Meting van salpeterigzuur (HONO) vanuit de ruimte

2023-2024
Bosbranden stoten grote hoeveelheden sporengassen en aerosolen uit, die de luchtkwaliteit kunnen verminderen en het klimaat kunnen beïnvloeden. Van de bestanddelen die door branden worden uitgestoten is salpeterigzuur of waterstofnitriet (HONO) een belangrijke chemische voorloper van atmosferische oxidanten zoals OH en O3.

Voortbouwend op de eerste detectie van HONO vanuit de ruimte met TROPOMI, heeft het BIRA verder gewerkt aan de ontwikkeling en interpretatie van verbeterde HONO-metingen met behulp van satellieten, waaronder van het geostationaire instrument GEMS.

Voorspellen uitstoot van HONO door bosbranden blijft uitdaging

Bosbranden vormen een groeiend probleem op wereldschaal. De uitstoot van gassen en aerosolen door zulke branden heeft een grote invloed op de luchtkwaliteit en het klimaat. In de afgelopen jaren is er steeds meer aandacht besteed aan salpeterigzuur, een bestanddeel dat door branden wordt uitgestoten en waarvan wordt aangenomen dat het een belangrijke rol speelt in de reactieve chemie in rookpluimen, die leidt tot de vorming van ozon en aerosolen.

Nauwkeurige voorspellingen van de uitstoot van HONO door bosbranden blijven echter een uitdaging op regionale en wereldwijde schaal en de chemische processen waarbij HONO in bosbranden betrokken is zijn onzeker.

Recente HONO-metingen vanuit de ruimte in de uitstoot door verse biomassabranden door het TROPOMI-instrument (Theys et al., 2020) bieden de mogelijkheid om informatie te verschaffen over HONO-vormingsmechanismen wereldwijd.

Wat is het potentieel van huidige en toekomstige ruimtesensoren om HONO te meten?

Er is dringend nood aan de verdere ontwikkeling, interpretatie en evaluatie van HONO-metingen uit ruimteobservaties, vooral met de komst van nieuwe ruimte-instrumenten op geostationaire platformen.

BIRA-IASB heeft, in samenwerking met de Université Libre de Bruxelles (ULB), de detectie van HONO door meerdere satellietinstrumenten (TROPOMI, GEMS en IASI) aangetoond met behulp van zeer gevoelige meettechnieken.

De TROPOMI-gegevens werden vergeleken met HONO-kolommen gemeten door IASI en onafhankelijke schattingen van de BB-FLUX-vliegtuigcampagne in 2018 boven het westen van de VS. We hebben benadrukt hoe belangrijk het is om rekening te houden met het effect van de aanwezigheid van aerosolen op de gevoeligheid van het TROPOMI-instrument.

Het onderstaande voorbeeld toont TROPOMI-detectie van HONO van twee branden tijdens de crisis in Los Angeles in januari 2025. 

TROPOMI detection of HONO
Animatie van de HONO-detecties waargenomen door het GEMS-instrument boven Zuidoost-Azië tijdens het biomassaverbrandingsseizoen van 2021 (maart tot april). Elk beeld komt overeen met een tijdstip van de dag (gelabeld in UTC in de titel).

 

We hebben ook voor het eerst de detectie van HONO uit geostationaire waarneminhen in UV-/zichtbaar licht gerapporteerd, door het TROPOMI HONO-algoritme toe te passen op de gegevens van de Koreaanse GEMS-sensor, die de regio Zuidoost-Azië bestrijken.

Voor het bosbrandseizoen maart-april 2021 werden verhoogde HONO-kolommen gevonden in landen als Laos en Myanmar, op locaties waarvan bekend is dat er landbouw- en bosbranden voorkomen. De temporele HONO-waarnemingen van GEMS toonden aan dat de detectie van HONO sterk varieert gedurende de dag, maar dat het grotendeels de dagvariatie van de intensiteit van de branden volgt.

De satelliet HONO-datasets zijn openbaar beschikbaar op de BIRA-IASB HONO-webpagina.

 

Referenties

  • Franco, B., Clarisse, L., Theys, N., Hadji-Lazaro, J., Clerbaux, C., and Coheur, P.: Pyrogenic HONO seen from space: insights from global IASI observations, Atmos. Chem. Phys., 24, 4973–5007, https://doi.org/10.5194/acp-24-4973-2024, 2024.
     
  • Theys, N., R. Volkamer, J.-F. Müller, K. J. Zarzana, N. Kille, L. Clarisse, I. De Smedt, C. Lerot, H. Finkenzeller, F. Hendrick, T. K. Koenig, C. F. Lee, C. Knote, H. Yu, and M. Van Roozendael: Global nitrous acid emissions and levels of regional oxidants enhanced by wildfires, Nat. Geosci., 13, 681-686 (2020). https://doi.org/10.1038/s41561-020-0637-7

 

Branden boven Los Angeles op 9 januari 2025
Branden boven Los Angeles op 9 januari 2025
TROPOMI HONO-resultaten voor branden boven Los Angeles
Voorbeeld van TROPOMI HONO-resultaten voor de recente branden boven Los Angeles op 9 januari 2025. Het onderliggende beeld is afkomstig van de NOAA-20 VIIRS sensor.