Co oznaczają pomiary in-situ? Sprawdzamy atmosferę „na miejscu”
Jak naukowcy badają to, co znajduje się w powietrzu? Jednym ze sposobów są pomiary in-situ, czyli pomiary wykonywane bezpośrednio w badanym środowisku. W ACTRIS-PL wykorzystujemy je przede wszystkim do szczegółowego badania aerozoli atmosferycznych.
Atmosfera jest nieustannie zmienna. W powietrzu znajdują się między innymi gazy, para wodna oraz drobne cząstki, czyli aerozole atmosferyczne. Ich ilość, wielkość, właściwości optyczne czy skład chemiczny mogą zmieniać się w zależności od miejsca i warunków atmosferycznych.
Żeby dobrze poznać te zmiany, potrzebne są odpowiednie pomiary. Jedną z podstawowych metod wykorzystywanych w ramach infrastruktury ACTRIS są pomiary in-situ.
Co właściwie oznacza „in-situ”?
In-situ dosłownie oznacza „na miejscu”. W przypadku badań atmosfery chodzi więc o pomiar powietrza bezpośrednio w miejscu, w którym się ono znajduje, a nie o obserwowanie go wyłącznie z większej odległości.
Jak wygląda to w praktyce?
Powietrze jest pobierane przez specjalnie zaprojektowaną czerpnię, a następnie transportowane do odpowiedniego instrumentu pomiarowego. W jego wnętrzu analizowane są wybrane właściwości znajdujących się w powietrzu cząstek.
Dzięki temu naukowcy mogą uzyskać szczegółowe informacje o tym, jakie właściwości ma aerozol obecny w atmosferze w danym miejscu i czasie.
Co mierzymy w ACTRIS-PL?
W ramach ACTRIS-PL pomiary in-situ koncentrują się obecnie w Polsce przede wszystkim na aerozolach atmosferycznych.
To bardzo małe cząstki unoszące się w powietrzu. Mogą mieć różne rozmiary i pochodzenie, a ich obecność wpływa między innymi na właściwości optyczne atmosfery.
Podczas pomiarów in-situ określamy m.in.:
- rozkład wielkości cząstek – w zakresie od około 10 nm do 10 µm,
- współczynnik rozpraszania światła – dla różnych długości fali i kątów rozpraszania,
- współczynnik absorpcji światła – również dla różnych długości fali.
To właśnie dzięki takim pomiarom można nie tylko określić, ile i jak dużych cząstek znajduje się w powietrzu, ale także sprawdzić, jak oddziałują one ze światłem.
Dlaczego wielkość cząstek ma znaczenie?
Aerozol nie jest jednorodny – cząstki występują w bardzo szerokim zakresie rozmiarów. Od ich wielkości zależą między innymi ich właściwości fizyczne i sposób oddziaływania z promieniowaniem.
Dlatego samo stwierdzenie, że „w powietrzu jest aerozol”, nie daje jeszcze pełnego obrazu sytuacji. Istotne jest również to, jakie cząstki tworzą ten aerozol.
Nie tylko pomiar – analizujemy również skład chemiczny
Pomiary in-situ pozwalają określić właściwości fizyczne i optyczne aerozolu, ale w ACTRIS-PL prowadzone są również analizy chemiczne cząstek.
W tym celu aerozol może być zbierany na specjalnych filtrach, które następnie poddawane są analizom laboratoryjnym. Pozwala to określić jego skład chemiczny i uzyskać dodatkowe informacje o charakterze badanych cząstek.
Połączenie pomiarów wykonywanych bezpośrednio w atmosferze z analizami laboratoryjnymi daje więc bardziej kompletny obraz badanego aerozolu.
Dane dostępne online
Jedną z ważnych cech pomiarów prowadzonych w ramach ACTRIS jest ich wykorzystanie nie tylko przez zespoły prowadzące badania. Dane pomiarowe są udostępniane online, dzięki czemu mogą być wykorzystywane również przez innych naukowców.
Wyniki pomiarów in-situ są dostępne na portalu EBAS, gdzie trafiają w praktyce około godziny po wykonaniu pomiaru.
Sprawdź dane ACTRIS w portalu EBAS
In-situ to nie jedyny sposób obserwowania atmosfery
Pomiary wykonywane „na miejscu” są jednym z dwóch podstawowych podejść wykorzystywanych w ACTRIS. Drugim są pomiary zdalne (teledetekcyjne), które pozwalają badać atmosferę z wykorzystaniem instrumentów obserwujących ją z pewnej odległości.
Obie metody dostarczają innych informacji i mogą się wzajemnie uzupełniać.
W kolejnym artykule z naszego cyklu wyjaśnimy, czym są pomiary zdalne i jak dzięki nim naukowcy mogą obserwować atmosferę bez bezpośredniego pobierania powietrza.
