Voor meerdere jaren, luchtkwaliteitsmanagers hebben verhoogde ozonniveaus vastgesteld in de Sheboygan, Wisconsin, Oppervlakte. Het blijft een atmosferisch mysterie, aangezien hoge ozonniveaus meestal worden geassocieerd met grotere steden. Het is ook een punt van grote zorg voor volksgezondheidsfunctionarissen, omdat ozon een bekend irriterend middel is voor de luchtwegen dat een bedreiging vormt voor de gezondheid van kwetsbare bevolkingsgroepen, vooral jongeren en ouderen, en mensen met ademhalingsproblemen zoals astma.

In een poging om het mysterie te ontrafelen en te begrijpen hoe vervuiling langs de westelijke kustlijn van Lake Michigan beweegt, Onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison Space Science and Engineering Center (SSEC) hebben zich aangesloten bij een atmosferisch onderzoek boven Sheboygan en andere steden langs de kust van het meer.

Het doel van de Lake Michigan Ozone Study (LMOS 2017) is om te begrijpen hoe windstromen vervuiling van de ene locatie naar de andere kunnen transporteren, met name ozon, die risico's voor de menselijke gezondheid met zich meebrengt wanneer ze in de buurt van het aardoppervlak worden aangetroffen. De verzamelde gegevens zullen ook worden geïntegreerd in ozonmodellen die worden gebruikt door luchtkwaliteitsmanagers bij instanties zoals de Environmental Protection Agency (EPA), het Lake Michigan Air Directors Consortium (LADCO), en het Wisconsin Department of Natural Resources.

"We willen deze modellen helpen verbeteren en beter voorspellen wanneer ozongebeurtenissen zullen plaatsvinden, en op zijn beurt, gezondheid beschermen, " zegt Brad Pierce, een NOAA-fysicus die is gestationeerd in UW-Madison en de LMOS-campagne leidt.

De studie vertegenwoordigt een samenwerking tussen meerdere instanties van $ 1,3 miljoen, waaronder NASA, de Nationale Wetenschapsstichting (NSF), EPA, de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), het Electric Power Research Institute (EPRI), en andere organisaties en universiteiten.

"Het plan is om gegevens te verzamelen die ons een uitgebreid profiel geven van de atmosfeer langs de oever van Lake Michigan, " zegt Tim Wagner, SSEC-assistent-onderzoeker.

Wagner houdt toezicht op de onderzoeksinspanningen voor een reeks instrumenten op de grond, bekend als het SSEC Portable Atmospheric Research Center, of SPARC. SPARC is een op maat gemaakte, Aanhanger van 17 voet uitgerust met een reeks gevoelige instrumenten die worden gebruikt om de atmosfeer te meten, waarvan vele zijn ontworpen en gebouwd bij SSEC. Gegevens verzameld van de SPARC-instrumenten op de onderzoekslocatie zullen helpen bij het maken van een beeld van de atmosfeer boven Sheboygan en de omliggende gebieden door middel van wind- en temperatuurmetingen, en helpen bij het oplossen van verschillende soorten deeltjes zoals ijs, stof en andere aerosolen.

"Door de atmosferische structuur te begrijpen, het geeft context aan de andere gegevens die deel uitmaken van de hele campagne, "zegt Wagner. "Het is een belangrijk stukje van de puzzel om te begrijpen wat daarboven gebeurt."

De gegevens van het SPARC-team zullen een aanvulling vormen op NASA-metingen die al zijn verzameld met behulp van teledetectie-instrumenten op een vliegtuig dat in specifieke patronen boven het gebied vliegt - vanuit Zion, Illinois, naar Sheboygan - en gegevens van een NOAA-onderzoeksschip uitgerust met EPA-instrumenten die nearshore- en offshore-metingen verzamelden. Het zal ook bijdragen aan ozonmetingen die via auto's zijn verzameld door EPA Region 5 en UW-Eau Claire Professor Patricia Cleary.

"Samen, het vliegtuig, scheeps- en landmetingen zullen helpen om een ​​completer beeld van de atmosfeer te krijgen, ' zegt Wagner.

Aanvullend, EPRI heeft Scientific Aviation gefinancierd voor metingen vanuit de lucht langs de kust van Lake Michigan en NSF heeft de University of Wisconsin gefinancierd, University of Iowa en University of Minnesota om gedetailleerde chemische metingen uit te voeren op een grondlocatie in Zion.

Het UW-Madison grondteam bestaat uit Tim Bertram, hoogleraar scheikunde, en zijn afgestudeerde studenten Gordon Novak en Michael Vermeuel. Bertram legt uit dat ozon vaak wordt aangetroffen in de atmosfeer van de aarde, waar het oppervlaktebewoners beschermt tegen schadelijke zonnestraling, maar het is meestal hoog en weg van mensen. Echter, antropogene bronnen - zoals de verbranding van fossiele brandstoffen - kunnen de ozonproductie doen escaleren tot onveilige niveaus, vooral wanneer het zich vormt in steden of dichtbevolkte gebieden.

Ozon ontstaat bij onvolledige verbranding, die creëert wat bekend staat als voorlopermoleculen, zoals stikstofmonoxide, en vluchtige organische verbindingen. Deze worden via een zonlichtafhankelijk chemisch proces omgezet in ozon. Ozonniveaus zijn meestal hoger tijdens de zomermaanden vanwege de verhoogde zonne-intensiteit.

De EPA is verantwoordelijk voor het vaststellen van landelijke normen voor ozonvervuiling en werkt samen met overheidsinstanties om de luchtkwaliteit te bewaken. Steden die niet aan bepaalde luchtkwaliteitsnormen voldoen, moeten een planningsproces ondergaan om manieren te schetsen om verontreinigende stoffen zoals ozon te verminderen. Doorboren, die meer dan 20 jaar ozontransport heeft bestudeerd, zegt dat het verbeteren van modellen de EPA en steden zal helpen bij het plannen van toekomstige behoeften en vereisten op het gebied van luchtkwaliteit.

"De veldfase van de Lake Michigan Ozone Study 2017 was een overweldigend succes en we kijken ernaar uit om de metingen die tijdens de campagne zijn verzameld te gebruiken om te helpen begrijpen waarom ozonmonitors aan de kust hogere ozonniveaus laten zien dan in het binnenland, en ons vermogen om ozon te modelleren binnen deze complexe regio te verbeteren, ' zegt Pierce.