Belgische onderzoekers geven ozonweerbericht op internet
Op basis van gegevens van ESA's aardobservatiesatelliet Envisat bieden onderzoekers van het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA) nu op het internet een 'ozonweerbericht' aan.
Envisat heeft het stormachtige weer in de kosmos - het gevolg van een bijzonder actieve zon - goed doorstaan. Zelfs de enorme uitbarstingen op de zon van einde oktober en begin november hebben nauwelijks voor schade gezorgd. Nochtans raasden daarbij plasmawolken naar de aarde met snelheden tot 2000 kilometer per seconde (!), vijf keer sneller dan normaal...
“Amper twee keer werd waarschijnlijk als gevolg van de zonnestorm een instrument aan boord van Envisat uitgeschakeld”, zegt Andreas Rudolph, Spacecraft Operations Manager van Envisat naar aanleiding van de dramatische gebeurtenissen van de laatste tijd in de kosmos.
Envisat kwam er goed vanaf en dat heeft hij vooral te danken aan zijn omloopbaan rond de aarde buiten de zogenaamde Van Allen-stralingsgordels waar er zich een hoge concentratie van geladen deeltjes bevindt in de magnetosfeer van de aarde. Het zijn verder ook vooral satellieten in een lage baan rond de aarde die last hebben van een dichtere atmosfeer als gevolg van de verhoogde zonnenactiviteit.
Daardoor worden ze sneller afgeremd en vallen ze sneller naar de aarde terug. Maar Envisat draait in een zonsynchrone baan op een hoogte van ongeveer 800 kilometer boven het aardoppervlak en daarom was een bijkomende baancorrectie niet nodig. De kunstmaan bevindt zich overigens in een uitstekende conditie en stuurt verder gegevens over de toestand van onze blauwe planeet en de atmosfeer door.
Ozon: schadelijk en tegelijk levensnoodzakelijk
Op de aarde vormt ozon als hoofdbestanddeel van smog een groot gevaar voor de gezondheid. Maar anderzijds kon door het ozon in de stratosfeer miljarden jaar geleden leven op deze planeet ontstaan. De grootste concentraties van ozon zijn op een hoogte van 12 tot 30 kilometer in de stratosfeer te vinden.
Nu nog absorbeert ozon tot 98% van de zon afkomstige gevaarlijke ultraviolette straling. Die veroorzaakt bij de mens niet alleen zonnebrand, maar beschadigt ook de huid en kan zelfs huidkanker veroorzaken. Als er geen ozon in de atmosfeer was, dan zou de mens niet kunnen overleven.
Ozon gaat echter ook scheikundige reacties aan met andere zogenaamde sporengassen in de stratosfeer. Daarbij wordt een deel van het ozon vernietigd. De meeste sporengassen zijn afkomstig van menselijke activiteiten, zoals de chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK’s). De gevolgen zijn bekend: de jaarlijkse in grootte variërende gaten in de ozonlaag met niet te overziene gevolgen voor de mens.
Ozongegevens met MIPAS
Daarom wordt bijzondere aandacht geschonken aan het onderzoek van de concentraties van gassen en scheikundige reacties in de stratosfeer. Eén van de modernste en meest complexe onderzoeksinstrumenten is de Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) aan boord van de aardobservatiesatelliet Envisat. MIPAS werd ontwikkeld en gebouwd door Astrium en levert dag en nacht gegevens over de infraroodemissie van wel 30 sporengassen.
Daaruit kunnen onderzoekers hun chemische processen en hun beweging in de stratosfeer afleiden. Maar de gegevens moeten met behulp van wiskundige algoritmen bestudeerd worden en door de ingewikkelde processen in onze atmosfeer is er een aanzienlijke vertraging tussen het tijdstip van de metingen enerzijds en verklaringen anderzijds.
En dan nu... het ozonweerbericht
Onderzoekers van het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA) in Brussel bieden daarom op het internet voor geïnteresseerde onderzoekers niet alleen voorspellingen op korte termijn van de ozonconcentratie, maar ook van tientallen andere sporengassen die een invloed hebben op de ozonlaag.
De nieuwe dienst heet Belgian Assimilation System of Chemical Observations from Envisat (BASCOE) en is via www.bascoe.oma.be te raadplegen.
Geïnteresseerde gebruikers krijgen voorspellingen over een termijn van één week van de ozondichtheid evenals kaarten met de verdeling van stikstof- en chloorverbinden die de ozonlaag vernietigen.
De onderzoekers van het BIRA hebben daarvoor bijzonder complexe software ontwikkeld. Op basis van MIPAS-gegevens simuleert een computermodel de scheikundige processen in de atmosfeer en de concentratie en verdeling van verdere sporengassen. Het grote belang van dit alles is dat resultaten op enkele dagen tijd ter beschikking zijn.
Het klimaat onder de loep
Oorspronkelijk diende het computermodel alleen maar voor een beter begrip van de ingewikkelde processen in de atmosfeer. “Maar”, zegt Dominique Fonteyn van het BIRA, “we verbeterden de software om de actuele Envisat-gegevens te interpreteren en ze operationeel te kunnen gebruiken."
"Ons doel was de tijd die verloopt tussen de waarnemingen van de satelliet en het operationele gebruik van de gegevens te verkleinen en op die manier net zoals bij het weer voorspellingen te kunnen doen. In het model gebruiken we ook informatie van het Europees Centrum voor Weersvoorspelling op de Middellange Termijn (ECMWF) aangezien wolken in de stratosfeer een belangrijke rol spelen bij de vernietiging van ozon.”
De Belgische onderzoekers willen nu het programma nog verder verbeteren en de gegevens van nog andere instrumenten aan boord van Envisat gebruiken. Ze denken daarbij aan GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars) en SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography).
Met deze instrumenten bekomt men uiterst nauwkeurige gegevens over de verdeling van ozon en duizenden andere sporengassen die het klimaat beïnvloeden vanaf het aardoppervlak tot een hoogte van zowat 150 kilometer. Samen leveren de metingen een complex beeld op van de scheikundige processen in de atmosfeer. Daardoor kunnen de onderzoekers steeds betere modellen opstellen van het klimaat op onze planeet.
