Projekt badawczy

Pod koniec kwietnia 2019 roku w Warszawie zaobserwowano spektakularny przypadek napływu pyłu mineralnego pochodzącego z okolicznych pól uprawnych. Pojawił się on tuż przy powierzchni ziemi tworząc swoistą zamieć piaskową. Zjawisko to dodatkowo zbiegło się w czasie z dalekozasięgowym napływem pyłu pustynnego znad Sahary. Zdarzenie to było tak rzadkie i niespotykane, że natychmiastowo wzbudziło zaintereswoanie opinii publicznej i mediów. W związku z tym pojawiły się pytania, czy obecność takiego pyłu może mieć wpływ na jakość życia i zdrowie ludzi, czy można w jakiś sposób zmierzyć jego ilość, jak wpływa na klimat i jego zmiany, o którym ostatnimi czasy mówi się częściej ze względu na coraz bardziej dynamiczne i niebezpieczne zjawiska pogodowe. Tego typu epizody lokalne oraz intruzje pyłu mineralnego nad terenem Polski i Centralno-wschodniej Europy stanowią około 30 % aerozoli różnego typu. Jest to wysoki udział, szczególnie biorąc pod uwagę typ aerozolu, jako że pył mineralny przez swoją bardzo wysoką asferyczność ma duże znaczenie z punktu widzenia bilansu radiacyjnego atmosfera-ziemia.

Coraz więcej badaczy skupia swoją uwagę na pomiarach aerozolu atmosferycznego, którego istotnym komponentem jest właśnie aerozol pyłu mineralnego. Rozbudowana w skali kraju sieć pomiarowa monitoringu jakości powietrza Głównego Inspektoratu Ochrony Środowiska (GIOŚ) realizuje pomiary naziemne, natomiast intensywnie rozwijane przez Europejską Agencję Kosmiczną (European Satellite Agency - ESA) pomiary satelitarne pozwalają na obserwację aerozolu zawieszonego w atmosferze, na znacznych wysokościach ponad powierzchnią ziemi, który to nie może zostać zaobserwowany przez przyrządy pomiarowe GIOŚ. Integrowane w pionowej kolumnie atmosfery własności optyczne dostarczane przez sieć pomiarową AErosol RObotic NETwork (AERONET) z 5 stacji pomiarowych w Polsce są doskonałym źródłem danych. Te dwie bogate struktury nie dają jednak informacji o przestrzennym rozkładzie aerozolu w pionowej kolumnie atmosfery.

Ten bardzo ważny komponent dostarczany jest poprzez unikatowe na skalę Europy Centralno-wschodniej pomiary lidarowe prowadzone przez Laboratorium Pomiarów Zdalnych, Instytutu Geofizyki, Wydziału Fizyki, Uniwersytetu Warszawskiego (IGF UW). Zainstalowany na stacji lidar jest nowoczesnym urządzeniem, mierzącym właściwości optyczne aerozolu w 12 kanałach realizując pomiary w zakresie wysokości od 200 m do 20 km nad urządzeniem w automatycznym reżimie pracy 24/7. Pomiary te dają informacje o ilości aerozolu, rozmiarach ich kształcie drobin, a także wysokości na jakiej się znajdowały i jak grube warstwy tworzyły. Lidar ten należy do międzynarodowej sieci pomiarowej EARLINET/ACTRIS (European Aerosol Research Lidar Network/Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure), spełniając rygorystyczne wymagania techniczne, co powoduje, że zarówno dane pomiarowe jak również produkty ręcznych eawaluacji danych prowadzonych przez warszawską grupę lidarową, charakteryzują się wysoką jakością i są uważane przez wielu uznanych ekspertów za wiarygodne źródło infomracji.

Bazując na tak ogromnej ilości informacji dostarczanych przez wspomniane wyżej instrumenty i sieci pomiarowe można prowadzić badania mające na celu dostarczanie pełnego opisu właściwości fizycznych i optycznych aerozolu. Znając te właściwości można prowadzić dalsze badania mające na celu określenie typu aerozolu, co można dodatkowo walidować poprzez badanie źródeł pochodzenia aerozoli przy użyciu modeli opisujących trajektorie wsteczne ruchu mas powietrza (HYSPLIT) oraz modeli prognozowania obecności pyłu mineralnego (NAAPS, NMMB/BSC-Dust) czy też przyczynków od poszczególnych grup rozmiarów cząstek, do sumarycznego profilu. Podział ten jest niezmiernie ważny ze względu na to, że różne rozmiary cząstek mają różny wpływ na procesy zachodzące w atmosferze.

Niezaprzeczalną zaletą tak dużej badań jest to, że mogą one być dodatkowym źródłem informacji, które mogą następnie mogą być wykorzystywane w modelowaniu klimatu, procesów radiacyjnych, a także w procesach powstawania chmur.

Udział w konferencjach:

1. 04.IX. - 09.IX.2022 - 11th International Aerosol Conference 2022 Ateny, Grecja - współautorstwo i prezentacja plakatu: "Optical properties of desert dust and its mixtures over Warsaw, Poland" Szczepanik D. M., Janicka L., Kumala W., Althausen D., D'Amico G., Stachlewska I. S.

2. 26.VI. - 01.VII.2022 - 30th International Laser Radar Conference 2022 Montana, USA (online) - współautorstwo i prezentacja plakatu: "Long-Term Changes of Optical Properties of Mineral Dust And Its Mixtures Derived From Raman Polarization Water Vapor Lidar in Central Europe" Szczepanik D. M., Kumala W., Olusegun C.F., Tetoni E., Amiridis V., Nicolae D., Althausen D., Stachlewska I. S.

3. 20-22.VI.2022 - XV Kopernikańskie Seminarium Doktoranckie 2022 Toruń - wystąpienie konferencyjne (zaproszony wykład): "Pierwsze pomiary obecności pyłu saharyjskiego pyłu pustynnego w okresie zimowym nad Warszawą" Szczepanik D. M., Stachlewska I. S., Ortiz-Amezcua P.,  Kumala W., Heese B.,  Althausen D., D'Amico G.

4. 16-18.XII.2021 - European Lidar Conference 2021 Granada (hybrydowo) - współautorstwo i prezentacja plakatu: "First ever observations of mineral dust in wintertime over Warsaw, Poland." Szczepanik D. M., Ortiz-Amezcua P., Janicka Ł., Kumala W., Heese B., Althausen D., D'Amico G., Stachlewska I. S.