Nieuwe tijdreeksen van precursoren van ozon- en aerosolen geschikt voor klimaatstudies

2023-2024
Als onderdeel van ESA’s Climate Change Initiative-programma, heeft het BIRA de leiding over een nieuw project met als doel het ontwikkelen van geharmoniseerde datareeksen over langere tijd van 6 atmosferische spoorgassen (NO2, HCHO, SO2, CHOCHO, CO en NH3). Deze spoorgassen zijn precursoren van de essentiële klimaatvariabelen (EKV) ozon en aerosolen.

De ontwikkeling van de producten HCHO, SO2 en CHOCHO alsook het geheel van validatie-activiteiten vallen onder de verantwoordelijkheid van het BIRA. Ons troposferisch modelleringsteam voert ook een grondige evaluatie uit, waaruit blijkt hoe waardevol de nieuwe data is voor klimaatstudies.

Body text

ESA Climate Change Initiative (CCI) voor essentiële klimaatvariabelen (EKV) aerosolen en ozon.

Troposferisch ozon (O3) wordt op een niet-lineaire wijze beïnvloed door emissies aan het aardoppervlak van koolstof monoxide (CO), vluchtige organische stoffen en stikstofoxiden (NOx).

Als onderdeel van zijn ‘Climate Change Inititiative’ (CCI)-programma heeft ESA onlangs een project gestart, gecoördineerd door het BIRA met als doel het genereren van robuuste lange termijn datareeksen van kortlevende atmosferische gassen, zijnde precursoren van ozon en aerosolen.

De focus lig op zes stoffen:

  • NO2
  • HCHO
  • SO2 
  • CHOCHO
  • CO
  • NH3

Door data van verschillende satellietmissies te integreren, waaronder GOME, SCIAMACHY, OMI en TROPOMI, konden consistente datareeksen van HCHO en NO2 geproduceerd worden van meer dan twee decennia lang. Grote verbeteringen aan het retrievalalgoritme hebben de nauwkeurigheid, precisie en de lange termijnstabiliteit van de datasets sterk verbeterd.

Validatie ten opzichte van meetinstrumenten aan de grond van FTIR en MAX-DOAS geven de gereduceerde bias in de observaties van HCHO-waarnemingen weer, wat resulteert in betrouwbaardere gegevens voor klimaatmonitoring en trendanalyse.

Trendanalyse over een periode van 15 jaar

Figuren 1 en 2 geven de trendanalyses weer, die gebaseerd zijn op de recent geproduceerde HCHO en NO2 CCI klimaatdatareeksen die verkregen zijn uit metingen van OMI en TROPOMI. 

Average column HCHO (2005-2023)
Formaldehyde (HCHO) data zijn ontwikkeld als onderdeel van het ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. Gemiddelde kolommen [1015molec.cm-2] verkregen van OMI en TROPOMI weergegeven voor HCHO (2005-2023).
HCHO trend
Corresponderende trends [1015molec.cm-2yr-1]

De opvallendste regionale trends zijn zichtbaar in Zuid-Azië — vooral India — waar HCHO het sterkst toeneemt. Ook in Centraal-Afrika, delen van Centraal-Brazilië en Noord-Australië worden stijgende trends waargenomen. Daarentegen zijn de HCHO-niveaus afgenomen in het zuidoosten van de Verenigde Staten, Europa, Oost-Azië en Zuid-Australië.

Voor NO worden dalende trends waargenomen in West- en Zuid-Europa, Noord-Amerika, Japan en Indonesië. Sommige regio’s in China tonen ook een afname, maar in andere gebieden blijven de NO-trends oplopen. India, Zuidoost-Azië en delen van het Midden-Oosten vertonen stijgende NO-trends.

NO2 average column
Stikstof dioxide (NO2) data ontwikkeld als onderdeel van het ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. De gemiddelde kolommen voor NO2 [1015molec.cm-2] verkregen van OMI en TROPOMI zijn weergegeven (2005-2021).
NO2 trend
Corresponderende trends [1015molec.cm-2yr-1]

De waargenomen afname van de oppervlakte-ozon over het noordoosten van de Verenigde Staten en Europa is het gevolg van de gelijktijdige reductie van NO en HCHO, als resultaat van effectieve beleidsmaatregelen ter bestrijding van luchtverontreiniging in de afgelopen twee decennia [Elshorbany et al., 2024; Fadnavis et al., 2024].

De CCI-gegevens worden geleverd in gebruiksvriendelijke formaten die de downloadefficiëntie optimaliseren, waardoor ze toegankelijk zijn zonder dat grote bestanden hoeven te worden overgedragen. Deze gestroomlijnde distributie verhoogt de bruikbaarheid en maakt deze cruciale klimaatdatabases breed beschikbaar voor klimaat- en atmosferisch onderzoek.

 

Links

Referenties

  • Elshorbany, Y., Ziemke, J., Strode, S., Petetin, H., Miyazaki, K., De Smedt, I., Pickering, K., Seguel, R., Worden, H., Emmerichs, T., Taraborrelli, D., Cazorla, M., Fadnavis, S., Buchholz, R., Gaubert, B., Rojas, N., Nogueira, T., Salameh, T., and Huang, M.: Tropospheric Ozone Precursors: Global and Regional Distributions, Trends and Variability, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-720, 2024.
     
  • Fadnavis, S., Elshorbany, Y., Ziemke, J., Barret, B., Rap, A., Chandran, P. R. S., Pope, R., Sagar, V., Taraborrelli, D., Le Flochmoen, E., Cuesta, J., Wespes, C., Boersma, F., Glissenaar, I., De Smedt, I., Van Roozendael, M., Petetin, H., and Anglou, I.: Influence of nitrogen oxides and volatile organic compounds emission changes on tropospheric ozone variability, trends and radiative effect, EGUsphere [preprint], https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-3050, 2024.

 

Figure 2 body text

Figure 2 caption (legend)

Formaldehyde (HCHO) data ontwikkeld als onderdeel van het ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. Voorbeelden van HCHO klimaatdatareeksen en bijhorende trends over India.

Figure 3 body text

Figure 3 caption (legend)

Stikstof dioxide (NO2) data ontwikkeld als onderdeel van het ESA CCI+ Precursors for Aerosol and Ozone ECV. Voorbeelden van NO2 klimaatdatareeksen en bijhorende trends over India.