Μελέτη των κατανομών του μεγέθους των αερολυμάτων που μετρήθηκαν στο σταθμό της Φινοκαλιάς Ηρακλείου Κρήτης

Abstract

Η παρούσα εργασία έχει σαν αντικείμενο την επεξεργασία μετρήσεων του αριθμού των σωματιδίων με βάση τις διαμέτρους τους, που έγιναν στον σταθμό της Φινοκαλιάς Ηρακλείου στην Κρήτη κατά την διάρκεια του προγράμματος EUCAARI. Οι μετρήσεις έγιναν με ένα optical particle counter το μοντέλο της Grimm 1.108 και διήρκησαν από τις 3 Μαΐου έως τις 1 Αυγούστου του 2008. Ο σκοπός της εργασίας είναι να προσδιοριστεί η συσχέτιση μεταξύ των κατανομών των σωματιδίων με βάση την διάμετρο τους και η ομαδοποίηση τους με κριτήριο αυτή την συσχέτιση. Στην συνέχεια ερευνήθηκε η προέλευση των αέριων μαζών που μετρήθηκαν στον σταθμό για τις χρονικές στιγμές που παρουσίαζαν ακραίες τιμές, ώστε να βρεθούν οι πιθανές αιτίες της ρύπανσης τους. Η δομή της εργασίας αυτής είναι η εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο, δίνονται κάποιες βασικές έννοιες για τα αερολύματα (αεροζόλ) οι οποίες αποτελούν το θεωρητικό υπόβαθρο πάνω στο οποίο στηρίχτηκε η παρούσα εργασία. Ξεκινώντας το κεφάλαιο, περιέχει έναν ορισμό των αερολυμάτων ενώ στην συνέχεια αναφέρονται στοιχεία για τις κατανομές του μεγέθους τους, την χημική τους σύσταση, τις χημικές και φυσικές τους ιδιότητες καθώς και τους συνήθεις τρόπους κατηγοριοποίησης τους. Τέλος, σε αυτό το κεφάλαιο, κρίθηκε σκόπιμο να παρουσιαστούν οι τρόποι απομάκρυνσης των αερολυμάτων από την ατμόσφαιρα και να εξηγηθούν οι μηχανισμοί τους. Το δεύτερο κεφάλαιο επικεντρώνεται στις επιδράσεις των αερολυμάτων. Έτσι, παρουσιάζονται αναλυτικά και εξηγούνται οι μηχανισμοί με τους οποίους επιδρούν τα αερολύματα στο κλίμα (άμεση και έμμεση επίδραση), στην ανθρώπινη υγεία, στην ορατότητα, στα υλικά καθώς και στην βλάστηση και τα οικοσυστήματα. Στο τρίτο κεφάλαιο, γίνεται βιβλιογραφική ανασκόπηση παλαιότερων μελετών που έχουν γίνει πάνω σε μετρήσεις οπτικών ιδιοτήτων αερολυμάτων και των κατανομών του μεγέθους τους. Η ανασκόπηση ξεκίνησε με μελέτες που έχουν γίνει ανά τον κόσμο ώστε αυτό να αποτελεί την βάση πάνω στην οποία θα στηριχτεί η παρούσα εργασία. Αμέσως μετά, παρουσιάζονται οι λόγοι για τους οποίους η λεκάνη της Μεσογείου είναι μία περιοχή με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την μελέτη της αέριας ρύπανσης και ιδιαίτερα των αερολυμάτων. Τέλος γίνεται μια περιγραφή του σταθμού της φινοκαλιάς στην Κρήτη, ο οποίος είναι ένας πολύ σημαντικός σταθμός μετρήσεων στην περιοχή της Ανατολικής μεσογείου, ενώ συγχρόνως μελετήθηκαν και παρουσιάζονται παλιότερες μελέτες για τον σταθμό. Στο τέταρτο κεφάλαιο, έγινε η επεξεργασία των μετρήσεων που έγιναν στον σταθμό. Στην αρχή παρουσιάζονται κάποια στοιχεία για το optical particle counter 1.108 της Grimm, με το οποίο έγιναν οι μετρήσεις. Στην συνέχεια εξηγείται η διαδικασία του πρώτου σταδίου της επεξεργασίας των μετρήσεων και παρουσιάζονται οι χρονοσειρές που προέκυψαν για κάθε μήνα των μετρήσεων. Στο δεύτερο στάδιο της επεξεργασίας των μετρήσεων υπολογίστηκαν οι συσχετίσεις των κατανομών των σωματιδίων με βάση τις διαμέτρους τους και παρουσιάστηκαν σε συγκεντρωτικούς πίνακες ενώ παράλληλα έγινε και ομαδοποίηση των σωματιδίων με βάση αυτές τις συσχετίσεις. Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου, με χρήση του μοντέλου HYSPLIT της NOAA ερευνήθηκαν οι τροχιές των αέριων μαζών που μετρήθηκαν στον σταθμό, και αντιστοιχούσαν σε υψηλούς αριθμούς σωματιδίων, με σκοπό τον εντοπισμό της προέλευσης των αερολυμάτων που επηρεάζουν την περιοχή του σταθμού. Στο πέμπτο, και τελευταίο, κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν από την επεξεργασία των μετρήσεων της παρούσας εργασίας και από άλλες μελέτες που χρησιμοποιήθηκαν κατά την ερμηνεία των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας αυτής.