Станция атмосферных исследований Mace Head расположена на западном побережье Ирландии в Карне и является одной из старейших станций регистрации ртути в мире. [1] Местоположение станции имеет большое значение, поскольку она находится далеко от соседних городов, что гарантирует отсутствие помех для записей, а также ее местоположение имеет большое значение, поскольку оно идеально подходит для изучения атмосферы в условиях Северного полушария и Европы . [1] Станция имеет двойной статус: она является станцией Глобальной службы атмосферы (ГМО) Всемирной метеорологической организации (ВМО) и суперсайтом Европейской программы мониторинга и оценки (ЕМЕП). [2] Mace Head исследует и контролирует климат и состав атмосферы, уделяя особое внимание взаимодействию аэрозолей и облаков и показаниям ртути .
Станция атмосферных исследований Mace Head была основана в 1987 году и до сих пор работает. [3] Нынешним руководителем станции является г-н Джерри Спейн, который занимает эту должность последние 20 лет. [4] Контактным лицом станции является профессор Саймон О'Доэрти, который проводит измерения следовых газов в Университете Бристоля, а ответственным лицом станции является профессор Питер Симмондс. [3] Станция Mace Head финансируется Министерством бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании (BEIS) и NASA . [3]
Станция имеет двойной статус: она является станцией Глобальной службы атмосферы ( ГСО) Всемирной метеорологической организации (ВМО ) и суперсайтом Европейской программы мониторинга и оценки (ЕМЕП). [2] Она управляется как Школой физики Национального университета Ирландии в Голуэе, так и Центром исследований климата и загрязнения воздуха Института Райана при этом университете. [2]
Физическая школа Национального университета Ирландии в Голуэе работает в Мейс-Хед уже 50 лет, а станция Мейс-Хед является одной из важнейших станций Глобального наблюдения за атмосферой в Северном полушарии. [3]
При финансировании за счет исследовательских проектов персонал NUIG, студенты и постдокторанты, отвечают за эксплуатацию и обслуживание оборудования на станции Мейс-Хед. [3] NUIG покрывает расходы на расходные материалы, такие как фильтры, а также транспортировку образцов для химического анализа в лабораторию Гласневина, Дублин. [3]
Станция атмосферных исследований Мейс-Хед расположена на западном побережье Ирландии в Карне, графство Голуэй . [1] Эта станция в Северном полушарии имеет западное направление к северной части Атлантического океана с координатами 53°20' с.ш. и 9°54' з.д. [3] Это чистый сектор от 180 градусов до 300 градусов, и примерно 60% воздуха, который измеряется сайтом, поступает через этот чистый сектор. [5] Она имеет часовой пояс UTC+1 или GMT+1 , с 1200 мм годовых осадков, средней температурой воздуха 10 °C и температурой моря 10 °C зимой и 15 °C летом. [3] Торфяники и водно-болотные угодья окружают станцию, и она расположена примерно в 90 м от береговой линии. [3]
Чтобы уменьшить загрязняющие вещества, влияющие и мешающие измерениям, проводимым на объекте, Мейс-Хед стратегически расположен примерно в 88 км к западу от города Голуэй . [3] Аналогичным образом, чистый сектор, окружающий объект, также включает три небольших прилегающих острова, но они необитаемы и, таким образом, не влияют на измерения, проводимые на объекте. [3] Кроме того, основные атлантические судоходные пути находятся на расстоянии более 150 км , а трансатлантические воздушные коридоры — на расстоянии более 80 км , что обеспечивает более чистые показания. [6]
Расположение Мейс-Хед делает его идеальным местом для измерения морских биогенных газов, образования и химии аэрозолей, а также переноса загрязнений воздуха на большие расстояния . [7] Он также идеально подходит для изучения атмосферы в условиях Северного полушария , а также европейских условий при восточных ветрах. [1]
На территории имеется множество объектов, используемых для записи и анализа данных. Эти объекты состоят из 10 -метровой метеорологической вышки, алюминиевой вышки для пешеходов и лаборатории грузового контейнера, а также трех лабораторных зданий; одно в 300 м от берега и два в 90 м от берега. [8]
Исследования и операции начались в период с 1978 по 1983 год в Адриголе , графство Корк. [3] Однако это было закрыто, и операции официально переехали на площадку Мейс-Хед в 1987 году. [3] Именно с 1987 года начались измерения хлороформа , метана и трихлортрифторэтана , а в 1995 году начались измерения оксида углерода и водорода . [3] В октябре 1994 года сеть Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) установила свой первый автоматизированный газовый хроматограф-масс-спектрометр. [3] Позднее он был заменен на Agilent 5973 MS в 1998 году, а в декабре 2004 года был выведен из эксплуатации и установлена система газовой хроматографии-масс-спектрометрии Medusa (Medusa-GCMS). [3]
Станция Mace Head имеет многочисленные исследовательские цели и темы, такие как мониторинг изменения климата , состава атмосферы, взаимодействия аэрозолей и облаков, качества воздуха, обмена атмосферы и океана и взаимодействия климата и экосистемы. [9] В заявлении о миссии говорится, что их цель — отслеживать тенденции изменения состава атмосферы, отслеживать климатические переменные и загрязнение воздуха, а также исследовать состав атмосферы и его влияние на изменение климата. [6] Mace Head также хочет содействовать образованию в области климата, загрязнения воздуха и атмосферы. [6]
Mace Head использует различные инструменты для записи своих результатов. Некоторые из этих инструментов включают облакомер и доплеровский лидар , оба используются для обнаружения облаков и аэрозолей , облачный радар, микроволновый радиометр и наносканирующий измеритель подвижности частиц. [2] Mace Head также имеет систему газовой хроматографии и масс-спектрометрии (Medusa-GCMS), которая была установлена в декабре 2004 года и измеряет следовые количества газов. [3]
В Mace Head также есть автоматический атомно-флуоресцентный анализатор (AFS) и автоматический атомно-абсорбционный анализатор (AAS), оба из которых используются для измерения ртутных измерений с временным разрешением. [10] Также имеется резонаторный кольцевой спектрометр (CRDS), который используется для измерения углекислого газа и метана. [11] Также имеется газовый хроматограф-детектор захвата электронов (GC-ECD) для измерения гексафторида серы и закиси азота , а также газовый хроматограф-мультидетектор (GC-MD) для измерения оксида углерода и водорода. [12]
Mace Head славится своими исследованиями химии атмосферы, поскольку они измеряют многочисленные метеорологические элементы, такие как скорость и направление ветра, температуру, количество осадков и влажность. [8] Они также регистрируют и измеряют парниковые газы, уровни УФ-излучения и солнечную радиацию. [7] Mace Head начал измерять озон с 1988 года, хлороформ , метан и трихлортрифторэтан — в 1897 году, а оксид углерода и водород — в 1995 году. [3]
Марк Лант измерил хлорфторбарбон (ХФУ), а Юргита Овадневайте сообщила о взаимодействии аэрозоля и облака, а также о климате в Мейс-Хед, в частности, о крупных достижениях в области аэрозолей морской соли. [13] Наблюдения за метилхлороформом в Мейс-Хед также были полезны для понимания удаления метана из атмосферы, что вызвано тенденциями в концентрациях гидроксильных радикалов в атмосфере. [13]
Хотя Mace Head измеряет многочисленные составы атмосферы, основное внимание уделяется измерениям аэрозолей и показателей ртути, а также наблюдаются и измеряются штормы и сильные ветры.
Мейс-Хед измеряет штормы и сильные ветры, которые проходят именно зимой; в сезон штормов. Одним из таких измеренных штормов был шторм Али , первый шторм сезона 2018-2019 гг. [14] Шторм Али прибыл в северные районы Британских островов 19 сентября и принес сильный дождь и сильный ветер в Северную Ирландию и Западную Шотландию. [14] Самый высокий зарегистрированный порыв был на вершине Кэрнгорм со скоростью 105 миль в час, а Мейс-Хед зафиксировал один из самых высоких показателей со скоростью 90 миль в час. [14] Шторм Али оказал огромное влияние и нарушил Ирландию, вызвав отключения электроэнергии, сбои в движении, ущерб зданиям и транспорту, а также две смерти. [14]
Шторм Каллум был третьим штормом сезона 2018-2019, обрушившимся на Великобританию 12 и 13 октября. [15] Каллум принес ветреную погоду, дожди, перебои с электроснабжением, а поскольку были высокие приливы, ветры вызывали большие волны, поэтому многие морские дамбы рухнули, что привело к затоплению побережья . В Мейс-Хед порывы ветра достигли 72 миль в час, а максимальная скорость порывов составила 86 миль в час в Кейпел-Куриг. [15]
Кроме того, шторм Фионн также был измерен в Мейс-Хед. Он был назван Met Eireann и стал седьмым штормом зимы 2018-2019 годов. [16] Он прибыл в Ирландию 16 января и наблюдался и измерялся не только в Мейс-Хед, но и в других местах, таких как Шеркин-Айленд, обсерватория Валентия, аэропорт Св. Марии и Абердарон. Самый высокий зарегистрированный порыв был измерен в Мейс-Хед со скоростью ветра 85 миль в час. [16] Шторм Фионн не оказал такого значительного воздействия на Ирландию, как шторм Али, единственными последствиями были нарушение движения и снегопад. [16]
Другие штормы, зафиксированные в Мейс-Хед, включают шторм Эрик со скоростью 76 миль в час и шторм Джейк со скоростью 83 мили в час. [17] [18]
Моделирование качества воздуха используется для выявления взаимосвязи между концентрациями в атмосфере, выбросами, метеорологией и другими факторами. [19] Эти атмосферные измерения полезны для детализации концентраций следовых газов и различных атмосферных аэрозолей. [19]
Аэрозоли — это жидкие частицы, взвешенные в воздухе, и они влияют на климат, рассеивая свет и влияя на облака, таким образом, они работают в противовес парниковым газам и вызывают охлаждение. [20] Природные аэрозоли включают сульфаты , соли аммония и морские соли. [20] В Мейс-Хед находится один из самых передовых участков мониторинга аэрозолей в Европе, предоставляющий важные и жизненно важные данные о пепле во время извержения исландского вулкана в апреле и мае. [19] 14 апреля 2010 года произошло извержение исландского вулкана Эйяфьятлайокудль , при этом вулканический пепел поднялся на высоту до 9 км в воздух. [19] Погодные условия в Центральной Европе ухудшились, загрязняющие вещества оставались в течение следующих 6 дней. [19] Вертикальный шлейф вулканического пепла достигал пика в 3,5 км и был перехвачен Мейс-Хед 33 раза в течение 6 недель, причем примерно три из этих событий длились более 12 часов, что свидетельствует о том, что это был невероятно сильный шлейф пепла. [19]
Mace Head использует доплеровский облачный лидар и облакомер для обнаружения облаков и аэрозолей на высоте около пятнадцати метров над уровнем земли. Это обнаружение и отбор проб аэрозолей основаны на скорости ветра, направлении ветра, относительной влажности и наличии дождя. Для идеального сбора образцов должна быть низкая скорость ветра, влажность <95% и отсутствие дождя. Кроме того, более надежные образцы берутся в течение нескольких дней. [21]
Существует пять основных параметров, которые регулярно измеряются на станциях Глобальной службы атмосферы . Это оптическая толщина аэрозоля , поглощение, рассеяние, масса и химия. [21] Масса и химия аэрозолей еще не измерялись в Мейс-Хед, но будут регистрироваться в ближайшие годы. [21]
Облачный радар также может использоваться для обнаружения несферических и деполяризующих частиц вулканического пепла . [2] Таким образом, Mace Head идеально подходит для обнаружения вулканических аэрозольных шлейфов, которые могут быть использованы для оповещения мест с близлежащими вулканами , а именно Ирландии и Европы , о возможных извержениях. [2]
Станция Мейс-Хед регистрирует ртуть (Hg) с 1995 года и, таким образом, является одной из старейших станций регистрации ртути в мире. [22] Регистрация и сбор данных о ртути жизненно важны, поскольку она является глобальным загрязнителем окружающей среды , выбрасываемым как естественным путем, так и из антропогенных источников.
Факты свидетельствуют о том, что выбросы ртути из антропогенных источников столь же велики, как и из природных источников, поэтому именно антропогенные выбросы ртути способствуют увеличению воздействия ртути на окружающую среду . [10]
Необходимы долгосрочные и непрерывные измерения, поскольку они детализируют, является ли колебание нормальным или чем-то необычным, что позволяет контролировать фоновые уровни общей газообразной ртути . [22] Непрерывные измерения ртути проводятся с временным разрешением 15 минут, и это одна из первых станций, которая производит общие газообразные измерения с таким высоким временным разрешением. [23] Кроме того, долгосрочный мониторинг может предоставить прямые доказательства временных тенденций, поскольку ртуть имеет время пребывания в атмосфере приблизительно 1 год. [10] Измерения, зарегистрированные в Мейс-Хед, показывают, что фоновые уровни ртути в Северном полушарии составляют приблизительно 1,7 нг/м 3 с сезонным изменением приблизительно 20%. [10]
Mace Head — одна из многих международных исследовательских сетей, включая Эксперимент по химии атмосферы и океана (AEROCE), Расширенный эксперимент по глобальным атмосферным газам (AGAGE), Всемирную метеорологическую организацию / Глобальную службу атмосферы (WMO/GAW), Баланс озона над Атлантикой (BOA), Исследования тропосферного озона (TOR, проект EUROTRAC) и Лабораторию мониторинга и диагностики климата / Национальное управление океанических и атмосферных исследований (CMDL/NOAA). [1]
В Ирландии имеется пять станций мониторинга Европейской программы мониторинга и оценки (EMEP), при этом станция Mace Head расположена в Западной Ирландии. [24] Остальные четыре станции — это Malin Head Glenveagh на севере, обсерватория Valentia на юге, Carnsore Point и Johnstown Castle на востоке и Oak Park, расположенный в глубине страны. [24] На каждой из этих станций EMEP химический анализ проводится Метеорологической службой Ирландии в их Дублинской лаборатории в Гласневине. [24]