Aerosolmessungen am SonnblickFiltermessungen – Zeitreihen G iebl - e Kasper-Ann •Charakteristische Jahresgänge vieler Aerosolk omponenten mit erhöhten Werten im Sommer •Box

Aerosolmessungen am SonnblickGrundlage für Depositions- und Klimamodellierung und

Quellenanalyse

Anne Kasper-GieblInstitut für Chemische Technologien und AnalytikInstitut für Chemische Technologien und Analytik

Technische Universität Wien

ffGie

bl

-

Martin Koller, Christian Effenberger, Karin Kassin, Carlos Ramirez Santa Cruz, AsunSanchez Ochoa, Heidi Bauer, Klaus Leder, Michael Kalina, Hans Puxbaum

August Kaiser, Gerhard Schauer, Alexander Kranabetter

e K

asp

er-

G

Sonnblick Symposium

20-21st Oktober 2009

An

ne

Aerosolmessungen am Sonnblick

20 21 Oktober 2009

Filtermessungen – ZeitreihenG

ieb

l-

Ursprüngliche Zielsetzung:

Erfassung von primäre und sekundäre Luftinhaltsstoffe

Analytik:Wasserlösliche Ionen

H t d N b k t

e K

asp

er-

G g p‚air status‘ in 3 km HöheVorläufersubstanzen saure DepositionWolkenbildung

– Haupt und NebenkomponentenSpurengase (SO2, HNO3, NH3)

An

ne

Diverse Erweiterung:organische Komponenten, Summenparameter und TracerKonzentrationsverhältnisseQuellenanalyse, Transportprozesse

Kohlenstoffparameter (TC, OC, EC)CelluloseAnhydrozucker


Quellenanalyse, TransportprozesseZuckeralkohole

Filtermessungen – ZeitreihenG

ieb

l-

e K

asp

er-

GA

nn

e

•Charakteristische Jahresgänge vieler Aerosolkomponenten mit erhöhten Werten im Sommer•Box Plots - Mittelwerte sowie 5, 25, 50, 75, 95 Perzentile•TMW zeigen auch im Sommer eine Abnahme der Konzentrationswerte bis knapp über die NWG


TMW zeigen auch im Sommer eine Abnahme der Konzentrationswerte bis knapp über die NWG

Zeitreihen und Methodenvergleiche4

2,5

3

3,5

m³]

Open-FaceIn-line

y = 0,9739xR2 = 0,9081,5

2

2,5

3

3,5

g/m

³] O

pen

-Fac

e Probenahme mit Filterstacks

1

1,5

2

SO

42- [µ

g/m

0

0,5

1

0 1 2 3 4

SO42- [µg/m³] In-line

SO

42- [µ Open Face und

In-line

0

0,5

10.1

2.20

02

12.1

2.20

02

13.1

2.20

02

14.1

2.20

02

15.1

2.20

02

16.1

2.20

02

17.1

2.20

02

18.1

2.20

02

19.1

2.20

02

20.1

2.20

02

21.1

2.20

02

22.1

2.20

02

23.1

2.20

02

16.0

5.20

03

17.0

5.20

03

18.0

5.20

03

19.0

5.20

03

20.0

5.20

03

21.0

5.20

03

22.0

5.20

03

23.0

5.20

03

24.0

5.20

03

25.0

5.20

03

26.0

5.20

03

27.0

5.20

03

Gie

bl

-

3000

3500

4000

FilterpackDigitel

e K

asp

er-

G

1500

2000

2500

SO

4 [n

g/m

³]

Wechsel zur HiVOl Probenahme

An

ne

0

500

1000

9.12

.02

9.01

.03

9.02

.03

9.03

.03

9.04

.03

9.05

.03

9.06

.03

9.07

.03

9.08

.03

9.09

.03

9.10

.03

9.11

.03

9.12

.03

9.01

.04

9.02

.04

9.03

.04

9.04

.04

9.05

.04

9.06

.04

9.07

.04

9.08

.04

9.09

.04

während der Meßperiode 2002/04


19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19

Filtermessungen – Zeitreihen

Aerosolmessungen

Gie

bl

- Niederschlagsmessungen

e K

asp

er-

GA

nn

e


Niederschlagsbildung und Wolkenchemie

C

GA

precip

CC

,

=ω Cprecip. Konz. im NiederschlagCA,G Konz. im Aerosol SBO EMEPωSO4 0,84*106 1*106

0 26*106ωSO2 0,26*106 -

ωNH4 0,88*106 1*106

ωNH3 1,4*106 1,4*106800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

[µg/

l],[n

g/m

³]

SO4-Aerosol

SO4-Niederschlag

ωNO3 0,92*106 1*106

ωHNO3 2,9*106 1,4*1060200

400

600

800

Dec.

02Ja

n. 03

Feb.0

3

Apr.0

3Ma

i.03

Jun.0

3Ju

l.03

Aug.0

3Se

p.03

Okt.0

3No

v.03

Dez.0

3Ja

n. 04

Feb.0

4

Apr.0

4Ma

i.04

Jun.0

4Ju

l.04

Aug.0

4Se

p.04

SO4

[

Gie

bl

-

SO42- Σ NO3 NH4+

91-93 1,4*106 2,6*106 1,8*106

02 04 1 0*106 2 9*106 1 1*106

e K

asp

er-

G 02-04 1,0*106 2,9*106 1,1*106

LWCC * C Konz im Wolkenwasser

An

ne

A

W

CLWCC

=εCw Konz. im Wolkenwasser

CA Aerosolkonz. vor der Wolkenbildung

LWC Flüssigwassergehalt der Wolke


Klimarelevanz von AerosolenG

ieb

l

-e K

asp

er-

GA

nn

e


Klimarelevanz von Aerosolen

Basis der Arbeiten sind Impaktormessungen5 Meßpunkte: Graz, Linz, Wien, Rax, SonnblickGrößenbereich: 0.1 bis 10 µm a.d. (Sonnblick)(Institut für Experimentalphysik, TU Wien)

Calculated values of negative forcing were larger than given by

Gie

bl

-

Calculated values of negative forcing were larger than given byIPCC for sulfate aerosols for urban sites

At the mountain sites forcing is positive for all constituents and

e K

asp

er-

G At the mountain sites forcing is positive for all constituents anddominated by BCdifferences due to the changes in albedo

An

ne

High variability of effects in a relatively small area – compared totypical global aerosol models


Iorga et al. (2007) Radiative Effect of European Aerosol JGR

Erweiterung auf Organische Komponenten

35 2 4

25

30

35

m³] 1,6

2,0

2,4

m³]

SO4Oxalat

10

15

20

SO

4 [n

mol

/m

0,8

1,2

,

Oxa

lat [

nmol

/m

0

5

0

c02

n03 b.0

3

pr.03

ai.03 n.0

3ul.

03 g.03

p.03

kt.03 v.0

3z.0

3n

04 b.04

pr.04

ai.04 n.0

4ul.

04 g.04

p.04

0,0

0,4

Gie

bl

-

Dec.

Jan. Feb.

Apr.

Mai.

Jun. Jul.

Aug.

Sep.

Okt.

Nov.

Dez.

Jan. Feb.

Apr.

Mai.

Jun. Jul.

Aug.

Sep.

AzoresA i

CARBOSOL•Summenparameter TC, OC, EC•HULIS

e K

asp

er-

G AveiroPuy de DomeSchauinslandSonnblickK-Puzta

•HULIS•Anhydrozucker, Cellulose•Organische Säuren und div. Einzelkomponenten

Analysen erfolgten für alle Meßpunkte gemeinsam

An

ne Analysen erfolgten für alle Meßpunkte gemeinsam

von jeweils einem ProjektpartnerUniversity of Aveiro, LGGE, Uni Heidelberg, TU Wien, Hungarian Academy of Sciences Veszprem

Aerosolmeasurements on Mt. Sonnblick

Organisches Aerosol

Einzelsubstanzen – Summenparameter – Macrotracer

Gie

bl

-

e K

asp

er-

G

Rogge et al.

An

ne

Lunz am See


CarbosolG

ieb

l-

e K

asp

er-

GA

nn

e

Pi t l 2007


Pio et al. 2007

Monitoring Organisches und Anorganisches Aerosol

Fortsetzung der Arbeiten als Monitoring•Bestimmung der Aerosolmasse (Kooperation Land Salzburg)•Erfassung der relativen ZusammensetzungA l M k (C ll l Z k lk h l•Analyse von Makrotracern (Cellulose, Zuckeralkohole,

Anhydrozucker)•Vergleich mit Teilchenzahl – CPC Messungen

Gie

bl

-

e K

asp

er-

GA

nn

e


Aerosolmasse

Aerosolmasse Wochenmittel: 2-12 µg/m³, Jahresmittel: 5 µg/m³Jahresmittel: 5 µg/m

weiters erhöhte Werte bei Saharaereignissen

Gie

bl

-

e K

asp

er-

G

Massenbilanz zeigt starke Schwankungen

An

ne Massenbilanz zeigt starke Schwankungen

es werden nur 40 – 60 % der Aerosolmasse identifiziert, kein ausgeprägter Jahresgang Mineralischer Anteil fehltFehler bei der Massenbestimmung


Messungen nördlich von Wien

What did we do at ALOMAR?

Tropospheric aerosol sampling started in May 2002

PM10 sampling heads installed at the roof of the Observatory

S f fSamples collected on quartz fiber filters

Off-line analyses of ions, carbon and selected tracers

S li ti i d f l th 12 h t k

Gie

bl

-

Sampling times varied from less than 12 hours to one week

Sampling was continued until February 2003From June 2002 until February 2003

e K

asp

er-

G From June 2002 until February 2003

28 weekly samples and 8 blank filters were collected

An

ne


Average Concentrations – [ng/m³]ALOMAR

SO42- NO3

- NH4+

447 102 42

Cl- Na+ K+ Mg2+ Ca2+Cl Na K Mg Ca743 473 26 67 27

OC (COOH)2 Levo Cellulose257 17 3 7257 17 3 7OC Org. Acids - C Levo-C Cellulose-C257 3 0,4 0,9 Beitrag zu OC [%]

Gie

bl

-

SBOSO4

2- NO3- NH4

+

1414 562 551

e K

asp

er-

G

Cl- Na+ K+ Mg2+ Ca2+

14 43 49 28 194

OC (COOH)2 Levo Cellulose

An

ne ( )2378 48 20 44

OC Org. Acids - C Levo-C Cellulose-C378 3 3 6 Beitrag zu OC [%]


378 3 3 6

Vergleich mit dem CP-Count

250

500

750

1000

1250

1500

1750Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

0 5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

parti

cle

conc

entra

tion

(cm

-3)

CPC monthly average CPC weekly average

SO

42- &

TC

(µg/

m3 )

Sulphate monthly average Sulphate weekly average Total Carbon monthly average

1750N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F

3,5

CPC thl

0

250

Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec0,0

0,5p

2004 2005 2006 2007 2008

1250

1500

2,5

3,0

(cm

-3)

CPC monthly average CPC weekly average

3 )

Sulphate monthly average Sulphate weekly average Total Carbon monthly average

750

1000

1,5

2,0

ncen

tratio

n

& TC

(µg/

m3

Gie

bl

-

250

500

750

0 5

1,0

1,5

parti

cle

con

SO

42- &

e K

asp

er-

G

0

250

N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F0,0

0,5

2005 2006 2007

An

ne

2005 2006 2007


Tagesgänge CPC

1100

1200 01.11.04 - 31.01.05 01.02.05 - 30.04.05 01.05.05 - 31.07.0501.08.05 - 01.11.05

800

900

1000

(1/c

m³)

01.08.05 01.11.05

600

700

800

entra

tion

Gie

bl

-

400

500

cle

conc

e

e K

asp

er-

G

100

200

300

parti

An

ne

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:000

100


Time

Danke für die Aufmerksamkeit!Danke für die Aufmerksamkeit!G

ieb

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-e K

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