iSPEX-metingen leveren nauwkeurige kaarten van fijnstof boven Nederland op

27 oktober 2014

iSPEX, het citizen science-project waarbij in de zomer van 2013 duizenden burgerwetenschappers metingen hebben gedaan aan de blauwe lucht, blijkt nauwkeurig te werken en kan een waardevolle aanvulling vormen op professionele fijnstofmetingen.

*Het iSPEX-opzetstukje wordt voor een smartphone-camera gemonteerd en creëert zo een optisch meetinstrument voor fijnstof. (c) iSPEX*

Onder leiding van Frans Snik van de Sterrewacht Leiden heeft het iSPEX-team de metingen geanalyseerd en gecombineerd in kaarten van fijnstof boven Nederland. De iSPEX-kaarten komen goed overeen met de data van de professionele meetinstrumenten. Met een fijnmazigheid van twee kilometer vormen de iSPEX-metingen mogelijk zelfs een aanvulling op de satellietmetingen, die vaak een veel grover beeld geven, en kunnen ze gegevens opleveren in gebieden waar geen metingen worden gedaan. Het wetenschappelijke artikel wordt vandaag gepubliceerd in Geophysical Research Letters.

Fijnstof meten met smartphone

Het iSPEX-team ontwikkelde een nieuwe meetmethode in de vorm van een relatief goedkoop te produceren opzetstukje voor de smartphonecamera. Door met het iSPEX-opzetstukje foto’s te maken van de blauwe lucht en het fijnstof erin, vergaren de deelnemers informatie over het fijnstof in de lucht. De iSPEX-app legt zowel het spectrum als de lineaire polarisatie vast van het zonlicht dat door fijnstof wordt verstrooid . Fijnstof bestaat uit minuscule deeltjes in de lucht, waarvan de eigenschappen moeilijk te meten zijn. Meer kennis over fijnstof is echter belangrijk om het effect op bijvoorbeeld gezondheid, vliegverkeer en klimaat te kunnen bepalen.

Duizenden burgerwetenschappers

Via een mediacampagne werden de duizenden benodigde burgerwetenschappers gerekruteerd, die op drie heldere dagen in de zomer van 2013 massaal met het iSPEX-opzetstukje op hun smartphonecamera de blauwe lucht hebben gefotografeerd. Daarmee werd de benodigde hoeveelheid data voor een uitgebreide analyse vergaard. De eerste analyse van de duizenden metingen had als doel het vaststellen van de betrouwbaarheid van de nieuwe meetmethode.

Fijnstofmetingen

Na een kwaliteitscontrole van de data zijn de metingen binnen een bepaald gebied en tijdsbestek gemiddeld, om voldoende nauwkeurigheid te krijgen. Daarna zijn de gegevens omgezet in de zogenoemde Aerosol Optical Thickness (AOT), een maat voor de totale hoeveelheid fijnstof in de lucht. De AOT-kaarten komen goed overeen met de data van satellieten en wetenschappelijke instrumenten op de grond, zoals het AERONET-grondstation in Cabauw. In gebieden met voldoende metingen kan zelfs meer detail worden onderscheiden dan in satellietdata.

iSPEX-kaart samengesteld uit alle iSPEX-metingen uitgevoerd in Nederland op 8 juli 2013 tussen 14.00 en 21.00 u. Elk blauwe punt vertegenwoordigt één van de in totaal 6007 metingen die dag. Op alle locaties zijn de 50 meeste nabije iSPEX-metingen gemiddeld en omgezet naar Aerosol Optical Thickness, een maat voor de totale hoeveelheid fijnstof in de lucht. Deze kaart kan worden vergeleken met de opname door de satelliet MODIS, die om 16.12 u over Nederland vloog. De relatief hoge waarden van AOT werden veroorzaakt door rookwolken van bosbranden in Noord-Amerika die op zo’n 2-4 kilometer hoogte over Nederland geblazen werden. De noordenwind bracht in de loop van de dag heldere lucht boven de noordelijke provincies. (c) iSPEX

Vervolgonderzoek en meer meetdagen

Teamleider Snik: ‘Dit betekent dat onze nieuwe meetmethode werkt. Maar de grote kracht van iSPEX is de meetfilosofie: het opzetten van een citizen science-netwerk met duizenden enthousiaste vrijwilligers die buiten actief metingen uitvoeren. Op deze manier kunnen we waardevolle gegevens verzamelen op plaatsen en/of tijdstippen die op dit moment niet worden gedekt door de professionele meetapparatuur. De resultaten zijn eigenlijk nog nauwkeuriger dan we hadden durven hopen, en geven aanleiding tot veel vervolgonderzoek. We gaan nu uitzoeken of we ook de andere eigenschappen van fijnstof, zoals de deeltjesgrootte en de samenstelling, uit de data kunnen halen. En we willen uiteraard meer meetdagen organiseren.’

Wereldwijd netwerk van burgerwetenschappers

Het iSPEX-team heeft in het kader van het Internationale Jaar van het Licht 2015 een Europese subsidie gekregen voor een internationale uitbreiding van het project. Snik: ‘Uiteindelijk willen we een wereldwijd netwerk van burgerwetenschappers realiseren die in de toekomst een bijdrage kunnen leveren aan gedetailleerd onderzoek aan allerlei bronnen van fijnstof en hun maatschappelijke effecten’.

iSPEX-kaarten samengesteld uit alle iSPEX-metingen uitgevoerd in Nederland op 5 september 2013 tussen 7.00-14.00 u en 14.00-21.00 u. Elk oranje punt vertegenwoordigt één van de in totaal 2444 metingen. De lucht was die dag relatief helder. Op regionale schaal zijn fijnstof-structuren op leefniveau zichtbaar, die in de loop van de dag naar het noordwesten geblazen worden. Dit fijnstof heeft waarschijnlijk deels een oorsprong in Duitsland en Frankrijk. (c) iSPEX

Academische Jaarprijs

Het unieke citizen science-project was mogelijk doordat iSPEX (een samenwerking van Universiteit Leiden, NOVA, SRON, KNMI en RIVM) in 2012 de Academische Jaarprijs won in 2012. Dankzij steun van de partners Longfonds, CNG Net, Kijk en Avantes konden alle 10.000 geproduceerde opzetstukjes worden verspreid.

De leden van het iSPEX-team zijn allen werkzaam in de ontwikkeling of het gebruik van instrumentatie en interpretatiemodellen voor onderzoek aan de atmosferen van de aarde, en van andere planeten in ons zonnestelsel en planeten rond andere sterren.

een overzicht van de deelnemers aan het experiment

Links

Website iSPEX
Meting fijnstof met smartphones blijkt nauwkeurig (nieuwsbericht op www.nu.nl)