Praca Naukowa

Projekt: Oddziaływanie aerozolu na własności mikrofizyczne, optyczne i radiacyjne mgły

Finansowanie: Narodowe Centrum Nauki

Umowa: UMO-2017/27/B/ST10/00549

Okres realizacji: 3.10.2018-2.10.2021

Budżet: 1 496 040,00 PLN

Główne cele i zadania projektu:

 

Niniejszy projekt stanowi próbę odpowiedzi na wyzwania stawiane nauce w zakresie oddziaływania emisji zanieczyszczeń antropogenicznych na warunki atmosferyczne, które mają szczególne znaczenie dla zdrowia społeczeństwa, a także bezpieczeństwa w komunikacji lądowej i powietrznej. Problem smogu w Polsce stał się w ostatnim czasie bardzo medialny. Przyczyną tego stanu rzeczy nie może być pogorszenie się stanu jakości powietrza, bo wieloletnie dane pomiarowe nie wskazują na taką tendencję. Obserwuje się raczej, podobnie jak w Europie Zachodniej, poprawę jakości powietrza, jednak tempo tych zmian w Polsce pozostawia wiele do życzenia. Szczególnie widoczne jest to w okresie jesienno-zimowym, kiedy to obserwuje się groźne epizody smogowe. Z drugiej strony podczas wysokich koncentracji aerozolu panują często sprzyjające warunki do rozwijania się mgieł, które mogą powodować redukcję widzialności do poziomu niebezpiecznego z punktu widzenia komunikacji lądowej oraz lotniczej. Oddziaływanie aerozolu na własności fizyczne mgły jest stosunkowo słabo poznane. W szczególności w warunkach panujących w Polsce w chłodnej porze roku, gdy transformacja pomiędzy zmętnieniem powietrza spowodowanym rozpraszaniem światła na uwodnionym aerozolu a mgłą jest procesem zachodzącym w krótkiej skali czasowej.

Celem projektu jest wykorzystanie eksperymentalnych i teoretycznych technik badawczych do pogłębienia wiedzy o wpływie aerozolu atmosferycznego na mikrofizyczne, optyczne i radiacyjne własności mgły, w szczególności:

  • określenie wpływu higroskopijności aerozolu na budżet energetyczny, uwzględniający promieniowanie krótko- i długofalowe zarówno przed jak i w trakcie tworzenia się mgły
  • określenie relacji pomiędzy koncentracją aerozolu i parametrem wzrostu higroskopijnego a koncentracją oraz rozkładem wielkości kropel wody we mgle

  • wyznaczenie radiacyjnej struktury pionowej mgły i jej ewolucji podczas procesu tworzenia i zaniku

  • określenie długookresowych zmian parametrów fizycznych mgły w relacji do trendów koncentracji aerozolu i zmian warunków meteorologicznych.

W ramach projektu zespół badawczy będzie starał się poznać odpowiedzi na następujące pytania:

  • jaki wpływ na procesy związane z rozwojem i zanikiem oraz czasem trwania mgły mają aerozole absorbujące oraz ich rozkład pionowy w dolnej troposferze?
  • czy wzrost higroskopijny aerozolu przy wilgotności względnej poniżej 100% powoduje istotne zmiany strumienia zwrotnego promieniowania długofalowego?
  • czy uzasadnione jest zaniedbywanie zmian współczynnika absorpcji światła w aerozolu higroskopijnym podczas zmian wilgotności względnej?;
  • w jakim stopniu koncentracja aerozolu emitowanego głównie przez systemy ogrzewania wpływa na wysokość, minimalną widzialność oraz czas trwania mgły?

Wykonawcy projektu:

kierownik: dr hab. Krzysztof Markowicz, prof. ucz.

dr Michał Chiliński

dr Olga Zawadzka-Mańko

dr Justyna Lisok

mgr Katarzyna Nurowska

mgr Grzegorz Florczyk


 

Lista zakupionej oraz wytworzonej w ramach projektu aparatury naukowo-badawczej:

- Nefelometr polarny 4000

- Komora klimatyczna ACS1000

- Zestaw miniaturowych radiometrów

- Laserowy licznik cząstek LAS-TSI

- Miniaturowe liczniki cząstek OPC-N3

- Dron typu octocopter

 

Stacje pomiarowe:

- Laboratorium transferu radiacyjnego w Instytucie Geofizyki, Wydziału Fizyki UW

- Stacja badawcza SolarAOT w Strzyżowie

 

Eksperymenty badawcze:

- stacja SolarAOT (Strzyżów) 7-9.09.2020. Profilowanie smogu oraz mgły w kotlinie Strzyżowa z wykorzystaniem aparatury podwieszonej do balonu na uwięzi oraz samochodu badawczego

- stacja SolarAOT (Strzyżów) 10-21.02.2020. Profilowanie smogu oraz mgły w kotlinie Strzyżowa z wykorzystaniem aparatury podwieszonej do balonu na uwięzi oraz samochodu badawczego

- stacja SolarAOT (Strzyżów) 26-31.08.2020. Profilowanie mgły radiacyjnej w kotlinie Strzyżowa z wykorzystaniem aparatury podwieszonej do drona

- profilowanie smogu na Pałacu Kultury i Nauki w Warszawie (od lipca 2020r.). Zestaw stacji pomiarowych na 5 różnych wysokościach od powierzchni ziemi to 40 piętra.

- pomiary ciągłe smogu ora mgły radiacyjnej na dwóch różnych wysokościach w Strzyżowie (od sierpnia 2019r.)

 

Wystąpienia konferencyjne:

1. Grzegorz Florczyk, Krzysztof M. Markowicz, Wpływ zmian wilgotności względnej powietrza na poziom eBC w miniaturowym aethalometrze AE-51, IV konferencja PolandAOD, 3-4.12.2020
2. Anna Rozwadowska, Krzysztof M. Markowicz, Piotr Markuszewski, Przemysław Makuch, Wpływ wilgotności na wyniki pomiarów koncentracji eBC w atmosferze za pomocą etalometru - wyniki eksperymentu, IV konferencja PolandAOD, 3-4.12.2020.
3. Katarzyna Nurowska, Grzegorz Florczyk, Agata Han, Michał T. Chiliński, Krzysztof M. Markowicz, Wyznaczenie wzrostu higroskopijnego aerozolu w oparciu o licznik OPC-N3, IV konferencja PolandAOD, 3-4.12.2020.
4. Krzysztof M. Markowicz, Michał Chiliński, Agata Han, Przemysław Makuch, Pomiary własności mikrofizyczny mgły radiacyjnej, IV konferencja PolandAOD, 3-4.12.2020.

5. Nurowska, K., G. Florczyk, A. Han, M. T. Chiliński, and K. M. Markowicz, Determination of hygroscopic aerosol growth based on the OPC-N3 counter, EGU General Assembly 2021 / 10 ― 30.04.2021.

6. Florczyk,G., K. Nurowska, A. Han, M. Chiliński, and K. Markowicz, Should black carbon concentration from aethalometer measurements onboard of UAVs be additionally corrected? - What is the impact of rapid relative humidity changes on our measurements? EGU General Assembly 2021 / 10- 30.04.2021, e-conference.
7. Grzybowski, P.T., K. M. Markowicz, J. P. Musiał, Impact of restriction due to COVID-19 on air pollution in Poland in Spring 2020. Geoscience and Remote Sensing Symposium, 12-16 July 2021.

 

Lista publikacji:

1. Markowicz, K.M. M.T. Chilinski, Evaluation of a low-cost optical particle counters for measurement of ambient aerosol scattering coefficient and Ångström exponent, Sensors, 20(9), 2617; https://doi.org/10.3390/s20092617.

2. Grzybowski, P.T., K. M. Markowicz, J. P. Musial, 2021, Reduction of air pollution in Poland in spring 2020 during the lockdown caused by the COVID-19 pandemic. Remote Sensing, 13(18), 3784, 10.3390/rs13183784.
3. Markowicz, K.M., O. Zawadzka, M. Posyniak, 2021, A reduction of direct aerosol cooling over Central Europe in the last decades. International Journal of Climatology, 1– 18https://doi.org/10.1002/joc.7488.
4.
Markowicz, K.M., Stachlewska, I.S.; Zawadzka-Manko, O.; Wang, D.; Kumala, W.; Chilinski, M.T.; Makuch, P.; Markuszewski, P.; Rozwadowska, A.K.; Petelski, T.; Zielinski, T.; Posyniak, M.; Kaminski, J.W.; Szkop, A.; Pietruczuk, A.; Chojnicki, B.H.; Harenda, K.M.; Poczta, P.; Uscka-Kowalkowska, J.; Struzewska, J.; Werner, M.; Kryza, M.; Drzeniecka-Osiadacz, A.; Sawinski, T.; Remut, A.; Mietus, M.; Wiejak, K.; Markowicz, J.; Belegante, L.; Nicolae, D., 2021, A Decade of Poland-AOD Aerosol Research Network Observations. Atmosphere, 12, 1583. https://doi.org/10.3390/atmos12121583.


 

Popularyzacja badań:

-   Markowicz, K.M., Wykład pt. Wpływ zmian klimatu na powstawanie i rozwój mgieł nad Polską, Festiwal Nauki, Warszawa, 25.09.2021
- Wieczór z Klimatem, Pokazy z wykorzystaniem aparatury naukowej na rynku w Strzyżowie, 24.07.2021