Ozonforskningen går vidare
av Bo Ingves Forum 1989-13, sida 08-09, 14.09.1989
Ozonforskningen går vidare
Text: Bo Ingve trots njugga statsbidrag
Medel till ozonforskning, eller överhuvudtaget till miljöforskning, har av hävd inte i någon större utsträckning beviljats i Finland ur offentliga medel. Det har t o m gått så långt att privata fonder har varit tvungna att rycka in för att finansiera högskoleforskning i dessa för hela mänskligheten avgörande frågor.
så inte utmärkt sig på ozonfronten och inte heller årets budget lovar några väsentliga förbättringar visavi det statliga intresset. Men trots allt utförs det högkvalificerad forskning inom detta område också här.
Fn har som helhet betraktat allt Fyra olika metoder att beräkna ozonprofilen
I och med de senaste årens alarmerande rapporter om uttunningen av ozonskiktet i atmosfären har det uppstått ett stort behov av att kunna mäta hur mycket ozon det finns på olika höjd i atmosfären, och hur denna s k ozonprofil förändras.
Det finns för tillfället fyra olika sätt att mäta ozonprofilen från markytan. En metod baserar sig på den traditionella s k Dobson-spektrometern som uppfanns redan på 30-talet, men den är dock så arbetsdryg och tidskrävande att den inte används i praktiken. Därför används Dobson-spektrometrar vanligtvis enbart till sin egentliga uppgift, att mäta den totala ozonmängden i atmosfären.
En modernare och allmänt använd metod att mäta ozonets vertikala fördelning är att skicka upp mätinstrument med ballong. Mätinstrumentet ger noggranna uppgifter om ozonkoncentrationen på olika höjder och dessa data skickas via radio till en markstation. Dessa radiosonder begränsas dock av att de inte kan gå högre upp än 30 km och att de är dyra att använda. Därför utförs sondmätningar t ex i Finland endast en gång i veckan vilket är för sällan för att ge underlag för säkra analyser.
Inom denna sektor har också det finska högteknologiföretaget Vaisala Oy utvecklat en internationellt sett konkurrenskraftig radiosond. Företaget imponerades to mi så hög grad av sin radiosonds förträfflighet att företaget i ett pressmeddelande (som också refererades i Forum nr 9) konstaterade att det inte överhuvudtaget finns andra metoder att mäta ozonets vertikalfördelning. I själva verket finns det förutom dessa två redan nämnda metoder ytterligare två sätt.
Det tredje sättet att beräkna ozonprofilen är med hjälp av en laser-radar kallad LIDAR. Radarns användbarhet begränsas dock avsevärt av att den inte kan användas då det är molnigt.
Ozonmätning med hjälp av millimetervågteknik
Den fjärde och nyaste metoden att beräkna ozonprofilen är med hjälp av en millimetervågradiometer. Den kan mäta ozonlagrets vertikala fördelning i hela mesooch stratosfären, dvs. på höjder från 15 km till upp över 70 km. Fördelarna med en radiometer är att den endast begränsa 13/1989 FÖRUN av mycket kraftigt regn och att den ger ozonprofilen betydligt oftare än radiosondmetoden.
Radiometermetoden har blivit möjlig först under detta decennium i och med att millimetervågtekniken har utvecklats (millimetervågor = högfrekventa radiovågor i frekvensområdet 30-300 GHz). Tillsvidare har det endast byggts tre dylika apparater i världen. de finns i Schweiz, Frankrike och USA. Av dem är tillsvidare endast den schweiziska apparaten i operativt bruk. Metoden har dock redan visat sig fylla måtten, och t ex NASA har redan av det företag som utvecklar den amerikanska versionen beställt en hel serie apparater för utforskning av polarområdenas ozonskikt.
Radiometern är ett mycket viktigt mätinstrument eftersom det har visat sig att ozonlagrets uttunning börjar på en höjd av 35-40 km och detta är för högt för de ballongburna sonderna, konstaterar professor Antti Räisänen som basar för det radiotekniska laboratoriet vid Tekniska högskoian i Otnäs.
Finsk radiometer under utveckling tack vare Wihuri-fonden
Trots bristen på forskningsanslag i Finland är man också här på väg att utveckla en egen millimetervågradiometer. Det är radiolaboratoriet och rymdtekniska laboratoriet vid Tekniska högskolan som har slagit ihop sina resurser kring detta krävande projekt. Projektet har i själva verket planerats redan i ett par års tid, men det kunde köra igång först i år efter att den privata Wihuri-fonden i oktober i fjol på eget imitiativ beviljade projektet 2 miljoner mark i understöd.
—- Apparaten skall vara färdig för testkörning i början av 1991. Den skall placeras I samband med de andra ozonmätningsinstrumenten i mätstationen i Sodankylä, säger Räisänen.
Han berättar att radiometern baserar sig på det faktum att ozonmolekylerna ger upphov till ett antal kraftiga spektrumlinjer i frekvensområdet över 100 GHz. Ozonmängden i en viss riktning i atmos Professor Antti Räisänen längst till höger håller i trådarna i Tekniska högskolans millimeterradiovågprojekt. Hans assistenter är från vänster tekn stud Heikki Valmu och Olli Koistinen som står för en stor del av det praktiska utvecklingsarbetet.
fären kan beräknas utgående från dessa spektrumlinjers styrka, men det är dessutom möjligt att ur spektrumlinjernas form räkna ut hur mycket ozon det finns på olika höjd i atmosfären. Det här möjliggörs av att spektrumlinjernas bredd på grund av tryckskillnaderna i atmosfären varierar på olika höjd. Radiometern mäter spektrumlinjernas variationer och kan utgående från mätresultaten beräkna den vertikala ozonprofilen.
Själva millimetervågradiometern består i stora drag av följande huvuddelar: En antenn som samlar upp signalerna från ozonmolekylerna i atmosfären, ett kalibTeringssystem som eliminerar olika störningsfaktorer (bl a atmosfärens inverkan på signalerna), själva millimetervågmottagaren, en mellanfrekvensdel som omvandlar och förstärker de högfrekventa vågorna till en användbar våglängd och som sista länk en spektrometer som registrerar de spektrumlinjer som utgör själva analysmaterialet.
Ozonprofile varje halvtimme
Det säger sig självt att radiometern också kräver ett mycket avancerat dataprogram som styr hela apparatens verksamhet och analyserar de väldiga datamängderna. Det är rymdlaboratoriet som står för datasidan, medan radiolaboratoriet utvecklar själva mätapparaten.
Räisänen berättar att apparaten är helt automatisk och att den kommer att ge en ozonprofil ungefär varje halv timme. Jämfört med sonderna får man alltså ett bety ligt bredare analysunderlag.
— Däremot är radiometern inte lika exakt som sonderna. Därför kommer radiometrarna inte att ersätta dessa. utan dessa metoder och Dobson-spektrometern skal närmast ses som komplement till varand ra. Man måste t ex ha tillgång till de exakta data som sonderna ger för att kunna kalibrera radiometern så exakt som möjligt i takt med att förhållandena uppe i atmosfären förändras, konstaterar Räisänen.
Den som vill ha mera ingående information om millimetervågradiometern hänvisas till forsknings- och diplomarbetet I/makehän ylempien kerrosten otsonin mittaus — millimetriaalloilla daterat — den 3.5.1989 vid Tekniska högskolans radiolaboratorium. Författare är Heikki Valmu. Han ingår i forskningslaget som utvecklar den finska radiometern. e
FÖRUN 13/1989
ATMOSFÄREN 900 —A
Protosfäre 600 Metasfären | 500 | 400 Fj-skikter WW 30 NM Kosmisk strälning Termosfären (jonosfären) T-skaktet skiktet + 200 J norrsken röntgen och UV-strålning 0 md D-skiktet + Mesosfären
Stratosfären ozonskiktet
Mer ozon till atmosfären?
Kan man ”lappa” ozonhålet och stärka jordens skyddande ozonskikt? Det är vad sovjetiska forskare hoppas. I Moskva har etablerats en central som skall utröna möjligheterna att artificiellt stärka det hotade och delvis trasiga ozonskiktet. Enligt Uusi Suomi går centralens första projekt ut på ett experiment med upptransporterande av ozon i flytande form med flygplan nästa vinter. Bakom projektet står Nosfera-koncernen, vars ordförande Oleg Habarov i en APN-intervju konstaterat att rehabilitering av atmosfärens ozonsituation kräver enorma satsningar, tonvis med ozon, och att flytande ozon är enklaste lösningen. Totalt beräknas atmosfären innehålla runt tre miljarder ton ozon. RA 0