Operationelle in-situ Messungen von Luftschadstoffen und Klimagasen im nationalen und internationalen Kontext

2021 ◽  
Author(s):  
Martin Steinbacher ◽  
Christoph Hueglin ◽  
Stefan Reimann ◽  
Brigitte Buchmann ◽  
Lukas Emmenegger
Keyword(s):  
Trace Gases ◽  
Monitoring And Evaluation ◽  
Research Infrastructure ◽  
Observation System ◽  
Atmospheric Gases ◽  
Evaluation Programme ◽  
Infrastructure Network

<p>Im Unterschied zu Forschungsinfrastrukturen in anderen Disziplinen, zeichnen sich Forschungsinfrastrukturen für Umweltbeobachtungen in der Regel durch langfristige Messungen zahlreicher Parameter mit verschiedenen Instrumenten an unterschiedlichen Orten aus. Bodengestützte, atmosphärische Beobachtungen von Luftschadstoffen und Klimagasen können unterschiedliche Ziele verfolgen, wie zum Beispiel die Überwachung regulatorischer Massnahmen und die Einhaltung von Grenzwerten, die wissenschaftliche Untersuchung von Variabilitäten und Trends, die Validierung von Modellrechnungen und Satellitenbeobachtungen oder die Früherkennung von neu auftretenden Substanzen. Die Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung müssen nicht nur dem dezentralen Charakter der Beobachtungen Rechnung tragen, sondern auch sicherstellen, dass die der Fragestellung angepassten Datenqualitätsziele erreicht werden. Zusätzlich müssen Beobachtungen, die Teil von mehreren Messnetzen und Infrastrukturen sind, verschiedene Kriterien erfüllen, z.B. im Hinblick auf das Normal der Rückführbarkeit, die Präzision, aber auch bezüglich Dokumentation und Bereitstellung der Resultate in Datenbanken.</p> <p>Die Präsentation gibt einen Überblick über die langfristigen Luftqualitätsmessungen in der Schweiz im Rahmen des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe (NABEL), ihre Einbettung in das European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP), die Kooperation mit den europäischen Forschungsinfrastrukturen ICOS (Integrated Carbon Observation System) und ACTRIS (Aerosols, Clouds, and Trace gases Research Infrastructure Network), und die Zusammenarbeit in globalen Aktivitäten wie dem Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) zur kontinuierlichen Messung von klimawirksamen und ozonabbauenden Substanzen und dem von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) koordinierten Global Atmosphere Watch (GAW) Programm.</p>

Das ACTRIS-Kalibrierzentrum für Stickoxid-Messungen am Forschungszentrum Jülich

2021 ◽  
Author(s):  
Max Gerrit Adam ◽  
Robert Wegener ◽  
Franz Rohrer ◽  
Ralf Tillmann ◽  
Astrid Kiendler-Scharr ◽  
...  
Keyword(s):  
Phase Shift ◽  
Diode Laser ◽  
Trace Gases ◽  
In Situ Measurements ◽  
Tunable Diode Laser ◽  
Research Infrastructure ◽  
Aerosol Cloud ◽  
Reactive Trace Gases

<p>Langzeitmessungen der atmosphärischen Zusammensetzung sind von zentraler Bedeutung, um die Atmosphärenchemie und den Klimawandel zu verstehen. ACTRIS (Aerosol, Cloud and Trace Gases Research Infrastructure) hat sich zum Ziel gesetzt, ein europaweites Netzwerk von Beobachtungsstationen aufzubauen, die qualitativ hochwertige Daten und Informationen zu kurzlebigen atmosphärischen Bestandteilen liefern und für Nutzer auf der ganzen Welt offen zugänglich machen. Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO<sub>2</sub>), die sogenannten Stickoxide (NO<sub>x</sub>), spielen eine Schlüsselrolle in der Atmosphärenchemie, da sie zur Bildung von troposphärischem Ozon, Smog und saurem Regen beitragen. Darüber hinaus ist die kurz- und langfristige Exposition mit NO<sub>2</sub> mit negativen Auswirkungen auf das menschliche Atmungssystem in Verbindung gebracht worden. Die Hauptquellen von NO<sub>x</sub> in bewohnten Gebieten sind Verbrennungsprozesse, z.B. von Fahrzeugen und bei industriellen Aktivitäten. NO<sub>x</sub>-Messungen werden derzeit meist indirekt über Chemilumineszenz-Instrumente durchgeführt, die Korrekturen für Feuchte und Ozon erfordern. Jüngste technologische Fortschritte (z. B. Cavity Attenuated Phase Shift, CAPS, oder Tunable Diode Laser Systeme) erlauben die direkte Detektion von NO<sub>x</sub>-Komponenten, was Interferenzen vermeidet, die durch die Umwandlung von NO<sub>2</sub> in NO hervorgerufen werden. Messvergleiche zeigen aber, dass auch hier neben bekannten Problemen wie Reaktionen in den Einlassleitungen auch unerwartete Artefakte beobachtet werden können. Messvergleiche aber zeigen auch hier, dass neben bekannten Problemen wie Reaktionen in den Einlassleitungen auch unerwartete auftreten können. Um genaue und präzise NO<sub>x</sub> Messungen mit einer Vielzahl von NO<sub>x</sub>-Messsystemen in verschiedenen Stationen sicherzustellen, müssen neben der Standardisierung von Messprotokollen und Kalibrierungsverfahren auch an zentraler Stelle durch Messvergleiche und Auditierungen Unterschiede der verschiedenen Messverfahren dokumentiert werden.</p> <p>ACTRIS setzt sich aus central facilities (CFs) und national facilities (NFs) zusammen. Die NFs bilden den explorativen und beobachtenden Teil der Forschungsinfrastruktur. Die CFs sind von grundlegender Bedeutung für die Bereitstellung von harmonisierten und hochpräzisen Daten und stellen eine Vielzahl von Dienstleistungen zur Verfügung. Eines der CFs ist das Reactive Trace Gases In Situ Measurements (CiGas), das für die Überwachung der Datenqualität reaktiver Spurengase verantwortlich ist. Für die Qualitätssicherung (QA) und Qualitätskontrolle (QC) der Stickoxidmessungen an den NFs innerhalb von CiGas ist das Forschungszentrum Jülich (FZJ) zuständig, das auch das World Calibration Center (WCC) für Stickoxide im Global Atmosphere Watch (GAW) Netzwerk beheimatet. Seine Aufgaben umfassen i) die Verbindung von Spurengasmessungen von ACTRIS mit denen anderer Netzwerke, ii) die Beratung und Organisation von Schulungen, iii) die Bereitstellung von Mess- und Auswerteverfahren, iv) das Labelling und die Auditierung von NFs, v) die Implementierung neuer wissenschaftlicher und technologischer Entwicklungen.</p> <p>Es ist vorgesehen, bis 2025 ein zertifiziertes und funktionsfähiges Netzwerk von ACTRIS-Stationen aufzubauen. Es soll der wissenschaftlichen Gemeinschaft qualitativ hochwertige Daten liefern, die die Grundlage für fundierte Entscheidungen der politischen Entscheidungsträger bilden können.</p>

ACTRIS-D – Der deutsche Beitrag zur europäischen Forschungsinfrastruktur für Aerosol, Wolken und Spurengase

2021 ◽  
Author(s):  
Ulla Wandinger ◽  
Keyword(s):  
Trace Gases ◽  
Research Infrastructure

<p>ACTRIS-D ist der deutsche Beitrag zur paneuropäischen Forschungsinfrastruktur ACTRIS (Aerosol, Clouds und Trace Gases Research Infrastructure) und seit 2019 Teil der Nationalen Roadmap für Forschungsinfrastrukturen. Ziel von ACTRIS ist es, über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten Daten und Dienstleistungen zu kurzlebigen atmosphärischen Bestandteilen bereitzustellen, die entsprechende Forschung zu unterstützen und somit unser Wissen über atmosphärische Prozesse, Klimaveränderungen und Luftqualität zu verbessern. Dabei baut die Forschungsinfrastruktur auf die Erfahrung von mehr als 20 Jahren koordinierter Forschungs- und Entwicklungsarbeit in Europa auf. ACTRIS integriert die europäischen Messnetze zur In-situ- und Fernmessung von Aerosol, Wolken und reaktiven Spurengasen sowie den Verbund atmosphärischer Simulationskammern. Die Rechtsform eines Europäischen Forschungsinfrastruktur-Konsortiums (ERIC), die ACTRIS im Jahr 2022 annehmen wird, stellt die langfristige Unterstützung durch die mehr als 15 Mitgliedsstaaten sicher.</p> <p>Am Aufbau von ACTRIS-D beteiligen sich elf deutsche Forschungseinrichtungen. Sie übernehmen die Verantwortung für den Betrieb von dreizehn Beobachtungsstationen zur Erhebung von Langzeitdaten, fünf atmosphärischen Simulationskammern zur Untersuchung chemischer und physikalischer Prozesse unter kontrollierten Bedingungen und vier mobilen Plattformen zur Beobachtung atmosphärischer Prozesse an ausgewählten Standorten. Darüber hinaus tragen sie zum Aufbau und Betrieb der sechs thematischen Zentren von ACTRIS bei, welche auf europäischer Ebene unter anderem für einheitliche Kalibrier- und Messstandards und die Schulung des technischen und wissenschaftlichen Personals verantwortlich sind und somit die hohe ACTRIS-Datenqualität gewährleisten. Drei dieser zentralen europäischen Einrichtungen werden von deutschen Instituten geleitet.</p> <p>In diesem Beitrag stellen wir die laufenden Implementierungsarbeiten von ACTRIS-D vor, diskutieren die langfristige Strategie und zeigen anhand von Beispielen das Potenzial der Forschungsinfrastruktur für die integrierte und koordinierte Atmosphärenforschung in Deutschland und Europa.</p>

An overview of ACTRIS observational data in relation to the 2020 lockdown period in Europe

2021 ◽  
Author(s):  
Giulia Saponaro ◽  
Cathrine Lund Myhre ◽  
Markus Fiebig ◽  
Ewan O'Connor ◽  
Lucia Mona ◽  
...  
Keyword(s):  
Remote Sensing ◽  
Air Quality ◽  
Trace Gases ◽  
Research Infrastructure ◽  
Atmospheric Composition ◽  
World Health ◽  
Quality Data ◽  
Data Set ◽  
Aerosol Remote Sensing

<p>The identification of the severe COVID-19 virus in December 2019 led the World Health Organization to declare a global pandemic by March 2020. Up till recently with the first available vaccines, the only prevention measures include strict social, travel and working restrictions in a so-called lockdown period that lasted for several weeks (mid-March to the end of April 2020 for most of Europe). This abrupt change in social behaviour is expected to impact local but also regional atmospheric composition, and the environmental impact is highly interesting to study.</p><p>The Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure (ACTRIS) is a pan-European research infrastructure producing high-quality data and information on short-lived atmospheric constituents and on the processes leading to the variability of these constituents in natural and controlled atmospheres. ACTRIS integrates, harmonizes, and distributes datasets, activities, and services provided by the Central Facilities and National Facilities, located in 22 European countries. </p><p>During the lockdown period in spring 2020 most of the ACTRIS observational were operational. The National Facilities performing the ambient measurements are generally regional background sites, with the aim to detect changes on regional level. Within the context of the current COVID-19 outbreak, ACTRIS has been continuously providing access to data on air quality and atmospheric composition. This is of particular interest and importance as it provides unique information measured from the ground to assess the European air quality and atmospheric composition during the lockdown complementing, in a fundamental way, satellite observations and modelling analysis. </p><p> </p><p>ACTRIS released a comprehensive and quality assured set of atmospheric measurement data during the COVID-19 pandemic spring 2020 – January– May 2020. This includes:</p><ul>- 30 sites with aerosol in situ measurements providing mainly absorption and scattering coefficient, size and/or number distribution. A few sites with high time solution aerosol chemical composition;</ul><ul>- 12 sites with trace gases in situ data providing VOCs and NOX measurements;24 sites with aerosol remote sensing data providing profiles with backscattering and extinction coefficient;</ul><ul>- 11 cloud remote sensing sites providing profile information of 9 various cloud properties.</ul><p>To facilitate studies, ACTRIS has compiled the data and coined a DOI for the data sets measured during the COVID-19 spring lockdown period, including an intensive aerosol remote sensing campaign in May. This presentation will present the data set and the potential applications and benefits using ACTRIS COVID-19 dataset for studying atmospheric composition changes during COVID-19 lockdown periods.</p>

scholarly journals Pelagic deep-sea fauna observed on video transects in the southern Norwegian Sea

Polar Biology ◽  
2021 ◽  
Author(s):  
Philipp Neitzel ◽  
Aino Hosia ◽  
Uwe Piatkowski ◽  
Henk-Jan Hoving
Keyword(s):  
First Record ◽  
Observation System ◽  
In Situ Observation ◽  
Norwegian Sea ◽  
Video Recordings ◽  
In Situ Observations ◽  
Abundance And Distribution ◽  
Oceanic Food Webs ◽  
Deep Sea Fauna

AbstractObservations of the diversity, distribution and abundance of pelagic fauna are absent for many ocean regions in the Atlantic, but baseline data are required to detect changes in communities as a result of climate change. Gelatinous fauna are increasingly recognized as vital players in oceanic food webs, but sampling these delicate organisms in nets is challenging. Underwater (in situ) observations have provided unprecedented insights into mesopelagic communities in particular for abundance and distribution of gelatinous fauna. In September 2018, we performed horizontal video transects (50–1200 m) using the pelagic in situ observation system during a research cruise in the southern Norwegian Sea. Annotation of the video recordings resulted in 12 abundant and 7 rare taxa. Chaetognaths, the trachymedusaAglantha digitaleand appendicularians were the three most abundant taxa. The high numbers of fishes and crustaceans in the upper 100 m was likely the result of vertical migration. Gelatinous zooplankton included ctenophores (lobate ctenophores,Beroespp.,Euplokamissp., and an undescribed cydippid) as well as calycophoran and physonect siphonophores. We discuss the distributions of these fauna, some of which represent the first record for the Norwegian Sea.

Development of a new methodology for the retrieval of in-situ stratospheric trace gases concentration from airborne limb-absorption measurements

2002 ◽  
Author(s):  
Andrea Petritoli ◽  
Giorgio Giovanelli ◽  
Fabrizio Ravegnani ◽  
Daniele Bortoli ◽  
Ivan K. Kostadinov ◽  
...  
Keyword(s):  
Trace Gases ◽  
Stratospheric Trace Gases ◽  
Absorption Measurements

Automatic spatial metadata systems – the case of Australian urban research infrastructure network

2016 ◽  
Vol 44 (4) ◽  
pp. 327-337 ◽  
Author(s):  
Mohsen Kalantari ◽  
Abbas Rajabifard ◽  
Hamed Olfat ◽  
Chris Pettit ◽  
Azadeh Keshtiarast
Keyword(s):  
Research Infrastructure ◽  
Urban Research ◽  
Infrastructure Network

scholarly journals Canadian historical Snow Water Equivalent dataset (CanSWE, 1928–2020)

2021 ◽  
Author(s):  
Vincent Vionnet ◽  
Colleen Mortimer ◽  
Mike Brady ◽  
Louise Arnal ◽  
Ross Brown
Keyword(s):  
Newfoundland And Labrador ◽  
Land Surface ◽  
Snow Water Equivalent ◽  
Water Security ◽  
Monitoring And Evaluation ◽  
Surface Models ◽  
Snow Water ◽  
The Government ◽  
Different Sources

Abstract. In situ measurements of snow water equivalent (SWE) – the depth of water that would be produced if all the snow melted – are used in many applications including water management, flood forecasting, climate monitoring, and evaluation of hydrological and land surface models. The Canadian historical SWE dataset (CanSWE) combines manual and automated pan-Canadian SWE observations collected by national, provincial and territorial agencies as well as hydropower companies. Snow depth and derived bulk snow density are also included when available. This new dataset supersedes the previous Canadian Historical Snow Survey (CHSSD) dataset published by Brown et al. (2019), and this paper describes the efforts made to correct metadata, remove duplicate observations, and quality control records. The CanSWE dataset was compiled from 15 different sources and includes SWE information for all provinces and territories that measure SWE. Data were updated to July 2020 and new historical data from the Government of Northwest Territories, Government of Newfoundland and Labrador, Saskatchewan Water Security Agency, and Hydro Quebec were included. CanSWE includes over one million SWE measurements from 2607 different locations across Canada over the period 1928–2020. It is publicly available at https://doi.org/10.5281/zenodo.4734372 (Vionnet et al., 2021).

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