Εξοπλισμός

Στο σταθμό Φινοκαλιά πραγματοποιείται σε συνεχή βάση ένα ευρύ φάσμα μετρήσεων για το χαρακτηρισμό της ατμόσφαιρας, είτε σε πραγματικό χρόνο είτε με συλλογή δειγμάτων για μετέπειτα εργαστηριακή ανάλυση. Η οργανολογία του σταθμού περιλαμβάνει μετρητικές διατάξεις στην αιχμή της τεχνολογίας:

• Πλήρη μετεωρολογικό σταθμό: Ταχύτητα – διεύθυνση ανέμου (R.M. Young Co.  05103), Σχετική υγρασία –  θερμοκρασία (Rotronic  HC2A-S3), Συνολική ηλιακή ακτινοβολία (Kipp and Zonen, pyranometer CM3), Βαρομετρική πίεση (Vaisala PTB110), Ύψος βροχόπτωσης (R.M. Young Co. 52203 )
• Αισθητήρες μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας UV-A και UV-B
• Αυτόματους αναλυτές αερίων ρύπων: Όζον (Ο3) (Τhermo 49C και 49i), Οξείδια του αζώτου (NO, NO2) (Τhermo 42C και 42i), Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) (Τhermo 48C και 49i)
• Αυτόματο αναλυτή για μετρήσεις θερμοκηπικών αερίων (Picarro): Διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), Μονοξείδιο του άνθρακα (CO), Μεθάνιο (CH₄)
• Αυτόματο αναλυτή συγκεντρώσεων ραδονίου (Rn-222) και θορονίου (Th )
• Φασματόμετρα απορρόφησης – Αυτόματους αναλυτές στοιχειακού άνθρακα (αιθαλόμετρα Magee Scientific ΑΕ31 και ΑΕ33 και Multiangle Absorption Photometer (MAAP) Thermo Sci. 5012)
• Νεφελόμετρα (Ecotech Aurora 1000 και Aurora 3000 και δύο Radiance Research Μ903)
• Αυτόματο αναλυτή συγκεντρώσεων σωματιδίων διάμετρο μικρότερη των 10 μm (PΜ₁₀) (Thermo Sci. FH62 I-R)
• Aπαριθμητή σωματιδίων συμπύκνωσης (CPC) (TSI 3760A) και οπτικό (LPC) (TSI 3753Α)
• Κατανεμητή μεγέθους κινητικότητας σωματιδίων από 9 έως 848 nm με σάρωση (Scanning Mobility Particle Sizer – SMPS) συμπεριλαμβανομένου CPC (TSI 3772)
• Αυτόματο φασματογράφο μάζας Aerosol Chemical Speciation Monitor (Aerodyne res. Inc. ACSM )
• Δειγματολήπτη συλλογής αερολυμάτων PM₁₀ (Leckel SEQ47/50).
• Δειγματολήπτη συλλογής αερολυμάτων PM₁₀ (Derenda PNS 16T-3.1).
• Δειγματολήπτη συλλογής αερολυμάτων PM₁
• Αυτόματο σύστημα συλλογής υγρής εναπόθεσης (βροχής)
• Δειγματολήπτη ξηρής εναπόθεσης των αερολυμάτων
• Μικροαισθητήρες σωματιδιακής μάζας (Purple air, Alphasense)
• Ηλιοφωτόμετρο (CIMEL sunphotometer)

Το προηγμένης τεχνολογίας σύστημα lidar του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ) βρίσκεται σε 24ώρη λειτουργία από τον Μάϊο του 2018 στο Παρατηρητήριο Γεωεπιστημών και Κλιματικής Αλλαγής (ΠΑΓΓΑΙΑ) στο νησί των Αντικυθήρων. Το σύστημα αυτό είναι του τύπου Polly XT, χρησιμοποιεί ένα παλμικό laser στερεάς κατάστασης Nd:YAG και εκπέμπει γραμμικά πολωμένη ακτινοβολία σε τρία μήκη κύματος (355, 532 και 1064 nm) καλύπτοντας από το υπεριώδες έως το κοντινό υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Είναι εξοπλισμένο με 12 κανάλια συνολικά, 3 κανάλια που μετρούν την ελαστική οπισθοσκέδαση (355, 532 και 1064 nm), 2 κανάλια που μετρούν την οπισθοσκεδαζόμενη ακτινοβολία Raman από το ατμοσφαιρικό άζωτο (387 και 607 nm) καθώς και 1 Raman κανάλι για την μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής των ατμοσφαιρικών υδρατμών (407 nm). Τέλος, διαθέτει 2 κανάλια για την μέτρηση της αποπόλωσης της ακτινοβολίας στα 355 και 532 nm. Έχει 2 δέκτες, έναν κοντινής και έναν μακρινής απόστασης και με τον τρόπο αυτό δύναται να πραγματοποιεί μετρήσεις μέχρι και ~150 m πάνω από το έδαφος. Για την ανίχνευση του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος χρησιμοποιούνται φωτοπολλαπλασιαστές και στα 12 κανάλια. Τα δεδομένα του καταγράφονται με χωρική ανάλυση 7.5m στην κατακόρυφο και μεσοποιούνται κάθε 30 δευτερόλεπτα.
Το σύστημα lidar του ΕΑΑ, είναι μέλος του Ευρωπαϊκού δικτύου lidar (EARLINET) στόχος του οποίου είναι η καταγραφή της χωρικής και χρονικής κατανομής των ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων στην Ευρώπη και η δημιουργία μιας ευρείας βάσης δεδομένων των ιδιοτήτων αυτών. Η χρήση των δεδομένων του θα βοηθήσει στις μελέτες που αφορούν την επίδραση των αερολυμάτων στις περιβαλλοντικές και κλιματικές διεργασίες. Μαζί με το φασματο-φωτόμετρο του ΕΑΑ που λειτουργεί στον σταθμό των Αντικυθήρων, αποτελεί το «Aerosol Remote Sensing Infrastructure» όπως αυτό ορίζεται από την Ευρωπαϊκή υποδομή έρευνας ACTRIS.

Το φασματοφωτόμετρο CIMEL του Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών & Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΕΑΑ), λειτουργεί από το 2018 στο Παρατηρητήριο Γεωεπιστημών και Κλιματικής Αλλαγής (ΠΑΓΓΑΙΑ) στο νησί των Αντικυθήρων. Είναι ένα υψηλής ακρίβειας, αυτόματο ραδιόμετρο το οποίο πραγματοποιεί μετρήσεις των οπτικών ιδιοτήτων των αιωρούμενων σωματιδίων μετρώντας την ηλιακή και ουράνια ακτινοβολία. Το φασματοφωτόμετρο CIMEL του σταθμού των Αντικυθήρων πραγματοποιεί μετρήσεις της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας στα 340, 380, 440, 500, 675, 870, 1020 και 1640 nm. Ανήκει στο δίκτυο της NASA, AERONET και τα δεδομένα των μετρήσεων του αποστέλλονται στο Goddard Space Flight Center της NASA. Από εκεί παρέχεται η προκαταρκτική επεξεργασία των δεδομένων τόσου του οπτικού βάθους των αιωρούμενων σωματιδίων όσο και των μικροφυσικών τους ιδιοτήτων σε πραγματικό χρόνο [Holben et al., 1998]. Λόγω των πολύ μικρών ενεργειακών του απαιτήσεων (MicroAmps) και του αυτοτροφοδοτούμενου συστήματος του, το φασματο-φωτόμετρο CIMEL δύναται να πραγματοποιεί συνεχείς και αξιόπιστες μετρήσεις με πολύ χαμηλό κόστος συντήρησης του. Μαζί με το σύστημα lidar του ΕΑΑ που λειτουργεί στον σταθμό των Αντικυθήρων, αποτελεί το «Aerosol Remote Sensing Infrastructure» όπως αυτό ορίζεται από την Ευρωπαϊκή υποδομή έρευνας ACTRIS.

Το εργαστήριο του σταθμού είναι εξοπλισμένο με μια ποικιλία οργάνων κατάλληλων για τη μέτρηση της χημικής σύνθεσης, τη συγκέντρωση μάζας, το μέγεθος, την πτητικότητα, τη διαλυτότητα στο νερό, την υγροσκοπικότητα των ατμοσφαιρικών σωματιδίων και την παρακολούθηση ορισμένων αερίων. Τα ίδια όργανα χρησιμοποιούνται στον θάλαμο ατμοσφαιρικής προσομοίωσης του ΙΕΧΜΗ για την μελέτη ατμοσφαιρικών διεργασιών.

O εξοπλισμός του σταθμού περιλαμβάνει Σύστημα τηλεπισκόπησης Lidar-DIAL για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής του όζοντος και των αιωρούμενων σωματιδίων στην τροπόσφαιρα και την κατώτερη στρατόσφαιρα, Φασματοφωτόμετρο Brewer (Mk II) για τη μέτρηση της φασματικής υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας (UV-B) και της ολικής στήλης των O3, SΟ2, Φασματοφωτόμετρο Brewer (Mk IΙI) διπλού μονοχρωμάτορα για τη μέτρηση της φασματικής υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας (UV-B) και της ολικής στήλης των O3, SΟ2, Συστήματα DOAS (Phaethon), MAX-DOAS και Long path DOAS (SANOA) για τη μέτρηση του φασματικού οπτικού βάθους των αιωρούμενων σωματιδίων και αερίων ρύπων (π.χ. ΝΟ2, CH2O), Δίκτυο 9 ακτινομέτρων πολλαπλών φίλτρων για τη μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας σε έξι περιοχές μεταξύ UV-B και PAR, Ακτινόμετρα ολικής και υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας ευρείας ζώνης (UV-B, erythema, UV-A), Μονάδα βαθμονόμησης και οπτικού χαρακτηρισμού ακτινομετρικών οργάνων, Φωτόμετρο φίλτρων τύπου CIMEL για τη μέτρηση των οπτικών ιδιοτήτων των ατμοσφαιρικών αιωρημάτων, Σύστημα τηλεπισκόπησης SODAR για τη μελέτη της δομής του Ατμοσφαιρικού Οριακού Στρώματος (μέτρηση πεδίου ανέμων), Αναλυτής GRIMM για τη μέτρηση της πυκνότητας μάζας των ατμοσφαιρικών αιωρημάτων σε 31 περιοχές μεγέθους από 0.25 έως 32 μm, Σύστημα απεικόνισης νεφών με ψηφιακή κάμερα, Ραδιοβολίδες και Οζοντοβολίδες τύπου ECC, για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής του ατμοσφαιρικού όζοντος, Ηχόμετρο RS103 (Retey Electronic), Μετεωρολογικό Μοντέλο μέσης κλίμακας (PSU/NCAR – MM5 και WRF), Φωτοχημικά μοντέλα (CAMx και UAM-V), Μοντέλο διασποράς (RIMPUFF), Υπολογιστικό μοντέλο ECHAM5/Messyv1.4 (πλήρως συζευγμένο μοντέλο Χημείας-Γενικής Κυκλοφορίας της, Ατμόσφαιρας (Atmospheric Chemistry- General Circulation Model)), Υπολογιστικό Μοντέλο KRCM (μοντέλο διάδοσης της ακτινοβολίας για τον υπολογισμό του κλιματικού εξαναγκασμού, D radiative-convective-oceanic model), καθώς και Μοντέλα διάδοσης ηλιακής ακτινοβολίας (Libradtran v1.2, TUV v4.4).

Ο σύγχρονος και εξειδικευμένος εξοπλισμός του Σταθμού Παρακολούθησης Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης Θησείου υψηλής χρονικής ανάλυσης συμπεριλαμβάνει αναλυτές βασικών αέριων ρύπων (NO, ΝΟ2, O3, SO2, CO) και σωματιδιακών (PM10, BC), μετρητικά συστήματα οπτικών ιδιοτήτων των σωματιδίων (σκέδαση, απορρόφηση) και δειγματολήπτες διαφορετικών κλασμάτων μεγεθών σωματιδίων (PM10 και ΡΜ2.5) σε φίλτρα για περαιτέρω χημικές αναλύσεις από το Εργαστήριο Ατμοσφαιρικής Χημείας. Σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Κρήτης (και κατά περίπτωση και άλλους Ερευνητικούς και Ακαδημαϊκούς φορείς) ο σταθμός του Θησείου λειτουργεί ως κόμβος εξειδικευμένων μετρήσεων, φιλοξενώντας εξοπλισμό αιχμής για συνεχή on-line παρακολούθηση, μεταξύ άλλων, της χημικής σύστασης των αιωρούμενων σωματιδίων (Aerosol Chemical Speciation Monitor; ACSM), του υδατοδιαλυτού κλάσματος των αιωρούμενων σωματιδίων (Particle-into-liquid Sampler;PILS) και της αριθμητικής κατανομής μεγέθους τους (Scanning Mobility Particle Sizer; SMPS). Επιπλέον, ο Κινητός Σταθμός Παρακολούθησης της Ποιότητας του Αέρα περιλαμβάνει ένα πλήρως εξοπλισμένο όχημα με όργανα συνεχούς μέτρησης ατμοσφαιρικών ρύπων (NO, ΝΟ2, O3, SO2, CO, PM10 και BC) σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο με συλλέκτη δεδομένων και ένα μετεωρολογικό σταθμό. Η κινητή μονάδα παρέχει την ευελιξία μεταφοράς εξοπλισμού σε οποιοδήποτε σημείο της ελληνικής επικράτειας για την παρακολούθηση των επιπέδων ρύπανσης στην εκάστοτε περιοχή.

Ο εξοπλισμός του σταθμού περιλαμβάνει όργανα μέτρησης και παρακολούθησης για τον προσδιορισμό της κατανομής μεγέθους και μάζας, της υγροσκοπικότητας, των συντελεστών σκέδασης και απορρόφησης των αερολυμάτων, αλλά και βασικών μετεωρολογικών δεδομένων.

Ο εργαστηριακός εξοπλισμός του σταθμού περιλαμβάνει όργανα μέτρησης για τη συγκέντρωση του μαύρου άνθρακα, την παρακολούθηση ορισμένων θερμοκηπικών αερίων (CO2, CO, CH4, H2Ο), την κατανομή μεγέθους των ατμοσφαιρικών σωματιδίων, καθώς και των συντελεστών σκέδασης των αερολυμάτων σε τρία μήκη κύματος.

Ο εξοπλισμός του σταθμού περιλαμβάνει Μετεωρολογικό σταθμό (υπολογισμός ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμων, θερμοκρασίας, σχετική υγρασίας, πίεσης και βροχόπτωσης), αλλά και συσκευές προσδιορισμού ηλεκτρικού πεδίου και επιπέδων CO2.

O εξοπλισμός του σταθμού μέτρησης αέριων ρύπων και ατμοσφαιρικών παραμέτρων του Εργαστηρίου Τηλεπισκόπησης Laser του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου περιλαμβάνει τα ακόλουθα όργανα:
• Σύστημα τηλεπισκόπησης Elastic-Raman Lidar πολλαπλών μηκών κύματος (355-387-407-532-607-1064 nm) για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής των αιωρούμενων σωματιδίων (3β+2α+δ) στην τροπόσφαιρα και την κατώτερη στρατόσφαιρα (0.5-20 km),
• Σύστημα τηλεπισκόπησης Lidar DIAL για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής του τροποσφαρικού όζοντος (0.3-8 km),
• Αναλυτή GRIMM 365 για τη μέτρηση της αριθμητικής συγκέντρωσης των ατμοσφαιρικών σωματιδίων σε 31 περιοχές μεγέθους από 0.25 έως 32 μm,
• Σύστημα απεικόνισης νεφών με ψηφιακή κάμερα (custom made),
• Σύστημα Radar για την ανίχνευση μεγάλων σχηματισμών νεφών,
• Μικροαισθητήρα σωματιδιακής μάζας (Purple air),
• Μετεωρολογικό σταθμό DAVIS Pro2 (ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου, θερμοκρασία, σχετική υγρασία, πίεση και βροχόπτωση, ολική ηλιακή ακτινοβολία).
Επιπλέον, περιλαμβάνεται κινητός σταθμός τηλεπισκόπησης Elastic Lidar (532 nm) για τη μέτρηση της κατακόρυφης κατανομής των αιωρούμενων σωματιδίων (β+δ) στην τροπόσφαιρα (0.5-12 km)