NILUs aerosolmålinger

Mange av NILU-instrumentene her på Troll brukes til å undersøke aerosoler, det vil si svært små partikler som svever i lufta. Aerosoler spiller en viktig rolle for klimaet på mange områder så det er interessant å kjenne til aerosolsammensetningen i atmosfæren.

Spesielle hendelser, ikke minst fra menneskelig aktivitet, kan føre til typiske aerosolsammensetninger som er gjenkjennelige i målinger gjort på Troll. Sammenlignet med andre kontinenter har Antarktis svært lite lokal forurensing så forekomster av aerosoler som ikke “hører hjemme” her forteller oss derfor om hvordan luftbåren forurensing kan spre seg fra fjerne strøk og hit til Troll.

Vinteren 2007 ble det målt en sterk forekomst av aerosoler med en sammensetning typisk for brent biomasse [1].  Dette kunne ikke stamme fra lokal forurensing, noe som både vindretning og aerosolsammensetning indikerte.  En værsimulering ble kjørt i revers for å undersøke hvilke områder aerosolene kunne komme fra.  Sammen med satellittmålinger viste simuleringene at kilden sannsynligvis var skogbranner i Brazil, 11-12 dager før målingene på Troll.  Dette var første gang det ble påvist langtransport av partikler fra tropiske områder til Antarktis på vinterstid.  Den vanlige oppfatningen er at den  polare vortexen jeg skrev om i innlegget om BAS hindrer partikkeltransport inn på kontinentet vinterstid.

Referanser:

[1] M. Fiebig, C. R. Lunder og A Stohl: Tracing biomass burning aerosol from South America to Troll Research Station, Antarctica, Geophysical Research Letters, Vol. 36, july 2009

DMPS


DMPS-instrument

DMPS (Differential Mobility Particle Sizer) er et instrument som undersøker partiklenes størrelse. Partikler i prøvelufta gis en elektrisk ladning og sendes inn i et kammer med et kraftig elektrisk felt. Feltet fører til at partikkelstrømmen bøyes av. Partiklenes bane gjennom feltet avhenger både av partikkelstørrelse og feltstyrke. Det elektriske feltet kan derfor settes opp slik at bare partikler av en gitt størrelse treffer den lille utgangen av kammeret. Disse utvalgte partiklene sendes deretter videre til en enhet kalt CPC (Condensation Particle Counter). Her vil butanoldamp kondensere på partiklene slik at de kan detekteres og telles av en laser. Ved å variere det elektriske feltet vil man kunne få ut en fordeling av aerosolenes størrelse i prøvelufta.  Denne fordelingen kan brukes til å gjenkjenne kilden.


Fordeling av partikkelstørrelse fra 10nm til 1um, målt av DMPS over to forskjellige “sveip”

Nephelometer


Nephelometer

Nephelometeret er et annet partikkelinstrument som ser på luftens evne til å spre lys.  Prøvelufta sendes inn i et kammer og blir belyst av en lampe.  Tre lyssensorer (rød, grønn og blå) sitter på tvers av strålen fra lampa slik at disse bare fanger opp lyset som har blitt spredd av prøvelufta.  Det er partikler i lufta som sprer lyset.  Partikler med forskjellig størrelse vil spre lys i forskjellige bølgelengder forskjellig.  Tre sensorer gir derfor mulighet til å si noe om partikkelstørrelse i tillegg til mengden partikler.

Sotmeter


Sotmeter

NILU har også et sotmeter som undersøker sotmengden i lufta. Prøveluft presses gjennom et filter hvor sotpartikler fester seg. En lyskilde gjennomlyser filteret, både der prøvelufta har avsatt partikler og et rent område slik at forskjellen i gjennomlysning kan måles. Når sotinnholdet i lufta øker vil filteret bli mørkere og slippe gjennom mindre lys. Dette måles og registreres kontinuerlig.

PFR og himmelkamera


PFR montert på en soltracker

Mens de andre partikkelinstrumentene undersøker aerosoler i prøveluft tatt i stasjonshøyde så er PFR (Precision-Filter-Radiometer) et instrument som ser på partikkelinnhold i høyere lag av atmosfæren. Instrumentet er til enhver tid rettet mot sola og måler solstråling ved fire forskjellige bølgelengder. Solas stråling er noenlunde konstant så målte variasjoner kommer av aerosoler i lufta som sprer og absorberer noe av sollyset.  PFR minner derfor om nephelometeret i virkemåte.  Når aerosolinnholdet i atmosfæren øker vil vi se det direkte som mindre utslag på PFR-målingene. Skyer foran sola påvirker selvsagt resultatet så et himmelkamera tar bilder av hele himmelen hvert tiende minutt. Disse bildene brukes så under tolkningen av data fra PFR-instrumentet.


Himmelkamera og et typisk bilde av himmelen