A légkör ózontartalmának mérése a MetOp műholdról

A Déli-sark körüli ózonréteg 2007 szeptemberében-októberében újra erősen elvékonyodott.

A légköri ózon mennyiségét többféle műholdról is mérik. Ezek egyike az európai meteorológiai műholdakat üzemeltető szervezet, az EUMETSAT új generációs napszinkron műholdja, a MetOp. Ez Európa első napszinkron meteorológiai műholdja. (A napszinkron holdak a Föld felszínéhez képest úgy mozognak, hogy a pálya mindig ugyanabban a helyi időben metszi az Egyenlítő síkját. Az Egyenlítőn kívüli helyek felett is közel azonos helyi időben haladnak el.) A MetOp közös rendszert alkot az amerikai NOAA műholdakkal, de azoknál több műszerrel szerelték fel.

A MetOp műszereinek egyike a GOME-2 (Global Ozone Monitoring Experiment, globális ózonmegfigyelő műszer). Az EUMETSAT az új generációs műholdak (METEOSAT és MetOp) adatainak egységes, magas színvonalú feldolgozására nemzetközi munkacsoportokat, ún. SAF-okat (Satellite Application Facility, műhold alkalmazás munkacsoport) hozott létre. Ezek egyike az ún. Ózon és Levegőkémia Megfigyelési SAF, röviden Ózon SAF. Az Ózon SAF többféle légköri nyomgáz mennyiségét származtatja a MetOp adatokból, az ózonnak a függőleges profilját is (nemcsak a horizontális, hanem vertikális eloszlást is). Jelen írásunkban az ózon össz-mennyiségének méréséről, számításáról lesz szó.

A GOME műszer elődje már egyéb kutatási, fejlesztési műholdakon is mért, így a kutatóknak már voltak tapasztalatai. A MetOp műhold GOME-2 adatait a németországi Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, Német Repülési és Űrkutatási Központ) intézeteiben értékelik ki.

A GOME-2 műszer mérési elve dióhéjban

A GOME-2 műszer adataiból a légköri nyomgázok mennyisége származtatható: több nyomgáz függőlegesen integrált összmennyisége, valamint az ózon profilja is (az ózonkoncentráció függőleges eloszlása). A GOME műszer egy spektrométer, amely a Föld-légkör rendszer által visszavert napsugárzást méri, az ultraibolya (UV) és a látható tartományban, négy csatornában. A közvetlen napsugárzást is méri. A kettő különbsége jellemző a légkör összetételére. A légköri nyomgázok elnyelése befolyásolja a két irányból érkező sugárzás különbségét.

A GOME-2 műszer sematikus mérési elve

Az alábbi ábrán két színképet (spektrumot) láthatunk: a közvetlent és a légkörön keresztülit. A kettő különbségéből lehet számítani az elnyelő gázokat. Az ábra feltünteti, hogy a spektrum egyes részein mely nyomgázok nyelnek el: ezeket lehet elvileg mérni az UV és látható tartományban. A GOME műszer nem méri ilyen felbontásban a spektrumot: négy szélesebb tartományban mér, amelyeket az ábrán különböző színekkel jelöltek. A példa spektrumokat a MetOp műhold egy másik műszere (IASI) határozta meg.

Példa a légkör külső határára érkező és a Föld-légkör rendszer által visszavert spektrumokra az UV és látható tartományban. A GOME-2 műszer négy széles tartományban mér, amelyeket különböző színekben jelöltek be az ábrán. A gázok elnyelési sávjait is feltünteti az ábra.

Ezek az adatok az éghajlat megfigyelésében, a levegőkémiában, az ózonciklus megfigyelésében és a sugárzás-háztartási számításokban fontosak. Az adatok segítséget nyújtanak a káros UV sugárzás megfigyelésében és előrejelzésében, valamint a vulkáni gázfelhők figyelésében és áthelyeződésük előrejelzésében is. Az ózon-információk azért is hasznosak, mert segítségükkel a sztratoszférikus szél számítható, amit a numerikus időjárás-előrejelzési modellekbe asszimilálnak.

Az antarktiszi ózonlyuk 2007 októberében

A DLR munkatársai a GOME-2-ről jött adatokat egy felsőlégköri (meteorológiai, fizikai, levegőkémiai) folyamatokat leíró numerikus modell (programrendszer) futtatásánál, mind folyamatos bemenő adatokat használják. Az ózonréteg eloszlásának napi alakulásában a levegőkémiai folyamatokon kívül a sztratoszférikus légmozgások is meghatározó szerepet játszanak. A modellszámítás eredményül többek között egy simított ózonmezőt ad, jellemzi az ózonréteg változásait, és ami még fontosabb, lehetővé teszi az ózoneloszlás előrejelzését is.

Az 1. ábrán az össz-ózontartalom egy nap alatt gyűjtött értékeit láthatjuk, nevezetesen a 2007. október 3-án mért műholdas adatokból számolt értékeket.

A 2. ábrán a modellszámítás eredményét láthatjuk, ugyanarra a napra az össz-ózontartalmat a Déli-sark irányából nézve. Naponta frissített GOME-2 ózon animációk találhatók a GOME-2 Ozone Forecast and Near-Real-Time Service honlapon.

A bioszférát védő ózonréteg vékonyodását a légkörbe bocsátott CFC vegyületek (halogénezett szénhidrogének) okozzak. Az ózonmennyiség csökkenése, ami a sarkvidéki területek felett a legjelentősebb, különösen kritikus az UV sugárzás megerősödése miatt. Ez komolyan veszélyezteti az emberi egészséget és az egész élővilágot. Az elmúlt 20 évben az ózonbontó vegyületek kibocsátása számottevően mérséklődött. 2007 szeptemberében azonban a DRL munkatársai az Antarktisz fölötti ózoncsökkenés javuló tendenciájának megtorpanását észlelték. Ezt azonban a déli poláris sztratoszféra szokatlan áramlási viszonyai okozták. A dél-atlanti térség és Dél-Amerika felett helyileg csökkent az ózon mennyisége, míg Ausztrália felett növekedett az ózonréteg vastagsága. 2007-ben szeptember végen volt a legvékonyabb az ózonréteg: 220 Dobson-egységet mértek, csupán feleakkorát, mint Európában. Ezt az egységet az ózontartalom jellemzésére használják, különösen a sztratoszférikus ózon jellemzésére. Az ózon vastagságának globális átlaga 300 Dobson-egység.

Putsay Mária
Országos Meteorológiai Szolgálat

Köszönet illeti Haszpra Lászlót az ózonréteggel kapcsolatos szaktanácsokért.

Kapcsolódó cikkek:
Visszavonult ózonmérő rendszer
Rekordnagyságú ózonhiány a Déli-sarkvidék felett
Végre pályán a MetOp-A
Az új Meteosat műholdak magyarországi használata – 2. (befejező) rész

Kapcsolódó linkek:
A MetOp-A műhold az Antarktisz feletti ózonlyukat vizsgálta (DLR)