ÕHU
KOMPLEKSUURINGUD TAHKUSE
ÕHUSEIREJAAMAS
U. Hõrrak, H. Iher, K. Komsaare, A. Mirme,
A. Pugatšova, J. Salm, E. Tamm, H. Tammet, M. Vana Tartu Ülikooli Füüsika Instituudi
keskkonnafüüsika laboratoorium
Tahkuse: 58º31,47' N, 24º55,55' E
Pärnu jõgi Tahkusel
Sepa talu: vaade lõunast
Aerosooliosakeste ja aeroioonide
roll atmosfääris
Aerosooliosakesed
: mõjutavad õhku hingavaid elusorganisme,
mõjutavad ilma - on kondensatsioonituumadeks pilve- ja udutilkadele,
mõjutavad kliimat - neelavad ja hajutavad
päikesekiirgust s.o. võistlevad kasvuhoonegaasidega
Kerged e. klasterioonid
: osalevad aerosooliosakeste moodustumisel õhu gaasilistest lisanditest (nukleatsioon)
Tahkuse: algus 1984
Ühe sekundi vanuste aeroioonide spektromeeter asus sauna pööningul:
Ühesekundiliste ioonide liikuvusspektromeeter oli Tahkusel esimene aparaat. NB: sama riist töötab
praegu Tähe 4 viiendal korrusel
Tahkuse 1985–1986
Kergete ioonide
6-kanaliline liikuvusspektromeeter
Tahkuse 2003-2008:
Õhu sisend
EAS (elektriline aerosooli spektromeeter) koos arvutiga Moderniseeritud AIS
(aeroioonide spektromeeter)
NO2 detektor ja AIS arvuti allkorrusel
Tahkuse air ion spectrometer
The full range spectrometer was launched at
Tahkuse 1988.
The air ions are measured using 16 simultaneous
electrometric amplifiers.
Additional commutation of
voltages yields concentrations of 40 fractions in the size range of
0.4 – 80 nm.
Tahkusel mõõdetavad suurused
• Aeroioonide (0.34 – 80 nm) spektrid liikuvuse järgi
• Aerosooliosakeste jaotus suuruse järgi (3 nm – 10 µm)
• NO2 ja Rn kontsentratsioonid
• Osoonikihi paksus
• Meteoandmed (õhu temperatuur, rõhk, niiskus;
tuule suund ja kiirus; päikese summaarne kiirgus)
• Sademete hulk ööpäevas. Sademete keemiat
analüüsitakse igakuiselt Tartu KKU OÜ-s (Tahkuse on üks seitsmest jaamast Lõuna-Eestist)
Töötavate arvutite ekraanipilte
Ioonid Aerosool
Ilm NO2 ja ilm
Kaitstud doktoritööd:
Urmas Hõrrak, Marko Vana
Kaitstud magistritööd:
Urmas Hõrrak
,
Hilja Iher, Kaupo Komsaare, Anna Pugatšova, Marko VanaKoostamisel doktoritööd:
Anna Pugatšova, Kaupo Komsaare
Publikatsioonid:
52 teadusartiklit, nendest
17 avaldatud ISI-indekseeritud ajakirjades
Esimesed olulised tulemused:
Varasema integraalse kontsentratsioonistatistika ja üksikute madala lahutusvõimega jaotusenäidete asemel oluliselt parema lahutusvõimega
jaotuste statistika
Positiivsete ja negatiivsete ioonide liikuvusspektrid (0.32–3.2 cm2V–1s–1) Tahkusel juunis-septembris 1985
Keskmiste aeroioonide puhangute avastamine (1985)
Hourly average 13 June 1985 at 03 a.m.
Hourly average 05 September 1985 at 05 p.m.
Tammet, H., Salm, J.
and Iher, H. (1988) Observation of
condensation on small air ions in the atmosphere.
Lecture Notes in Physics, 309, pp. 239–240.
Puhangu näide: 20. oktoober 1994 Tahkusel
10 20 60 80 100 200 300 400 500 600 above
LST (hour)
Particle diameter (nm)
0.36 0.45 0.56 0.70 0.85 1.03 1.24 1.421.6
1.8 2.0 2.3 3.2 4.8 7.411
15 22 34 52 79
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 -3 Air ion concentration in cm
Aeroioonid – keskkonnaindikaator
1986 aprill--
mai 1986
MUST PÄEV
Keskmine
Tahkuse: ioonimõõtmine annab varem kättesaamatut informatsiooni nanoaerosooli kohta
From: Hõrrak, U., Mirme, A., Salm, J., Tamm, E. and Tammet, H. (1998) Air ion measurements as a source of information about atmospheric aerosols. Atmos. Res. 46, 233–242.
Aeroioonide füüsikaliselt põhjendatud klassifikatsiooni väljatöötamine.
Class of air ions Mobility range
cm2 V–1 s–1 Diameter
range* Class of particles Small cluster ions 1.3 – 3.2 0.36 – 0.85 Clusters Big cluster ions 0.5 – 1.3 0.85 – 1.6 Clusters Intermediate ions 0.034 – 0.5 1.6 – 7.4 Nanometer
particles Light large ions 0.0042 – 0.034 7.4 – 22 Ultrafine
particles Heavy large ions 0.00087 – 0.0042 22 – 79 Aitken
particles
* Estimates of equivalent diameter ranges assume single charged particles.
Hõrrak, U., Salm, J. and Tammet, H. (2000) Statistical characterization of air ion mobility spectra at Tahkuse Observatory: Classification of air ions. J. Geophys. Res.
Atmospheres 105, 9291–9302.
Meil arendatud
faktoranalüüsil põhinev meetod võimaldab
ilmutada osakeste pikaajalise keskmise spektri “varjatud”
modaalstruktuuri.
Niiviisi leitigi aeroioonide liikuvus- ja
mõõtmeklasside piirid.
Andmed: 1992 – 2001, üle Eesti, Tahkuse kaasa arvatud
Modifitseerunud kontinentaalne, troopiline õhumass
Urmas Hõrraku dissertatsioonist:
Average mobility spectra of air ions at Tahkuse. Sept. 1993 – Oct. 1994.
Particle diameter (nm)
Mobility (cm 2 V -1 s -1 )
Fraction concentration (cm-3 )
90 26 7.6 2.0 0.36
0 100 200 300 400 500 600
0.00032 0.0032 0.032 0.32 3.2
Positive ions Negative ions
Small ions Large ions
Intermediate ions
Aerosol ions Cluster ions
Aerosooliseire representatiivsuse maa-ala hindamine
Metoodika põhineb mitmes mõõtekohas
sünkroonselt mõõdetud aerosoolispektrite aeg-
ridade korrelatsiooni-analüüsil, eraldi tuule suunas ja risti sellega joondunud mõõtepunktide jaoks.
Aerosoolispektromeetrit EAS kasutades saadi
representatiivsuse ala mõõtmete (a tuule suunas, b risti sellega) hinnanguks Eestis:
100 km < a < 375 km
50 km < b < 100km
Tahkuse koht andmebaasis FINESTION-2003-2006
Tahkuse Hyytiälä Tartu Instrument Tahkuse AIS BSMA1 BSMA2
From 23.07.2003 20.03.2003 02.04.2004 To 31.12.2006 31.12.2006 31.12.2006 Meteo T, Tground, p, RH,
wind, W/m2
T, Tgrad, p, RH, UV, wind, prec,
W/m2, visibility
T, p, RH, wind, prec,
lux, W/m2
Chemistry NOx,SO2,O3 Dose rate Mobility 0.00065–2.74 0.036–2.74 0.036–2.74
Size 0.5–65 nm 0.5–6.5 nm 0.5–6.5 nm
Lisaväärtuseks on osavõtt Eesti Keskkonnaministeeriumi seiretööst :
• Ülevaated õhuseirest Tahkusel, kus on pikimad NO2 kontsentratsiooni aegread Eestis
• Saaste kauglevi uurimine juhtudel, kui mõõtmiskohta saabub keskmisest enam
saastunud õhk, millega võivad kaasneda ka sademed
• Programmi “Sademete keemia Lõuna-Eestis”
jaoks sademete kogumine ja selle programmi aastakokkuvõtete tegemine.
EKUK buss Tahkusel võrdlusmõõtmistel
