Pomiary jakości powietrza w Afryce Zachodniej zapowiadają lepszą pogodę i modele klimatyczne

Partnerzy projektu, który poświęcony jest badaniu oddziaływania emisji antropogenicznych i naturalnych na skład atmosfery nad Afryką Zachodnią oraz ich wpływu na zdrowie ludzi i ekosystemu, zanalizowali powietrze nad Afryką Zachodnią za pomocą samolotów badawczych i stacji naziemnych.

„Powietrze nad regionem przybrzeżnym Afryki Zachodniej to unikatowa mieszanina rozmaitych gazów śladowych, cieczy i cząstek” – wyjaśnia profesor Peter Knippertz z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT), który jest koordynatorem projektu. „Jednocześnie w atmosferze często tworzą się wielowarstwowe pokrywy chmur, silnie oddziałując na lokalną pogodę i klimat”. Źródłem cząstek i gazów są wiatry monsunowe i sól morska z południa, wiatry znad Sahary przynoszące pył z północy, spalanie węgla drzewnego i śmieci w miastach regionu oraz elektrownie, statki, platformy wiertnicze i przestarzałe silniki.

Afryka Zachodnia to region, który dynamicznie się urbanizuje i odnotowuje jeden z najszybszych przyrostów liczby mieszkańców na Ziemi. Obok gwałtownego rozwoju miast, nieregulowane wylesianie w wielu krajach regionu ma jak ustalono wysoce szkodliwy wpływ zarówno na pogodę, jak i na ogólną jakość powietrza.

Koordynowanie kampanii

Zespół pracujący nad projektem koordynował ostatnio kampanię pomiarową mającą na celu zbadanie całego łańcucha oddziaływań emisji naturalnych i antropogenicznych na atmosferę Afryki Zachodniej. W czerwcu i lipcu 2016 r. trzy samoloty badawcze – Falcon Niemieckiej Agencji Kosmicznej DLR, śmigłowiec Twin Otter „Ice Cold Katy” udostępniony przez British Antarctic Survey oraz ATR należący do SAFIRE (Service des Avions Français Instrumentés pour la Recherche en Environnement) – odbyły misje celowe nad Afryką Zachodnią. Poszczególne samoloty zostały wykorzystane na różne sposoby, odpowiednio do swoich atutów, ale wszystkie trzy miały porównywalne oprzyrządowanie, które pozwoliło wygenerować bogaty zbiór danych referencyjnych.

Zanieczyszczenie powietrza nie pozostaje tam, gdzie powstaje, tylko rozciąga się 300 kilometrów w głąb lądu. Z tego względu samoloty podążały za smugami dużych miast przybrzeżnych – Akra, Abidżan, Lomé i Kotonu – znad wybrzeża w kierunku lasów w głębi lądu, sawann i Sahary. Na potrzeby kampanii naukowcy przygotowali także trzy bardzo dobrze wyposażone stanowiska pomiarowe w głębi lądu. Mierzyli emisje miejskie i przeprowadzali ewaluację danych dotyczących zdrowia. Klimatolodzy z KIT pracowali głównie w mieście Savé, Benin, gdzie korzystali z platformy pomiarowej KITcube.

Na system obserwacji składają się instrumenty mierzące wszystkie istotne parametry meteorologiczne. Jest w stanie zmierzyć wycinek atmosfery w formie „sześcianu” o boku około dziesięciu kilometrów. Równolegle prowadzona była zakrojona na szeroką skalę kampania balonów meteorologicznych w czterech krajach Afryki Zachodniej. Optymalne planowanie lotów pomiarowych i wypuszczania balonów opierało się na specjalnych prognozach przygotowywanych za pomocą modelu COSMO-ART opracowanego przez KIT.

„Co zaskakujące, pierwsze wyniki pokazują, że smugi zawierają dużą frakcję substancji organicznych” – zauważył Knippertz. To odkrycie wskazuje na spalanie węgla drzewnego, śmieci i odpadów z rolnictwa w niskiej temperaturze. Cząstki pochodzące z tego typu spalania powodują znaczne zamglenie atmosfery. Mniej światła słonecznego dociera na ziemię, co powoduje zmianę dziennych wzorców temperatury, wiatru i chmur. Ponadto cząstki powietrza modyfikują sposób powstawania chmur i kropli deszczu w chmurach.

W ramach pięcioletniego projektu, którego realizację zaplanowano do listopada 2018 r., nadal będą prowadzone analizy oddziaływania składu atmosfery na powstawanie chmur i jakość powietrza w Afryce Zachodniej, ewaluacja pomiarów oraz opracowywanie nowej generacji modeli klimatycznych i pogodowych. Celem prac są także bardziej precyzyjne prognozy dla Afryki Zachodniej. Zespół zamierza również zadbać o to, aby dorobek projektu mógł zostać wykorzystany w innych regionach świata.

Więcej informacji:
witryna projektu