz zaawansowane modelowanie komputerowe, aby zestawić każdy pomiar ozonu ze schematem przepływu powietrza z kilku dni przed zarejestrowaniem informacji.

    Naukowcy odkryli największe wzrosty w pomiarach ozonu, kiedy dominujący strumień powietrza pochodził z południa i ze wschodu Azji. Natomiast wzrost stężenia ozonu następował wolniej, jeżeli strumień powietrza pochodził z innych regionów. Dlatego też zespół sugeruje, że wzrost stężenia ozonu nad Ameryką Północną jest wspomagany przez emisje z innych miejsc regionów świata.

    W sumie zespół odkrył, że wiosenna koncentracja ozonu wzrosła o 14% w okresie od 1995 do 2008 r. "Wyniki tych badań nie określają ilościowo wzrostu stężenia ozonu spowodowanego wyłącznie przez Azję" - mówi dr Cooper. "Niemniej możemy stwierdzić, że nastąpił wzrost ilości ozonu wpływającego do Ameryki Północnej w ciągu ostatnich 14 a być może nawet i 25 lat."

    Pomimo wyników otrzymanych w ramach ostatnich prac potrzebne są dalsze badania - zdaniem dr Coopera. Pomogą one naukowcom określić, czy podobne trendy wpływają na jakość przygruntowego powietrza.

    Uruchomiony w 1993 r. projekt MOZAIC został przekształcony w europejską infrastrukturę badawczą IAGOS (Samolot rejsowy w globalnym systemie obserwacji), która stanowi element 6PR i ma zbadać możliwości stworzenia prężnej, rozproszonej infrastruktury do rutynowych obserwacji składu atmosfery, aerozoli, chmur i smug kondensacyjnych (widocznych śladów kondensacji) za pomocą komercyjnych samolotów rejsowych.

    W latach 1993-2004 zakończono w ramach projektu MOZAIC trzy etapy prac. Partnerzy projektu wykorzystali czujniki ozonu i pary wodnej zamontowane na pokładzie pięciu europejskich samolotów komercyjnych (po jednym z Air France, Austrian Airlines i Sabeny oraz dwa z Lufthansy).

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Jednostka Dobsona (DU) – jednostka pomiaru warstwy ozonu w atmosferze Ziemi, w szczególności w stratosferze. Jednostka odpowiada warstwie ozonu o grubości 10 µm w standardowych warunkach ciśnienia i temperatury. Na przykład 300 DU ozonu na poziomie morza przy 0 °C będzie warstwą o grubości 3 mm. Jedna jednostka Dobsona to 2,69×10 cząsteczek ozonu na cm² czyli 2,69×10 na metr kwadratowy. Co oznacza 0,447 milimoli ozonu na metr kwadratowy. Dziura ozonowa – zjawisko spadku stężenia ozonu (O3) w stratosferze atmosfery ziemskiej. Występuje głównie w obszarach podbiegunowych. Tworzenie się i rozpad O3 zachodzi pod wpływem światła, którego natężenie różni się dla danego obszaru w poszczególnych porach roku. Naturalna zawartość ozonu zmienia się z szerokością geograficzną, dlatego trudno jest podać uniwersalną wartość stężenia granicznego, które określa pojawienie się dziury ozonowej. W przypadku Antarktyki graniczna wartość stężenia O3 określająca naturalny stan ozonosfery i dziurę ozonową wynosi 220 DU. Do 1979 r. nie notowano w tym rejonie niższych stężeń O3, a późniejsze spadki zawartości ozonu miały charakter antropogeniczny. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z antropogeniczną emisją freonów. Ozonosfera (warstwa ozonowa, powłoka ozonowa) – warstwa zwiększonej koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje się na wysokości ok. 15-50 km nad Ziemią. Główna warstwa ozonu znajduje się 25–30 km nad poziomem morza.

    Zjawisko umkehr (zjawisko odwrócenia) – obserwowana zmiana stosunku intensywności promieniowania rozproszonego dla różnych długości fali w ultrafiolecie w zależności od wysokości ozonosfery i kąta zenitalnego Słońca. Efekt odwrócenia jest wykorzystywany w pomiarze rozkładu pionowego ozonu w atmosferze. Pomiaru umkher dokonuje się zazwyczaj w czasie zachodu Słońca. Efekt odwrócenia odkryty został w 1931 roku przez Götza. Metoda znalezienia rozkładu ozonu została opracowana w 1934 roku przez Götza, Dobsona i Meethama. Ozonowanie – jeden ze sposobów oczyszczania wody pitnej z drobnoustrojów (dezynfekcji wody). Woda mieszana jest z ozonem w mieszalnikach inżektorowych i nasycona przepływa przez zbiornik kontaktowy, gdzie zachodzi proces dezynfekcji. Zużycie ozonu wynosi 0,6 – 4 g/m³, czas kontaktu z wodą ok. 10 min. Cząsteczka ozonu ulega rozpadowi tworząc tlen cząsteczkowy.

    Homosfera – część atmosfery ziemskiej, sięgająca do wysokości ok. 80-90 km, w której skład powietrza nie zmienia się z wysokością, z wyjątkiem zawartości pary wodnej, ozonu i dwutlenku węgla. Ze względu na warunki termiczne homosfera dzieli się na następujące warstwy: troposfera, stratosfera, mezosfera. Od heterosfery homosferę dzieli mezopauza. Spektrometr Dobsona – najwcześniejszy instrument do pomiaru ilości ozonu w atmosferze. Został wynaleziony w 1924 roku przez Gordona Dobsona.

    Sondaż atmosferyczny to pomiar pionowych własności fizycznych atmosfery takich jak ciśnienie, temperatura punktu rosy, temperatura, prędkość i kierunek wiatru, ilość skroplonej wody, wielkość kropli, koncentracja ozonu, koncentracja pyłów zawieszonych, i innych parametrów. Sondaże atmosferyczne dokonywane są pomiarami in situ oraz metodami teledetekcyjnymi. Radiosonda (inaczej: radiometeorograf) to zestaw urządzeń meteorologicznych do pomiaru ciśnienia, temperatury, pozycji geograficznej, wilgotności i czasami koncentracji ozonu i innych pomiarów na dużych wysokościach (10-30 km). Radiosonda jest zazwyczaj przymocowana do balonu meteorologicznego lub zrzucana z samolotu. Radiosondy posiadają małe nadajniki radiowe do przekazywania wyników pomiarów stacjom naziemnym. Prędkości i kierunek wiatru jest wyznaczana zazwyczaj nie przez pomiary radiosondą, ale przez pomiary kolejnych pozycji radiosondy w atmosferze.

    Ozon troposferyczny (smog fotochemiczny, ozon przypowierzchniowy, ozon przygruntowy) – ozon znajdujący się w troposferze, zwany również "złym ozonem", ponieważ w bezpośrednim kontakcie jest on toksyczny dla organizmów żywych. W XIX wieku średnie stężenie ozonu w troposferze (tzw. wartość tła) wynosiło około 10 ppb. Aktualnie jest ono 2,5-krotnie wyższe i wynosi około 25 ppb. W Europie to stężenie jest jeszcze wyższe i przy powierzchni ziemi szacuje się na około 30–35 ppb, natomiast w wolnej troposferze (powyżej warstwy granicznej) stężenie to jest jeszcze wyższe i osiąga 40–50 ppb w zimie i 50–70 ppb latem.

    Ozonator - jest to urządzenie w którym w wyniku wyładowań niezupełnych wywołanych odpowiednio dużą różnicą potencjałów następuje synteza ozonu. Jest przetwornikiem, przy czym uzyskiwana w nim energia chemiczna jest funkcją dostarczonej w jednostce czasu energii elektrycznej. Jest elementem nieliniowym, bowiem prąd przepływający przez ozonator jest nieliniową funkcją przyłożonego napięcia do jego elektrod.

    Ozonki – grupa niestabilnych, reaktywnych związków chemicznych powstających pod wpływem ozonu. Mają właściwości utleniające i wybuchowe, rozkładają się w obecności wody. Ariel 2 – drugi satelita serii Ariel, wysłany w ramach naukowego programu amerykańsko-brytyjskiego. Jego zadaniem było badanie galaktycznego szumu radiowego, rozkładu ozonu atmosferycznego i mikrometeoroidów.

    Ozonoliza - technika analityczna ustalania struktury chemicznej węglowodorowej części organicznych związków chemicznych opierająca się na reakcji chemicznej ozonu z tymi związkami i jednocześnie nazwa samej reakcji. Susan Solomon (ur. 1956 w Chicago) - amerykańska meteorolog i chemik atmosfery. Dzięki obserwacjom przeprowadzonym w Anatarktyce w 1986 i w 1987 była jednym z wiodących badaczy, którzy wytłumaczyli zjawisko dziury ozonowej i zwrócili uwagę na to, że polarne chmury stratosferyczne (ang. Polar Stratospheric Clouds, w skrócie PSC) odgrywają kluczową rolę w transformacji i ubywaniu ozonu stratosferycznego. Hipoteza ta została potwierdzona w badaniach laboratoryjnych i w pomiarach bezpośrednich.

    Monitoring powietrza atmosferycznego – monitoring, pozwalający uzyskać dane o stężeniach składników powietrza (np. ozon, CO2) – w tym zanieczyszczeń – na określonym obszarze (skala lokalna, regionalna, krajowa, globalna). W przypadku zanieczyszczenia powietrza bierze się pod uwagę wzajemnie uzupełniające się wyniki kontroli emisji (ilości zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery) i imisji (aktualne stężenia zanieczyszczeń).

    Dodano: 22.01.2010. 15:12  


    Najnowsze