Ez év május 25-én jelentettünk meg a Magyar Űrkutatási Iroda honlapján egy, a levegőminőség űrfelvételek alapján történő értékelésének lehetőségeiről szóló cikket, melyben néhány addigi kutatási eredményünket is közreadtuk. Az azóta eltelt időben tovább folytattuk a mérési adatok kiértékelését, melyek legfontosabb eredményeit az alábbiakban szeretnénk összefoglalni.

A fent említett cikkben részletesen foglalkozunk a napsugárzás és a légkörben lebegő apró részecskék, az úgynevezett aeroszolok kölcsönhatásáról, illetve e kölcsönhatás fizikai paraméterekkel történő leírásáról. Kutatásunk célja, hogy az első részben bevezetett fogalom, az úgynevezett aeroszol optikai mélység (Aerosol Optical Thickness, továbbiakban AOT) és az aeroszol légköri koncentrációja között kapcsolatot találjunk. Méreténél fogva a 0,1-1 um átmérőjű aeroszolfrakció az, amelynek döntő szerepe van az AOT kialakításában. E méretfrakció zömét a fosszilis tüzelőanyagok égése során felszabaduló kéndioxidból az úgynevezett másodlagos aeroszolképződés során keletkező ammónium-szulfát részecskék alkotják. A budapesti mérési kampányok során ezért az úgynevezett PM 2.5 (Particle Mass, d<2.5 um, vagyis a 2,5 mikrométernél kisebb átmérőjű aeroszolrészecskék össztömege) aeroszolfrakció légköri koncentrációját mértük. A levegőminőség mérésekkel párhuzamosan meghatároztuk az aeroszol optikai mélység értékét, valamint kiegészítő meteorológiai méréseket is végeztünk. Ez utóbbiakra azért volt szükség, mert az AOT érték nem az aeroszol koncentrációval, hanem a sugárzás által átjárt légtömegben található aeroszolrészecskék számával van kapcsolatban. Az aeroszolrészecskék a földfelszínen, vagy a felszínhez közei légrétegekben keletkeznek és csak a légkör legalsó, úgynevezett keveredési rétegében oszlanak el. A keveredési réteg vastagsága a napi időjárásnak megfelelően változik, nyáron egy-két ezer, télen néhány száz méteres értéket érhet el. Így azonos légköri aeroszol koncentráció mellett nagyobb keveredési rétegvastagság esetén nagyobb AOT érték alakul ki. A továbbiakban ezért koncentráció helyett a légoszlop aeroszol tartalmát használjuk, melyen a koncentráció és a keveredési réteg vastagságának szorzatát értjük.
Az 1. ábrán a légoszlop PM 2.5 aeroszol tartalma és az 500 nm hullámhosszú fényre vonatkozó AOT érték összefüggése látható. Az elmélet szerint az AOT természetes alapú hatványa lineárisan függ a légoszlop aeroszol tartalmától ezért az ábra függőleges tengelyére az exp(AOT) értéket mértük fel. Látható, hogy a mérési pontokra elfogadható hibával lehet egyenest illeszteni. Azért az 500 nm-es hullámhosszat választottuk a kiértékelés során, mert a nagy területi felbontású térképészeti műholdak egyik szenzora éppen az 500-600 nm-es hullámhossz tartományban működik, és munkánk távlati célja, hogy az AOT értéket felszíni napspektrum mérések helyett műholdképek alapján határozzuk meg. Ez utóbbi eljárás alapján lehetőség nyílna az AOT, illetve az AOT és a keveredési réteg vastagága alapján kiszámított aeroszolkoncentráció jó felbontású (< 100 m) területi eloszlásának meghatározására.

1.ábra

Meg kell jegyezni, hogy a vizsgált jelenség szempontjából a PM 2.5 meglehetősen nagy mérettartomány. A jelenség fizikai hátterét a Mie-szórás adja, melynek hatásfoka a /2Mintavételi eljárásunk sajnos nem tette lehetővé a PM 2.5 méretfrakció finomabb intervallumokra történő felbontását. Az aeroszolminták kémiai analízise alapján azonban meg tudtuk határozni a PM 2.5 frakció ammónium-szulfát tartalmát, mely részecskék a fentiek alapján egy szűkebb (0,1-1 um) mérettartományban találhatóak. A 2. ábrán a légoszlop ammónium-szulfát tartalma függvényében ábrázoltuk az AOT természetes alapú hatványát. A pontok a mért értékeknek, az egyenes a matematikai illesztésnek felelnek meg. A mért értékek és az illesztett egyenes jobb egyezése arra utal, hogy az aeroszolminták kémiai szeparációjával valóban sikerült egy szűkebb méretintervallummal körülhatárolható részecskefrakció légköri koncentrációját meghatározni.

2.ábra

A kutatás további részében szeretnénk műholdfelvételek alapján meghatározott AOT és az ammónium-szulfát aeroszol koncentrációja között kapcsolatot megtalálni, illetve műholdképek alapján az aeroszol koncentráció területi eloszlását meghatározni.

Alföldy Bálint
MTA KFKI Atomenergia Kutatóintézet