La estación de investigación atmosférica de Mace Head está situada en la costa oeste de Irlanda , en Carna, y es una de las estaciones de registro de mercurio más antiguas del mundo. [1] La ubicación de la estación es muy importante, ya que está lejos de las ciudades vecinas para garantizar que ningún contaminante interfiera con las grabaciones, y su ubicación también es muy importante, ya que es ideal para estudiar la atmósfera en las condiciones del hemisferio norte y de Europa . [1] La estación tiene la doble condición de ser una estación de Vigilancia de la Atmósfera Global (GMO) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y un supersitio del Programa Europeo de Monitoreo y Evaluación (EMEP). [2] Mace Head investiga y monitorea el clima y la composición atmosférica, centrándose en las interacciones entre aerosoles y nubes y en las lecturas de mercurio .
La estación de investigación atmosférica Mace Head se estableció en 1987 y todavía está en funcionamiento. [3] El actual director de la estación es el Sr. Gerry Spain, que ha ocupado este puesto durante los últimos 20 años. [4] El investigador principal/contacto de la estación es el profesor Simon O'Doherty, que se encarga de la medición de gases traza en la Universidad de Bristol, y el investigador principal de la estación es el profesor Peter Simmonds. [3] Mace Head está financiada por el Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial (BEIS) del Reino Unido y la NASA . [3]
La estación tiene el doble estatus de estación de Vigilancia de la Atmósfera Global (GMO) de la Organización Meteorológica Mundial (OMM ) y de supersitio del Programa Europeo de Monitoreo y Evaluación (EMEP). [2] Es operada tanto por la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Irlanda en Galway como por el Centro de Estudios sobre Clima y Contaminación del Aire del Instituto Ryan de la Universidad. [2]
La Escuela de Física de la Universidad Nacional de Irlanda en Galway funciona en Mace Head desde hace 50 años, y la estación de Mace Head es una de las estaciones de Vigilancia de la Atmósfera Global más importantes del hemisferio norte. [3]
Con la financiación de los proyectos de investigación, el personal de la NUIG, los estudiantes y los becarios postdoctorales son los responsables del funcionamiento y el mantenimiento de los equipos de la estación Mace Head. [3] La NUIG cubre los costes de consumibles como filtros, así como el transporte de muestras de análisis químicos al laboratorio de Glasnevin, Dublín. [3]
La estación de investigación atmosférica Mace Head está situada en la costa oeste de Irlanda en Carna, condado de Galway . [1] Esta estación del hemisferio norte tiene exposición occidental al océano Atlántico Norte , con coordenadas de 53°20' N y 9°54' O. [3] Se trata de un sector limpio de 180 grados a 300 grados, y aproximadamente el 60% del aire que se mide en el sitio llega a través de este sector limpio. [5] Tiene una zona horaria de UTC+1 o GMT+1 , con 1200 mm de precipitaciones anuales, una temperatura media del aire de 10 °C y una temperatura del mar de 10 °C en invierno y 15 °C en verano. [3] Las turberas y los humedales rodean la estación, y su ubicación está aproximadamente a 90 m de la costa. [3]
Para reducir la cantidad de contaminantes que influyen e interfieren en las mediciones tomadas en el sitio, Mace Head está ubicado estratégicamente a aproximadamente 88 km al oeste de la ciudad de Galway . [3] De manera similar, el sector limpio que rodea el sitio también incluye tres pequeñas islas cercanas, pero están deshabitadas y, por lo tanto, no influyen en las mediciones tomadas en el sitio. [3] Además, las principales rutas de navegación del Atlántico están a más de 150 km de distancia, y los corredores aéreos transatlánticos están a más de 80 km de distancia, lo que garantiza lecturas más limpias. [6]
La ubicación de Mace Head lo convierte en un sitio ideal para medir los gases biogénicos marinos, la producción y la química de aerosoles y el transporte a larga distancia de la contaminación del aire . [7] También es ideal para estudiar la atmósfera en condiciones del hemisferio norte , así como en condiciones europeas durante los vientos del este. [1]
En el lugar hay numerosas instalaciones que se utilizan para registrar y analizar datos. Estas instalaciones consisten en una torre meteorológica de 10 m , una torre de aluminio para subir y bajar, un laboratorio de contenedores de carga y tres edificios de laboratorio; uno que está a 300 m de la costa y dos que están a 90 m de la costa. [8]
La investigación y las operaciones comenzaron entre 1978 y 1983 en Adrigole , en el condado de Cork. [3] Sin embargo, esto se cerró y las operaciones se trasladaron oficialmente al sitio de Mace Head en 1987. [3] Fue a partir de 1987 que comenzaron las mediciones de cloroformo , metano y tricloro trifluoroetano , y en 1995 comenzaron las mediciones de monóxido de carbono e hidrógeno . [ 3] En octubre de 1994, la red Advanced Global Atmospheric Gases Experiment (AGAGE) instaló su primer espectrómetro de masas de cromatografía de gases automatizado. [3] Más tarde fue reemplazado por el Agilent 5973 MS en 1998, y en diciembre de 2004 se retiró y se instaló el sistema de espectrometría de masas de cromatografía de gases Medusa (Medusa-GCMS). [3]
La estación Mace Head tiene numerosos objetivos y temas de investigación, como el seguimiento del cambio climático , la composición atmosférica, las interacciones entre aerosoles y nubes, la calidad del aire, el intercambio atmósfera-océano y las interacciones clima-ecosistema. [9] Su declaración de misión establece que su objetivo es monitorear las tendencias del cambio de la composición atmosférica, monitorear las variables climáticas y la contaminación del aire, e investigar la composición atmosférica y su impacto en el cambio climático. [6] Mace Head también quiere promover la educación en los temas del clima, la contaminación del aire y la atmósfera. [6]
Mace Head utiliza una variedad de instrumentos para registrar sus hallazgos. Algunos de estos instrumentos incluyen un ceilómetro y un lidar Doppler , ambos utilizados para detectar nubes y aerosoles , un radar de nubes, un radiómetro de microondas y un medidor de tamaño de partículas de movilidad de nano-escaneo. [2] Mace Head también tiene un sistema de espectrometría de masas de cromatografía de gases (Medusa-GCMS), que se instaló en diciembre de 2004 y mide especies de gases traza. [3]
Mace Head también tiene un analizador de fluorescencia atómica automatizado (AFS) y un analizador de absorción atómica automatizado (AAS), ambos utilizados para medir mediciones de mercurio resueltas en el tiempo . [10] También hay un espectrómetro de cavidad de anillo descendente (CRDS) que se utiliza para medir dióxido de carbono y metano. [11] También hay un detector de captura de electrones por cromatografía de gases (GC-ECD) para medir hexafluoruro de azufre y óxido nitroso , y un detector múltiple por cromatografía de gases (GC-MD) para medir monóxido de carbono e hidrógeno. [12]
Mace Head es reconocido por sus investigaciones sobre química atmosférica, ya que miden numerosos elementos meteorológicos como la velocidad y dirección del viento, la temperatura, las precipitaciones y la humedad. [8] También registran y miden los gases de efecto invernadero, los niveles de rayos ultravioleta y la radiación solar. [7] Mace Head comenzó a medir el ozono desde 1988, el cloroformo , el metano y el triclorotrifluoroetano en 1897, y el monóxido de carbono y el hidrógeno comenzaron en 1995. [3]
Mark Lunt midió el clorofluorocarbono (CFC) y Jurgita Ovadnevaite informó sobre las interacciones entre los aerosoles y las nubes y el clima en Mace Head, específicamente los principales avances en aerosoles de sal marina. [13] Las observaciones de metilcloroformo en Mace Head también han sido útiles para comprender la eliminación de metano de la atmósfera, que es causada por las tendencias en las concentraciones de radicales hidroxilo atmosféricos. [13]
Si bien Mace Head mide numerosas composiciones atmosféricas, se centra principalmente en las mediciones de aerosoles y lecturas de mercurio, pero también observa y mide tormentas y vientos fuertes.
Mace Head mide tormentas y vientos fuertes que pasan específicamente durante el invierno; temporada de tormentas. Una de esas tormentas medidas fue la tormenta Ali , la primera tormenta de la temporada 2018-2019. [14] La tormenta Ali llegó a las áreas del norte de las Islas Británicas el 19 de septiembre y trajo fuertes lluvias y vientos a Irlanda del Norte y Escocia occidental. [14] La ráfaga más alta registrada fue en Cairngorm Summit con 105 mph, y Mace Head capturó una de las grabaciones más altas a 90 mph. [14] La tormenta Ali impactó y perturbó enormemente a Irlanda, causando cortes de energía, interrupciones en los viajes, daños a edificios y transporte, así como dos muertes. [14]
La tormenta Callum fue la tercera tormenta de la temporada 2018-2019, y afectó al Reino Unido durante el 12 y 13 de octubre. [15] Callum trajo consigo un clima ventoso, lluvias, cortes de energía y, dado que hubo mareas altas, los vientos provocaron grandes olas, por lo que muchos diques cayeron, lo que provocó inundaciones costeras . Mace Head midió ráfagas de viento de 72 mph, con velocidades máximas de ráfagas de 86 mph en Capel Curig. [15]
Además, la tormenta Fionn también se midió en Mace Head. Fue bautizada por Met Eireann y fue la séptima tormenta del invierno 2018-2019. [16] Llegó a Irlanda el 16 de enero y se observó y midió no solo en Mace Head, sino también en otros sitios como Sherkin Ireland, el Observatorio Valentia, el Aeropuerto de St Mary y Aberdaron. La ráfaga más alta registrada se midió en Mace Head, con una velocidad del viento de 85 mph. [16] La tormenta Fionn no tuvo una alteración tan significativa en Irlanda como la creada por la tormenta Ali, y los únicos impactos fueron la interrupción del tráfico y las nevadas. [16]
Otras tormentas medidas en Mace Head incluyen la tormenta Erik a 76 mph y la tormenta Jake a 83 mph. [17] [18]
El modelado de la calidad del aire se utiliza para resaltar la relación entre las concentraciones atmosféricas, las emisiones, la meteorología y otros factores. [19] Estas mediciones atmosféricas son útiles para detallar las concentraciones de gases traza y varios aerosoles atmosféricos. [19]
Los aerosoles son partículas líquidas suspendidas en el aire, e influyen en el clima dispersando la luz y afectando a las nubes, por lo que trabajan en oposición a los gases de efecto invernadero y causan enfriamiento. [20] Los aerosoles naturales incluyen sulfatos , sales de amonio y sales marinas. [20] Mace Head tiene uno de los sitios de monitoreo de aerosoles más avanzados de Europa, proporcionando datos de cenizas importantes y vitales durante la erupción del volcán islandés durante abril y mayo. [19] El 14 de abril de 2010, el volcán islandés Eyjafjallajokull entró en erupción, con cenizas volcánicas elevándose hasta 9 km en el aire. [19] Las condiciones climáticas empeoraron para Europa central, con contaminantes permaneciendo durante los siguientes 6 días. [19] La columna de ceniza volcánica vertical tuvo un pico de 3,5 km y fue interceptada por Mace Head 33 veces durante un período de 6 semanas, y aproximadamente tres de estos eventos duraron más de 12 horas, lo que demuestra que se trata de una columna de ceniza increíblemente fuerte. [19]
Mace Head utiliza un lidar de nubes Doppler y un ceilómetro para detectar nubes y aerosoles a unos quince metros sobre el nivel del suelo. Esta detección y muestreo de aerosoles se basa en la velocidad del viento, la dirección del viento, la humedad relativa y la presencia de lluvia. Para una recolección ideal de muestras, debe haber una velocidad del viento baja, una humedad <95% y no debe llover. Además, las muestras más confiables se toman durante varios días. [21]
Hay cinco parámetros principales que se miden rutinariamente en las estaciones de Vigilancia de la Atmósfera Global : profundidad óptica, absorción, dispersión, masa y composición química de los aerosoles . [21] La masa y la composición química de los aerosoles aún no se han medido en Mace Head, pero se registrarán en los próximos años. [21]
El radar de nubes también se puede utilizar para detectar partículas de ceniza volcánica no esféricas y despolarizantes . [2] Por lo tanto, Mace Head es perfecto para detectar columnas de aerosol volcánico que podrían usarse para alertar a lugares con volcanes cercanos, es decir , Irlanda y Europa , sobre posibles erupciones. [2]
La estación Mace Head ha estado registrando mercurio (Hg) desde 1995, y por lo tanto ha sido una de las estaciones de registro de mercurio en funcionamiento más antiguas del mundo. [22] El registro y la recopilación de datos sobre mercurio son vitales ya que es un contaminante ambiental global emitido tanto de forma natural como por fuentes artificiales.
La evidencia sugiere que las emisiones de mercurio provenientes de fuentes creadas por el hombre son tan grandes como las que se originan en fuentes naturales, por lo que es el mercurio emitido por el hombre el que contribuye a un aumento en la exposición ambiental al mercurio . [10]
Las mediciones a largo plazo y continuas son necesarias ya que detallan si una fluctuación es normal o algo inusual, lo que permite monitorear los niveles de fondo de mercurio gaseoso total . [22] Las mediciones continuas de mercurio se toman con una resolución de tiempo de 15 minutos, y es una de las primeras estaciones en generar mediciones gaseosas totales con una resolución de tiempo tan alta. [23] Además, el monitoreo a largo plazo puede proporcionar evidencia directa de tendencias temporales, ya que el mercurio tiene un tiempo de residencia atmosférica de aproximadamente 1 año. [10] Las mediciones registradas en Mace Head muestran que los niveles de fondo de mercurio en el hemisferio norte son aproximadamente 1,7 ng/m 3 con una variación estacional de aproximadamente el 20%. [10]
Mace Head es una de las muchas redes internacionales de investigación, entre las que se incluyen el Experimento de Química Atmosférica/Oceánica (AEROCE), el Experimento Avanzado de Gases Atmosféricos Globales (AGAGE), la Organización Meteorológica Mundial / Vigilancia de la Atmósfera Global (OMM/GAW), el Presupuesto de Ozono sobre el Atlántico (BOA), la Investigación del Ozono Troposférico (TOR, un proyecto de EUROTRAC) y el Laboratorio de Monitoreo y Diagnóstico del Clima / Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (CMDL/NOAA). [1]
Hay cinco estaciones de monitoreo del Programa Europeo de Monitoreo y Evaluación (EMEP) en Irlanda, siendo Mace Head el sitio situado en el oeste de Irlanda. [24] Los cuatro sitios restantes son Malin Head Glenveagh en el norte, Valentia Observatory en el sur, Carnsore Point y Johnstown Castle en el este y Oak Park ubicado en el interior. [24] Cada uno de estos sitios EMEP tiene su análisis químico realizado por Met Eireann en su laboratorio de Dublín en Glasnevin. [24]