Aerosolen Voortgezet onderwijs | 2e fase
Welkom bij GLOBE Welkom bij het GLOBE programma. Door mee te doen met GLOBE, maak je onderdeel uit van een internationaal netwerk van duizenden scholen in meer dan 100 landen overal ter wereld. GLOBE is in 1995 opgezet door voormalig vicepresident en Nobelprijswinnaar Al Gore. Kort gezegd staat GLOBE voor:
Global Learning and Observations to Benefit the Environment Al de deelnemende scholieren verzamelen gegevens over het milieu die vervolgens door wetenschappers en leerlingen overal ter wereld gebruikt worden. In Nederland werken bijvoorbeeld wetenschappers van het KNMI en Wageningen Universiteit samen met GLOBE. Het is zelfs zo dat Nederlands leerlingen onderzoek heeft geresulteerd in publicaties in wetenschappelijke vakbladen. Een van de doelen van GLOBE is dan ook om de denkkracht van leerlingen in te zetten voor wetenschappelijk onderzoek. Jullie als leerlingen Nederlandse leerlingen
kijken fris tegen de problematiek aan en kunnen zo met vernieuwende
presenteren eigen klimaat
denkbeelden komen. Een uitdaging!
onderzoek op de GLOBE Learning Expedition in Zuid-Afrika (juni
Op de internationale website van GLOBE (www.globe.gov) voeren leerlingen
2008).
overal ter wereld hun meetgegevens in, waarna die voor iedereen bruikbaar zijn. Er zijn intussen miljoenen gegevens te bekijken en te bewerken via deze website. Deze gegevens kun je bijvoorbeeld vergelijken met je eigen meetgegevens en gebruiken voor een Praktische Opdracht en/of (profiel)werkstuk. Dit zal op iedere school anders zijn. Je leerkracht bespreekt met je wat van toepassing is. Omdat er ontzettend veel gebeurt op GLOBE gebied overal ter wereld, is de website www.globe.gov op het eerste gezicht wat onoverzichtelijk. Je zult er mee moeten leren werken. Daarom is er ook een Nederlandse site opgezet: www.globenederland.nl. Hier vind je alle voor Nederlandse leerlingen en docenten belangrijke gegevens. Ook staat er uitgelegd hoe het invoeren en bekijken van data op de internationale website www.globe.gov werkt. Op de website www.globenederland.nl (ga naar Leerlingen) vind je ook links naar virtuele GLOBE ontmoetingsplekken. Voor Nederland is er bijvoorbeeld een Hyves groep en op internationaal niveau kun je met GLOBE leerlingen kennismaken via Facebook. Een leuke manier om je talen te oefenen en met leerlingen uit allerlei landen kennis te maken. Er worden vanuit GLOBE diverse bijeenkomsten in binnen en buitenland
Heb jij een leuke presentatie gemaakt? Stuur hem dan naar GLOBE. Wij plaatsen hem op de website:
www.globenederland.nl
georganiseerd waar je kennis kunt maken met wetenschappers en andere GLOBE leerlingen. Ook kun je hier je eigen meetresultaten presenteren. Zo waren er bijvoorbeeld twee Nederlandse GLOBE scholen in Zuid Afrika om hun gegevens te presenteren aan een gezelschap van 51 verschillende GLOBE nationaliteiten. Heel veel succes en plezier met je GLOBE onderzoek! Het GLOBE team Nederland
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
1
2
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Brief van de wetenschapper Hallo! Ik ben Joris de Vroom, onderzoeker bij het KNMI in De Bilt. Ik doe onderzoek naar aerosolen, dat zijn stofdeeltjes in de lucht. Het meest zichtbaar zijn aerosolen nog als aanslag van roetdeeltjes op gebouwen en standbeelden. Daarnaast hebben aerosolen ook direct te maken met ons dagelijks leven. Denk maar eens aan astmapatiënten. Wetenschappers denken dat aerosolen een belangrijke rol spelen in de klimaatveranderingen. Door weerkaatsing van licht zouden aerosolen wel eens een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan de afkoeling van de atmosfeer en daarmee het verminderen van het broeikaseffect. Toch weten we nog erg weinig van die aerosolen. Om meer te weten te komen over bronnen en verspreiding van aerosolen zijn twee Nederlandse satellieten gelanceerd met speciale meetapparatuur aan boord. De gegevens van de satellieten vertrouwen we nog niet helemaal. We meten dus voor de zekerheid ook vanaf de grond. Met een speciale zonfotometer, een eenvoudig apparaatje om de hoeveelheid aerosolen in de lucht te bepalen. Het vergelijken van gegevens van de satelliet met metingen vanaf de grond, noemen we ‘validatie’. Het is eigenlijk een soort controleren of de metingen van de satelliet wel kloppen. We proberen met jullie hulp over heel Nederland een netwerk van leerlingen met zonfotometers op te zetten. Als jullie ons willen helpen, spelen jullie een heel belangrijke rol. Je helpt wetenschappers om aerosolen beter te begrijpen en om inzicht te krijgen in bronnen en verspreiding van aerosolen. GLOBE biedt je een unieke mogelijkheid om aan echte wetenschap te werken en data te verzamelen die op geen andere wijze verkregen kunnen worden. We hebben jullie hulp dus hard nodig! Zodra je meetgegevens via www.globenederland.nl doorgeeft zijn ze bruikbaar voor mij bij het KNMI. En dat niet alleen. Ook in de rest van de wereld kunnen wetenschappers en leerlingen jullie gegevens opvragen en zo hun onderzoek uitbreiden. Andersom kunnen jullie ook kijken hoe leerlingen in de rest van de wereld hun metingen verrichten. Leerlingen die meedoen nodigen we graag uit op het KNMI zodat je ook eens een kijkje achter de schermen kunt nemen. Je ontmoet daar de echte wetenschappers. Ik zie er naar uit om met jullie samen te werken! Joris de Vroom
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
3
1.
In welke gegevens is Joris de Vroom geïnteresseerd?
2.
Wat wil hij met die gegevens onderzoeken?
3.
4.
5.
4
Wat hoopt hij uiteindelijk te kunnen voorspellen?
Waarom vindt Joris de Vroom het leuk dat jullie meedoen?
Hoe kun je de hoeveelheid aerosolen meten?
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
ACHTERGRONDINFO AEROSOLEN Aerosolen: wat, hoe, waar? De atmosfeer van de aarde bestaat niet alleen uit de gasvormige moleculen zoals stikstof en zuurstof, maar ook uit kleine deeltjes die zowel in vaste als vloeibare vorm in de lucht zweven. Deze deeltjes worden aerosolen genoemd. Aerosolen hebben een grootte van 10 nanometer tot 100 micrometer. Alle aerosolen die kleiner zijn dan 10 μm noemen we fijn stof. Dit fijn stof is weer op te delen in drie categorieën. In de onderstaande tabel wordt hiervan een overzicht gegeven. PM staat hier bij voor ‘particulate matter’ (oftewel, ‘uit deeltjes bestaande stof’).
100 μm
2,5 μm
0,1 μm
0,01 μm Elementair Koolstof
PM2,5
PM10
Fijn stof Aerosolen In de krant lees je tegenwoordig vaak over fijn stof omdat het een belangrijke invloed heeft op de gezondheid. Meer hier over lees je verderop onder het kopje aerosolen en gezondheid. Aerosolen kunnen op natuurlijk wijze ontstaan, zoals bij het condenseren en bevriezen van waterdamp, bij vulkaanuitbarstingen en stofstormen, en wanneer zeewater verstuift en verdampt. Aerosolen ontstaan ook door menselijk toedoen, bijvoorbeeld wanneer biomassa (hout, gedroogde bladeren, mest, enz.) verbrand wordt. Je kunt aerosolen niet met het blote oog zien. Daar zijn ze veel te klein voor. Wel kun je vaak de gevolgen van hun aanwezigheid zien: de lucht ziet er nevelig of zelfs vies uit. Een mooie rode lucht bij zonsopkomst of zonsondergang geeft ook aan dat er aerosolen in de lucht zijn. De verschillende typen aerosolen zijn ruwweg in vijf categorieën in te delen, namelijk: stof, roet, sulfaat, zeezout (ook wel marien aerosol genoemd) en organisch aerosol. Stof en zeezout hebben een typische diameter groter 1 µm roet, sulfaat en organisch aerosol hebben een typische diameter kleiner dan 1 µm. Aerosol concentraties zijn erg variabel in tijd en ruimte door de korte verblijftijd (ongeveer een week) in de atmosfeer en door de verschillende bronnen. De meeste aerosolen bevinden zich in de troposfeer, de onderste laag van de atmosfeer, maar sterke vulkaanuitbarstingen kunnen bij tijd en wijle aerosolen tot in de stratosfeer (de atmosfeerlaag van 15 tot 50 km hoogte) opstuwen. Leerlingen
GLOBE Aerosolen
5
Het gedrag van aerosoldeeltjes Aerosolconcentraties variëren sterk in ruimte en tijd. Aan de ene kant kennen aerosolen een seizoensgang (het weer beïnvloedt het gedrag van aerosolen), aan de andere kant zijn ze onvoorspelbaar als gevolg van sterke stofstormen (soms ligt er zand uit de Sahara op auto’s in Nederland!) en vulkaanuitbarstingen. Met name vulkanen kunnen aerosolpluimen veroorzaken die soms maandenlang rond de aarde blijven zweven. In de stratosfeer duurt het soms wel jaren voordat aerosolen daar verdwenen zijn. Kortom, aerosolen zijn zeer mobiel. Ze kunnen, voortgeblazen door de wind, oceanen en bergketens oversteken. De verbranding van biomassa kan lokale aerosolconcentraties enorm doen toenemen, soms wel zo sterk dat het lokale weer er door beïnvloed wordt. Het weer beïnvloedt dus niet alleen de aerosolen, aerosolen kunnen soms ook het weer beïnvloeden! Wanneer een vulkaan uitbarst, wordt uitgespuwd aerosol meestal eerst langs dezelfde breedtegraad rond de aarde getransporteerd. Transport in Noord/ Zuid richting vindt veel langzamer plaats. Vulkanisch aerosol kan de oorzaak zijn van een waarneembare temperatuurdaling tot op wel duizenden kilometers van de bron.
Afkoeling of opwarming? Zoals je waarschijnlijk weet is het klimaat wereldwijd op dit moment aan het opwarmen. Deze opwarming gebeurt onder invloed van broeikasgassen die de stralingsbalans van de aarde verstoren. Aerosolen hebben ook een invloed op het klimaat omdat ook zij de stralingsbalans van de atmosfeer beïnvloeden. De stralingsbalans is een begrip dat enerzijds uitdrukt hoeveel zonnestraling geabsorbeerd wordt door de atmosfeer en het aardoppervlak, en anderzijds hoeveel straling daarvan weer wordt teruggekaatst en uitgezonden. Er zijn drie verschillende eigenschappen van aerosolen van invloed op de stralingsbalans van de aarde: •
net als broeikasgassen kunnen ze infrarode straling absorberen die de aarde uitzendt.
•
Ze kunnen werken als kleine spiegeltjes voor zonlicht en weerkaatsen daarmee een deel van het zonlicht terug de ruimte in.
•
Ze kunnen werken als condensatiekernen voor wolken, wat resulteert in meer wolken en ze verhogen de reflectie van wolken voor zonlicht, zodat er meer zonlicht wordt weerkaatst de ruimte in.
Het netto resultaat van deze effecten is door de verschillende mechanismen niet precies bekend. Vandaar dat wetenschappers druk bezig zijn met onderzoek naar deze effecten. Jullie kunnen daar dus bij helpen!
6
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Aerosolen en gezondheid Aerosolen veroorzaken smog (smoke and fog), dat tot ademhalingsproblemen kan leiden. Dit probleem doet zich voor in grote steden waar veel fossiele brandstoffen worden gebruikt en dus veel aerosolen zijn. De kleine stofdeeltjes dringen diep de longen binnen en de aangehechte stoffen zoals bijvoorbeeld zware metalen, kunnen vervolgens hun negatieve werking uitoefenen. Uit de vele verschillende onderzoeken blijkt dat er voor fijn stof geen drempelwaarde geldt: iedere concentratie levert schade op voor de gezondheid. In Nederland sterven jaarlijks 2500 mensen aan de gevolgen van de huidige fijnstof concentraties in de lucht. Fijn stof hoort tot de top drie van de grootste milieuproblemen! De concentraties fijn stof die in Nederland gemeten worden, worden voor circa 70% bepaald door menselijk handelen, zowel in Nederland als daarbuiten. Het andere deel, circa 30%, is afkomstig uit natuurlijke bronnen. Het gaat met name om bodemstof en zeezoutdeeltjes.
Aerosol Optische Dikte, wat is dat precies? Optische dikte Wat een aerosol is weet je intussen. Maar wat is optische dikte? Het klinkt misschien wat abstract, maar eigenlijk ken je het wel. Want iedereen die ergens doorheen probeert te kijken, of het nu een zojuist gewassen glazen ruit, of zeewater, of een fles ketjap is, kan onmiddellijk zeggen of het medium helder is, of juist troebel. Denk bijvoorbeeld maar eens aan mist. Bij dichte mist zijn er zoveel druppeltjes in de onderste luchtlaag dat je slechts een zicht hebt van soms maar enkele meters. Wetenschappers zeggen dan dat de onderste luchtlaag optisch dik is. Een fles ketjap heeft een nog hogere optische dikte. Aan de andere kant heeft bijvoorbeeld een gewassen glazen ruit een lage optische dikte, dat wil zeggen dat je er gemakkelijk doorheen kunt kijken. De allerlaagste optische dikte (namelijk geen optische dikte of anders gezegd optische dikte 0) heeft de ruimte omdat het daar vacuüm is. Er zijn in de kosmische ruimte nauwelijks kleine deeltjes of gassen aanwezig die het licht kunnen tegenhouden, alleen planeten kunnen dat.
Aerosol Optische Dikte (AOD) Aerosol optische dikte (AOD) is een maat voor de doorzichtigheid van de atmosfeer als gevolg van aerosolen. Hoe hoger de AOD bij een zekere golflengte (kleur), hoe minder licht van een bepaalde golflengte (kleur) het aardoppervlak bereikt. Een typische AOD voor zichtbaar licht in schone lucht is ongeveer 0,1. Een uitzonderlijk heldere hemel kan een AOD van 0,05 hebben. Een zeer nevelige, vervuilde lucht kan een AOD van 0,3 of hoger hebben.
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
7
In ons project proberen we met de GLOBE zonfotometer de optische dikte van
AOD en transmissie
de hele atmosfeer te bepalen. We proberen dat niet te doen door alleen maar
AOD
te zeggen of we het helder vinden (een kwalitatieve uitspraak) of juist mistig,
0,0
100%
maar juist door middel van metingen (een kwantitatieve uitspraak).
0,1
90,5%
Een lichtdeeltje heeft een bepaalde kans om een luchtmolecuul op zijn weg
0,2
81,9%
door de atmosfeer tegen te komen. Als het lichtdeeltje zo’n molecuul
0,3
74,1%
tegenkomt, dan wordt het licht weerkaatst. In principe kan dat in alle
0,4
67,0%
richtingen zijn. Het belangrijkste is echter dat het lichtdeeltje dan niet meer
0,5
60,7%
rechtdoor reist naar de detector. Er komt minder licht bij de detector aan en
0,75
47,2%
het is dus troebeler. Hoe meer moleculen onderweg het licht kunnen
1,0
36,8%
weerkaatsen, des te troebeler de atmosfeer.
2,0
13,5%
Voor een AOD van 0.1 is de transmissie ruwweg 90%. De tabel hieronder geeft een beeld van licht dat wordt doorgelaten bij verschillende concentraties aerosolen in de atmosfeer.
Voor een AOD van 0.1 is de transmissie ruwweg 90%. De tabel hieronder geeft een beeld van licht dat wordt doorgelaten bij verschillende concentraties aerosolen in de atmosfeer.
Figuur 1: Je ziet dat iemand op de grond naar de zon kijkt. Normaal gesproken reist het licht van de zon door de luchtlaag heen en valt op de detector, in dit geval het oog. Als er heel veel lucht tussen de zon en de waarnemer zit, bijvoorbeeld wanneer de zon heel laag staat, dan zal minder licht de detector bereiken. De luchtmoleculen zijn namelijk erg goed in het verstrooien van licht. Met de volgende vergelijking kan uitgerekend worden hoeveel procent van het licht door de atmosfeer doorgelaten zou worden, als de zon recht boven ons zou staan (hetgeen voor Nederland nooit het geval is).
Transmissie (%)
= 100 ⋅
I0 = 100 ⋅ exp[− a ] I
(1)
Waarbij de a de optische dikte van de atmosfeer voorstelt bij een bepaalde golflengte. Niet schrikken van de exponent [exp], dat is gewoon het getal 2.71. Waar het om gaat is dat a deze vergelijking uitdrukt hoe de gemeten lichtintensiteit I afhangt van de intensiteit van de zon (I0 is wat de GLOBE lichtmeter zou meten als je hem buiten de atmosfeer zou brengen om het zonlicht te meten), en hoe die intensiteit afneemt naarmate de optische dikte groter is. Ga maar na, als er geen optische dikte is zoals bijvoorbeeld in de
8
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
ruimte, dus als je voor a = 0 invult, dan staat er gewoon I=I0. Aan de andere kant, als a groot is, bijvoorbeeld 1, dan zie je dat nog maar heel weinig licht wordt doorgelaten.
Waardoor wordt de optische dikte bepaald? We hebben eigenlijk alles al genoemd. De optische dikte van lucht hangt eigenlijk maar af van twee dingen: (1) de hoeveelheid moleculen tussen de detector en de zon, en (2) de effectiviteit waarmee deze moleculen het licht verstrooien. In formule geschreven:
a = N ⋅σ
(2)
Waarbij N de hoeveelheid moleculen langs de gezichtslijn voorstelt (in moleculen per vierkante cm) en σ de verstrooiingseffectiviteit per molecuul (in vierkante cm). Die verstrooiingseffectiviteit wordt dus gegeven in eenheid van oppervlakte. Hoe groter het oppervlak, hoe groter de kans dat het licht een andere kant op gekaatst wordt. Je kunt het vergelijken met het loslaten van honderden flipperkastballen zoals in de figuren hieronder.
Figuur A: Als er heel veel obstakels (hoge
Figuur B: Als er maar weinig obstakels zijn
N) zijn met een groot oppervlak (sigma)
en als deze ook nog eens heel klein zijn,
dan zullen maar weinig knikkers rechtdoor
dan zullen bijna alle knikkers rechtdoor
rollen.
rollen.
Nu is het zo dat het groene en rode licht niet alleen worden uitgedoofd door lucht, zoals we tot nu toe hebben beschreven, maar ook door aerosolen en door ozon. Meer informatie vind je op www.globenederland.nl
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
9
METEN VAN AEROSOLEN In bovenstaande tekst heb je de achtergronden van het aerosolen onderzoek kunnen lezen. Nu wordt het tijd om zelf metingen te gaan doen. Omdat binnen GLOBE wereldwijd zo’n 17.000 scholen in meer dan 100 landen meedoen, zul je begrijpen dat de metingen door iedereen steeds op dezelfde manier gedaan moeten worden, zodat ze internationaal met elkaar vergelijkbaar zijn. Vanuit het internationale GLOBE programma zijn er daarom
protocollen opgesteld waarin precies staat hoe en wanneer een meting gedaan moet worden. Er is echter een aantal weersverschijnselen dat invloed kan hebben op jouw aerosolen metingen. Tegelijkertijd met de aerosolen metingen moet je dus ook deze weersverschijnselen meten: •
wolkentype
•
condensstrepen
•
wolkbedekking
•
luchttemperatuur
•
luchtvochtigheid
•
luchtdruk
Hieronder volgt per weersverschijnsel wat achtergrond informatie. Hierin staat onder andere vermeld waarom dit weersverschijnsel invloed heeft op de aerosolen metingen. Het aerosolenprotocol en het dataformulier (voor het invullen van de waarnemingen) ontvang je van je leerkracht. Nadat de metingen zijn uitgevoerd en genoteerd op het dataformulier, ga je ze invoeren in de internationale database, zodat ze voor leerlingen en wetenschappers overal ter wereld te gebruiken zijn voor wetenschappelijk onderzoek. Het formulier ‘invoeren data op www.globe.gov’ krijg je van je docent of je kunt het downloaden van de website www.globenederland.nl.
Wat gebeurt er met jullie waarnemingen? Nadat jullie metingen zijn ingevoerd in de internationale GLOBE database zijn ze beschikbaar voor leerlingen en wetenschappers overal ter wereld. In het verleden zijn er al verschillende publicaties verschenen in wetenschappelijke bladen over onderzoek gedaan door GLOBE scholen. Aerosolen onderzoek dat Nederlandse scholieren deden samen met het KNMI werd bijvoorbeeld gepubliceerd in een voor wetenschappers bekend blad: The Journal of Geophysical Science.
10
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Achtergrondinfo Meting aerosolen Doel Een zonfotometer is een instrument dat de intensiteit van het zonlicht bij een of meer specifieke golflengtes (kleuren) meet. Elk kanaal geeft de AOD bij de bijbehorende kleur. Naast de doorzichtigheid van de atmosfeer als gevolg van de aerosolen is het ook belangrijk te weten wat de grootteverdeling is van de aanwezige aerosolen. De grootteverdeling zegt iets over de bron van de aerosoldeeltjes. Stofdeeltjes zijn bijvoorbeeld veel groter dan rookdeeltjes en deeltjes die ontstaan zijn door luchtvervuiling. Hoe kleiner de aerosoldeeltjes, des te sterker de AOD afhangt van de golflengte van het licht dat gemeten wordt. De AOD bij één kleur geeft echter geen informatie over de grootteverdeling van de aerosolen. Wanneer de meetgegevens van meerdere kanalen gecombineerd worden, kan wel iets over de grootteverdeling van aerosolen afgeleid worden. Met behulp van de zonfotometer (die het licht meet bij twee verschillende golflengtes) kan stof van rook en andere aerosolbronnen onderscheiden worden.
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
11
Achtergrondinfo Wolkentype Doel Het wolkentype is van belang voor klimaatstudies en wordt in verband gebracht met neerslag en luchttemperatuur. Het doel van deze meting is het vaststellen van de verschillende typen wolken in de atmosfeer op een bepaald moment. Op de website www.globenederland.nl is een link naar een wolkenquiz om wolken te leren herkennen!
Relatie met aerosolen meting? Zonfotometer metingen kunnen alleen goed geïnterpreteerd worden als de zon niet wordt bedekt door wolken, hoe dun ze ook mogen zijn. Dit nagaan lijkt eenvoudiger dan het is. Lage en middelhoge wolken zijn makkelijk te ontdekken, maar hoge cirrus wolken kunnen een probleem geven. Deze wolken zijn vaak dun en lijken nauwelijks of geen zonlicht tegen te houden. Echter, zelfs als de cirrus wolken onzichtbaar zijn voor het blote oog kunnen ze de zonfotometer metingen (sterk) beïnvloeden. Daarom moet je op het dataformulier aerosolen aangeven als je tijdens of rond de meting cirrus
Op de GLOBE wolkenkaart zijn
wolken hebt gezien.
wolken ingedeeld naar hoogte en type.
Achtergrond Typen wolken geven ons belangrijke informatie over de verticale bewegingen in de atmosfeer op verschillende hoogten. Aan wolken kun je zien of er weersverandering op komst is. Door goed op wolken te letten kun je zelf een weersverwachting maken.
Wolken worden ingedeeld in lage, middelhoge en hoge bewolking. In Nederland komen wolken voor tot een hoogte van 13,5 kilometer. In de tropen tot wel 18 kilometer!
12
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Achtergrondinfo Condensstrepen Doel Meten van het aantal van drie verschillende types condensstrepen.
Relatie met aerosolen meting? De strepen kunnen zonlicht tegenhouden.
Achtergrond Condensstrepen in de lucht zijn lijnvormige wolken die vliegtuigen soms achterlaten in de lucht. Het is dus geen rook van een vliegtuig. De strepen kunnen zich door de wind verspreiden over een deel van de lucht.
Types condensstreep: Blijft niet hangen (short-lived)
Blijft op een plek hangen (persistent)
Blijft verspreid hangen (persistent)
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
13
Achtergrondinfo Wolkbedekking en luchtwaarnemingen Doel Het vaststellen van de hoeveelheid wolken op de meetlocatie. Wolken zorgen voor transport van water en zijn dus een belangrijke schakel in de waterkringloop. De hoeveelheid wolken staat in verband met neerslag en luchttemperatuur. Het vaststellen van de luchtkleur en helderheid van de lucht.
Relatie met aerosolen meting? Zonfotometer metingen kunnen alleen goed geïnterpreteerd worden als de zon niet wordt bedekt door wolken, hoe dun ze ook mogen zijn. Dit betekent niet dat de hele lucht wolkenvrij moet zijn, maar alleen dat er geen wolken voor of heel dichtbij de zon mogen zijn. Een helder blauwe hemel is een teken voor een lage aerosol optische dichtheid. Als de aerosol concentraties verhogen dan kleurt de hemel lichter blauw. De hemel is dan wat witter van kleur. Op sommige plaatsen, vooral in en rond steden kan de hemel ook meer geel- of bruinachtig gekleurd zijn. Dit wordt veroorzaakt door luchtvervuiling, ook wel smog genoemd.
Achtergrond Iedereen is zich bewust van wolken, niet iedereen is zich bewust hoe groot de invloed van wolken is op weer en klimaat. Wolken spelen een complexe rol in het klimaatsysteem. Er valt niet alleen neerslag uit, ze bepalen ook de hoeveelheid energie van de zon die het aardoppervlak bereikt, ze houden warmte van het aardoppervlak en de lagere luchtlagen vast. Op elk willekeurig moment ligt ongeveer de helft van de aarde in de schaduw van wolken. Wolken reflecteren zonlicht dat de aarde dan niet meer bereikt en zo zorgen ze ervoor dat de aarde een beetje koeler is dan als er geen wolken zouden zijn. Op hetzelfde moment houden wolken warmte van het aardoppervlak vast en laten een deel van deze warmte weer los waardoor het op de grond terechtkomt. Satellietmetingen aan wolken wijzen uit dat het effect van koeling groter is dan het effect van het vasthouden van warmte. Wetenschappers hebben berekend dat als er geen wolken gevormd zouden worden, de temperatuur op aarde gemiddeld bijna 30°C hoger zou zijn.
14
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Achtergrondinfo Luchttemperatuur Doel Het meten van de luchttemperatuur op de meetlocatie. Voor het bestuderen van het klimaat en mondiale milieusystemen zijn nauwkeurige, lange termijn gegevens nodig.
Relatie met aerosolen meting? De elektronen in je GLOBE zonfotometer, en vooral de LED detectoren, zijn temperatuur gevoelig. Dit betekent dat - als de zonfotometer warmer en kouder wordt - de uitkomst van je meting bij een gelijke intensiteit van het zonlicht toch zal veranderen. Daarom is het belangrijk dat je de zonfotometer zoveel mogelijk op kamertemperatuur houdt. Om het wetenschapsteam te kunnen waarschuwen voor mogelijke problemen met temperatuur wordt gevraagd ook de luchttemperatuur te meten en door te geven. Als je de aerosolmeting tegelijkertijd met de weermetingen verricht, kun je die huidige temperatuur gebruiken. Zo niet, dan moet je de luchttemperatuur nog een keer apart meten, zonder de min – max te verzetten. Hiervoor kun je ook een andere thermometer gebruiken, zolang deze niet in het directe zonlicht hangt. Hui dige temperatuur 18 ºC,
Achtergrond Wetenschappers die het klimaat bestuderen zijn zeer geïnteresseerd in de temperatuursverandering op verschillende breedtegraden. En of het op alle
Max. temperatuur
breedtegraden op dezelfde manier verandert. De meeste computermodellen
28 ºC,
van het klimaat op aarde verwachten dat de temperaturen aan de polen sterker zullen stijgen dan de temperaturen in de tropen (hoewel de
Min. temperatuur
poolgebieden altijd kouder zullen blijven dan de tropen).
15 ºC. Samen hebben temperatuur en neerslag een grote invloed op typen planten en dieren die in een bepaald gebied leven en zelfs op welke soort bodem er gevormd wordt. De GLOBE metingen die leerlingen doen zijn interessant voor wetenschappers die weer, klimaat, vegetatie, biologie, hydrologie en bodem bestuderen.
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
15
Achtergrondinfo Luchtvochtigheid Doel Meten van de relatieve luchtvochtigheid Dit is de hoeveelheid waterdamp in de lucht, vergeleken met lucht die helemaal verzadigd is met waterdamp (luchtvochtigheid 100%).
Relatie met aerosolenmeting? Een moeilijke situatie komt voor in typisch zomerweer, vooral in en rond stedelijke gebieden. Zeer heiige luchten en een hoge luchtvochtigheid maken het vaak lastig om de randen van wolken te kunnen onderscheiden. Zulke omstandigheden kunnen relatief hoge waarden van aerosol optische dichtheid produceren (waarden hoger dan 0,3 – 0,5 AOD), die niet het juiste name de luchtvochtigheid, worden beschreven en gerapporteerd als je gaat meten.
Digitale Hygrometer
Achtergrond Als de lucht verzadigd is beginnen zich waterdruppeltjes te vormen zoals mist of wolken. Door de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer te meten kun je zeggen dat het klimaat op de meetlocatie droog of vochtig is. Zonder waterdamp kunnen geen wolken worden gevormd. Waterdamp komt in de lucht door verdamping van oppervlaktewater, grondwater en transpiratie uit planten. Temperatuur is gerelateerd aan de relatieve luchtvochtigheid omdat deze afhankelijk is van de temperatuur. Hoe hoger de temperatuur, hoe meer verdamping en hoe groter de hoeveelheid water in de lucht. Hoe meer water de lucht bevat hoe moeilijker het is om de lucht te verwarmen of af te koelen. Slinger Psychrometer (speciaal soort hygrometer)
16
GLOBE Aerosolen
Leerlingen
Achtergrondinfo Luchtdruk Doel Het meten van de luchtdruk op de meetlocatie.
Relatie met aerosolen meting? De optische dikte van licht wordt bepaald door de hoeveelheid lucht waar het licht doorheen reist tussen de zon en de detector. Bij een hogere luchtdruk zijn er meer moleculen loodrecht boven de waarnemer. Zie verder ook de formules in de bijlage ‘zelf aerosol optische dikte berekenen’. De barometer
Achtergrond Als de lucht warm is stijgt ze op. Als er geen aanvoer van andere lucht is dan daalt de luchtdruk aan het aardoppervlak. De luchtdruk neemt dus af en er ontstaat een lage drukgebied. In een lage drukgebied is het weer slecht en de kans op regen groot. In de bergen is de luchtdruk altijd lager. Dit heeft een andere oorzaak. Hoe dichter bij het aardoppervlak hoe groter de luchtdruk, omdat meer lucht (massa), druk uitoefent. Hoe hoger je een berg op wandelt of in een vliegtuig vliegt, hoe minder lucht er nog boven je zit, hoe lager de luchtdruk en dat voel je in je oren. Dit is de reden dat je in de GLOBE database moet aanvinken of het luchtdruk op zeeniveau is of luchtdruk op meetlocatie. In ons platte Nederland maakt dit niet heel veel uit, maar aangezien er meer dan 100 (ook hoogliggende landen) mee doen aan GLOBE is het toch een belangrijk aandachtspunt.
Leerlingen
GLOBE Aerosolen
17
