Waarom moeten we de ozonlaag in de gaten houden?
De ozonlaag in de stratosfeer is een essentieel onderdeel van het aardsysteem. Door ultraviolet zonlicht te absorberen, beschermt zij het aardoppervlak tegen schadelijke straling.
Oppervlakte-emissies van halogeenverbindingen, waarvan de productie na de ondertekening van het Protocol van Montreal in 1987 geleidelijk werd verboden, zijn nog steeds verantwoordelijk voor de wereldwijde afbraak van de ozonlaag. Het toezicht op de samenstelling van de stratosfeer - en van ozon in het bijzonder - is dus van cruciaal belang.
Waarom ALTIUS?
Al meer dan 40 jaar wordt de verdeling van ozon in de stratosfeer waargenomen met behulp van satellietinstrumenten voor teledetectie. Er zijn verschillende meettechnieken ontwikkeld, elk met hun voor- en nadelen.
- Instrumenten die in het infrarode of microgolfgedeelte van het elektromagnetische spectrum meten, hebben het voordeel dat ze waarnemingen kunnen doen tijdens de dag- én nachtzijde van de satellietbaan - en dus ook de poolnacht bestrijken - met als gevolg een relatief goede ruimtelijke dekking (zie bv. Fig. 1b voor de NASA Microwave Limb Sounder - MLS). Anderzijds zijn zij relatief duur omwille van de gebruikte technologie en hun gewicht (zware satellieten betekenen grote raketten, dus hogere kosten).
- Instrumenten die in het ultraviolette (UV) en zichtbare (VIS) spectraalgebied meten zijn betaalbaarder, maar hadden tot dusver een beperkt ruimtelijk bereik.
- De instrumenten die de zonne-occultatie meten, d.w.z. het zonlicht dat door de rand van de atmosfeer valt, waren beperkt tot twee profielen per omloopbaan.
- De instrumenten die metingen verrichten van het verstrooide zonlicht aan de rand van de atmosfeer (limbmetingen) waren beperkt tot de dagzijde van de omloopbaan.
- En tenslotte werden de metingen van ster- of planeetoccultaties beperkt tot de nachtzijde van de baan, maar met veel minder profielen dan in de heldere limb-modus.
De ALTIUS missie, geïnitieerd door het BIRA en momenteel in een gevorderde ontwikkelingsfase, zal het eerste UV-VIS instrument zijn dat deze drie meetmodi combineert om zijn ruimtelijke dekking te maximaliseren (zie Fig. 1a).
De wetenschappelijke waarde van ALTIUS
Wij hebben de (wetenschappelijke) waarde van ALTIUS vergeleken met het referentie MLS-instrument van de NASA met behulp van een “Waarneemsysteem-simulatie-experiment” (Observing System Simulation Experiment, OSSE).
In een eerste experiment werden MLS-ozonprofielen opgenomen in BIRA’s stratosfeermodel BASCOE, wat ons een "MLS-ozonstaat" opleverde.
Door het resultaat te combineren met een ALTIUS-instrumentsimulator, konden we synthetische ALTIUS-ozonprofielen genereren. Deze profielen werden eveneens in BASCOE ingevoerd en leverden de "ALTIUS-ozonstaat" op.
De goede overeenkomst tussen beide toestanden (zie Fig. 2) bevestigt dat UV-VIS-instrumenten de ozonlaag kunnen blijven monitoren.
Reference
Errera, Q., Dekemper, E., Baker, N., Debosscher, J., Demoulin, P., Mateshvili, N., Pieroux, D., Vanhellemont, F., and Fussen, D. (2021). On the capability of UV-VIS limb sounders to constrain modelled stratospheric ozone and its application to the ALTIUS mission. Atmospheric Measurement Techniques Discussions [preprint] . https://doi.org/10.5194/amt-2020-512 
