Detectie van zwaveldioxide-pluimen met Sentinel-5P TROPOMI

De uitstoot van SO2 kan een belangrijke invloed hebben op de luchtkwaliteit en het klimaat, en een bedreiging vormen voor vliegtuigen in geval van injectie in de hogere atmosfeer na vulkaanuitbarstingen. De groep “UV-zichtbaar licht-waarnemingen” ontwikkelt nieuwe algoritmen voor het hoge-resolutie Sentinel-5P TROPOMI-instrument waarmee de SO2-kolom en -hoogte met ongekende details en gevoeligheid kunnen worden bepaald.

Zwaveldioxide (SO2) wordt in de atmosfeer van de aarde uitgestoten door menselijke activiteit, door kolencentrales, de olie- en gasindustrie en smelterijen, en door natuurlijke processen, vooral door vulkanen.

Om de wereldwijde uitstoot van SO2 in de atmosfeer te controleren en te schatten, is nauwkeurige en gevoelige detectie vanuit de ruimte van groot belang. Traditioneel wordt de detectie van SO2 in het UV bereikt met behulp van de Differentiële Optische Absorptiespectroscopie (DOAS) techniek. Deze methode gaat echter meestal gepaard met aanzienlijke onnauwkeurigheden en veel ruis in de verkregen SO2-gegevens.

Alternatief algoritme voor het afleiden van SO2-kolommen

De groep “UV-zichtbaar licht-waarnemingen” van het BIRA heeft een alternatief algoritme ontwikkeld voor het afleiden van SO2-kolommen uit satellietwaarnemingen. De validiteit van deze aanpak, COBRA genaamd, is aangetoond via metingen van het TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) aan boord van de Sentinel-5 Precursor (S-5P) satelliet.

De methode vermindert zowel de ruis als de systematische afwijkingen in de huidige operationele TROPOMI SO2-metingen aanzienlijk. In de toekomst zal COBRA worden toegepast in de operationele TROPOMI SO2-processor.

Onze SO2-signaal-kaart (volledig scherm met extra opties) toont het wereldwijde S-5P/TROPOMI SO2-signaal, gemiddeld over tweeënhalf jaar (mei 2018 - december 2020). Veel van de afwijkingen en gebieden met valse SO2-detectie die in eerdere gegevensversies werden gezien, zijn met COBRA grotendeels opgelost. Inzoomen op vervuilde gebieden brengt zelfs nieuwe zwakke SO2-bronnen aan het licht.

Onlangs is het concept van COBRA ook met succes uitgebreid tot de bepaling van de hoogte van vulkanische SO2-pluimen. Deze informatie is van grote waarde voor de beperking van vulkanische risico's voor de luchtvaart en voor een betere kwantificering van vulkanische SO2-emissies.

 

Referenties:

  • Theys, N., Fioletov, V., Li, C., De Smedt, I., Lerot, C., McLinden, C., Krotkov, N., Griffin, D., Clarisse, L., Hedelt, P., Loyola, D., Wagner, T., Kumar, V., Innes, A., Ribas, R., Hendrick, F., Vlietinck, J., Brenot, H., Van Roozendael, M. A sulfur dioxide Covariance-Based Retrieval Algorithm (COBRA): application to TROPOMI reveals new emission sources, Atmospheric Chemistry and Physics, Vol: 21, issue: 22, 16727-16744, DOI: 10.5194/acp-21-16727-2021, 2021
     
  • Theys, N., Lerot, C., Brenot, H., Van Gent, J., De Smedt, I., Clarisse, L., Burton, M., Varnam, M., Hayer, C. Esse, B., Van Roozendael, M. Improved retrieval of SO2 plume height from TROPOMI using an iterative Covariance-Based Retrieval Algorithm, Atmospheric Measurement Techniques, Vol: 15, issue: 16, 4801-4817, DOI: 10.5194/amt-15-4801-2022, 2022
Kaart van de S-5P/TROPOMI SO2 verticale kolom
Kaart van de S-5P/TROPOMI SO2 verticale kolom, gemiddeld over een periode van 2,5 jaar. Klik op de afbeelding voor een schermvullende versie van de kaart.