Laman Web Rasmi Jabatan Meteorologi Malaysia

Mendapan Asid Lapisan Ozon Indeks Ultra Ungu (UVI) Aktiviti GAW Malaysia Pembenihan Awan

Aktiviti Pemerhatian Atmosfera Global (GAW) di Malaysia

Latar Belakang GAW & Pemantauan Meteorologi Aktiviti Pemonitoran & Penyelidikan

Negara-negara dalam rangkaian Organisasi Meteorologi Dunia digalakkan untuk menubuhkan Stesen Pemerhatian Atmosfera Global (GAW) bagi melaksanakan pemantauan latar belakang kandungan atmosfera yang sistematik untuk memiliki data yang boleh dipercayai, berkualiti untuk dikaji serta memahami kawasan dan isu persekitaran global seperti pemendapan berasid, perubahan iklim dan penipisan ozon stratosfera.

Rangkaian Stesen Pemantauan Atmosfera Global (GAW) terdiri daripada rangkaian stesen pemantauan strategik pada peringkat global, serantau dan stesen pemantauan kebangsaan diselaraskan oleh Pertubuhan Meteorologi Sedunia (WMO) untuk memantau keadaan semasa atmosfera. Terdapat tiga stesen GAW beroperasi di Malaysia. Stesen-stesen ini terletak di Petaling Jaya, Tanah Rata dan Lembah Danum.

Menerusi penglibatan dalam projek Penyelidikan Persekitaran dan Meteorologi Bandar GAW WMO (GURME), MetMalaysia merancang untuk meningkatkan kebolehannya dalam menyediakan ramalan pencemaran udara bandar. Stesen GAW di Tanah Rata telah menarik minat kebanyakan komuniti saintifik antarabangsa baru-baru ini. Disebabkan lokasinya yang strategik dan kemudahan yang bagus untuk memantau pembebasan di kawasannya, stesen ini telah mengambil bahagian dalam banyak rangkaian pemantauan regional yang memerlukan data daripada tropika.

MetMalaysia telah menubuhkan stesen GAW global di Lembah Danum, Sabah sejak November 2003. Lembah Danum adalah satu tapak penyelidikan hutan hujan tropika yang terbaik di dunia. Stesen GAW yang terletak dalam kawasan pemuliharaan hutan kelas pertama, menawarkan lokasi yang ideal untuk mengkaji hubungan biosfera-atmosfera dalam satu persekitaran hutan hujan tropika, pengangkutan bahan cemar jangka panjang serta kemampuan hutan hujan untuk bertindak sebagai tadahan bagi bahan pencemar atmosfera.

Sekarang ini, satu set pemerhatian telah dijalankan untuk membincangkan isu seperti pemendapan berasid, pengangkutan gas, ciri-ciri dan fizikal aerosol serta radiasi UV tempatan. Satu program pemendapan asid komprehensif wujud di tapak GAW bagi memantau kedua-dua pemendapan kering dan basah. Kepekatan jisim aerosol dan sifat fizikal juga dipantau menggunakan beberapa peralatan termasuklah High Volume Air Samplers, Multiple Angle Absorption Photometer, Nephelometer, Precision Filter Radiometer (PFR) dan Tapered Element Oscillating Microbalance Instrument untuk mengukur masa sebenar. Pengukuran profil dan jumlah ozon dijalankan masing-masing di KLIA dan Petaling Jaya, manakala pemantauan ozon permukaan pula dijalankan di Tanah Rata dan Lembah Danum.

Apakah GAW?

GAW terdiri daripada sebuah rangkaian stesen pemantauan strategik global seluruh dunia, regional dan global yang diselaraskan oleh WMO. Secara formalnya ditubuhkan pada tahun 1989, GAW menyepadukan sebilangan kewujudan aktiviti pemantauan WMO dalam bidang persekitaran atmosfera. Ini termasuklah WMO Global Observing System (GO3OS)yang bermula pada tahun 1950 dan Background Air Pollution Monitoring Network (BAPMoN) yang bermula pada tahun 1960 dan termasuk penyukatan bagi gas rumah hijau yang penting (GHGs). Data yang dikumpul adalah penting dalam memahami hubungan antara perubahan komposisi atmosfera dan perubahan teraruh manusia dalam iklim dunia dan serantau. Aktiviti GAW juga memfokuskan kepada aspek penyelidikan dan pemantauan jangka panjang pengangkutan atmosfera dan pemendapan bahan berbahaya menerusi ekosistem daratan, air tawar dan marin serta kitaran semulajadi dalam laut atmosfera dunia-sistem biosfera dan antropogenikyang berkemungkinan mempengaruhinya.

Kini terdapat 300 stesen GAW yang beroperasi di mana lebih daripada 200 stesen yang di jalankan oleh lebih 60 buah negara dalam mewujudkan pemantauan dan pentafsiran masalah persekitaran serantau. Ia termasuk menjangka kawasan pencemaran udara di kawasan pedalaman, keasidan hujan, kemusnahan ekosistem dan pencemaran laut. Banyak stesen GAW di rantau ini yang dapat mengukur peningkatan di dalam ozon permukaan, dimana ia turut memberi kesan kepada iklim serantau.

Terdapat 22 stesen global GAW yang beroperasi penuh dengan program lengkap. Pengukuran di stesen global termasuklah jumlah ozon (O3), karbon dioksida (CO2) dan gas-gas rumah hijau yang lain, radiasi solar, jumlah kepadatan aerosol, komposisi unsur atmosfera dan ukuran meteorologi yang lain.

Siapakah yang mengoperasikan stesen GAW?

Operasi rangkaian pemonitoran GAW kebanyakkannya bergantung kepada aktiviti perkhidmatan meteorologi bagi negara-negara yang menjalankan stesen pemantauan. Sebilangan stesen ini beroperasi dengan kerjasama beberapa penyelidik dan institusi pendidikan.

Faedah daripada rangkaian GAW

Penghujung tahun 1970, pengukuran dari stesen permukaan GAW telah dikukuhkan dengan pengukuran dari satelite menggunakan peralatan khas iaitu Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS). Data ozon dari rangkaian GAW dan maklumat dari satelite hanya menyediakan pangkalan data sedia ada bagi perkembangan kepekatan ozon jangka panjang. Ia telah dihasilkan untuk menyediakan asas penyesuaian Vienna Convention untuk perlindungan lapisan ozon dan dipadukan dengan protokol Montreal pada bahan yang menipiskan lapisan ozon.

GAW juga akan memainkan serta meningkatkan peranan utama dalam validasi jangka panjang bagi penentuan satelit untuk mengenalpasti kepekatan unsur gas, sejak validasi berterusan menjadi kritikal untuk menentukan perkembangan unsur yang boleh dipercayai.

Data GAW dan penghasilan penilaian menyediakan input penting terhadap kedudukan komposisi atmosfera kepada ramai pengguna. Ia termasuklah para saintis, organisasi penyelidikan, sektor kerajaan, pembuat polisi dan WMO/UNEP Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Mereka juga turut mementingkan kelengkapan konvensyen antarabangsa, seperti United Nations Framework Convention on Climate Change dan Vienna Convention untuk perlindungan lapisan ozon.

Program Pemantauan di Stesen GAW Tanah Rata

Program pemonitoran di Stesen Tanah Rata terdiri daripada parameter-parameter yang berikut:

Komposisi kimia air hujan
Gas reaktif
Komposisi kimia dan kepadatan aerosol
Ozon permukaan
Meteorologi

Komposis Kimia Gas Reaktif Komposisi Kimia dan Kepadatan Aerosol Ozon Permukaan

Komposisi Kimia Air Hujan

Proses pemendakan kimia adalah salah satu cara yang paling mudah untuk memperolehi petunjuk pencemaran dalam atmosfera rendah. Dalam intipati, bahan-bahan pencemar udara melalui proses pemendakan dan sampai ke permukaan dalam bentuk hujan. Di awal abad, keasidan pemendakan adalah menjadi kebimbangan utama di Eropah dan Amerika Utara tetapi baru-baru ini kebimbangan itu telah merebak di kebanyakan kawasan-kawasan dunia terutamanya dari Asia. Pembangunan ekonomi dan pertumbuhan penduduk di negara membangun dikenalpasti sebagai satu faktor utama yang menyumbang kepada peningkatan pemancaran dan pemendapan bahan pencemar berasid. Keasidan ini diketahui telah memberi kesan buruk kepada persekitaran di darat dan di air, lingkungan pengasidan tanah dan perairan darat (menyebabkan penurunan tumbuhan dan kematian ikan) yang merosakkan bangunan dan monumen. Terdapat juga pertambahan yang dikenali sebagai nutrien nitrogen yang dihantar ke permukaan oleh proses pemendakan yang menyumbang kearah memperkayakan ekosistem terutamanya di perairan pantai.

Ukuran komposisi kimia di stesen GAW Tanah Rata adalah untuk menilai sumbangan bahan kimia terpilih dalam pemendakan, mengenalpasti pengagihan ruang dan masa, menilai penglibatan aktiviti manusia ke atas komposisi atmosfera dan meningkatkan pengetahuan proses psiko-kimia yang berkaitan dengan pemendapan dan pengangkutan di atmosfera oleh bahan pencemar berasid. Air hujan dikumpul dengan menggunakan alat Ecotech Wet-Only Rainwater Sampler. Alat ini terdiri daripada tipping bucket precipitation gauge, collection funnel, unit sampel botol dan solar panel sebagai unit kuasa. Apabila sensor mengesan sebarang pemendakan, tudung yang menutup collection funnel akan terbuka dan proses pengumpulan air hujan akan bermula. Air hujan yang telah dikumpul itu akan disimpan di dalam botol yang terdapat dalam alat tersebut. Wet-Only Rainwater Sampler di Tanah Rata telah diprogramkan untuk mengumpul sampel air hujan selama 7 hari. Sampel tersebut akan dihantar ke Jabatan Kimia untuk dianalisis.

Air hujan dikumpul dengan menggunakan alat Ecotech Wet-Only Rainwater Sampler. Alat ini terdiri daripada tipping bucket precipitation gauge, collection funnel, unit sampel botol dan solar panel sebagai unit kuasa. Apabila sensor mengesan sebarang pemendakan, tudung yang menutup collection funnel akan terbuka dan proses pengumpulan air hujan akan bermula. Air hujan yang telah dikumpul itu akan disimpan di dalam botol yang terdapat dalam alat tersebut. Wet-Only Rainwater Sampler di Tanah Rata telah diprogramkan untuk mengumpul sampel air hujan selama 7 hari. Sampel tersebut akan dihantar ke Jabatan Kimia untuk dianalisis.

Gas Reaktif

Pemendapan kering oleh bahan pencemar di atmosfera meninggalkan sesuatu yang kekal terhadap jumlah pemendapan bahan pencemar dari udara ke permukaan semulajadi. Dalam ketiadaan teknik pengukuran pemendapan kering yang sesuai, di mana ia amat penting kepada kawasan sumber pencemaran, ia telah dianggarkan dengan menggunakan pengukuran konsentrasi data bagi bahan pencemar utama di udara.

Sulfur dioksida merupakan bahan pencemar bergas yang penting dimana ia merupakan pelopor bagi pemendapan berasid. Ia adalah satu pengukuran yang biasa dalam kebanyakan stesen GAW regional. Ia mempunyai jangka hayat beberapa jam hingga beberapa hari. Sumber semulajadi bagi SO2 termasuklah lautan, aktiviti gunung berapi dan proses pereputan biojisim tetapi, sumber antropogenik utama adalah daripada pembakaran bahan api fossil.

Nitrogen Oksida dan sebatian organik meruap (VOCs) adalah petanda penting untuk ozon dan oksidan lain dalam troposfera. Namun, tidak terdapat kaedah yang boleh diterima pakai untuk pengukuran konsentrasi yang sangat rendah bagi nitrogen oksida yang wujud di dalam atmosfera memandangkan pertukaran yang amat cepat di antara campuran mereka. Sejak aktiviti antropogenik membentuk satu sumber yang besar bagi nitrogen oksida, pengukuran di lokasi-lokasi terpencil adalah perlu untuk memantau sebarang perubahan dalam kepekatannya.

Di Tanah Rata, konsentrasi sulfur dioksida telah diukur secara berterusan dengan menggunakan Monitor Lab ML9850 Sulphur Dioxide Analyzer. Alat tersebut terdiri daripada discharge lamp, optical band-pass filter dan photomultiplier tube. Operasi alat ini adalah berdasarkan kepada prinsip classical fluoresant spectroscopy. Sulfur dioksida menunjukkan kadar spektrum penyerapan ultra ungu yang kuat iaitu di antara 200 dan 240 nm. Penyerapan foton pada keputusan jarak gelombang di dalam foton flourescence adalah dalam jarak gelombang di antara 300 hingga 400 nm. Jumlah flourescence yang telah dipancarkan adalah berkadar terus dengan konsentrasi SO2.

Dua lagi kaedah yang juga digunakan untuk mengukur konsentrasi bergas di Tanah Rata, dinamakan passive sampler dan filterpack. Passive sampler adalah kecil dan ringan serta tidak memerlukan bekalan elektrik. Sampler tersebut terdiri daripada sink untuk gas-gas tertentu. Contohnya, dalam bekas sulfur dioksida, filter tersebut telah diletakkan 4% pottasium karbonat dan 2% ethelene glycol dalam air. Jisim akan bergerak ke arah filter secara berkadar terus kepada konsentrasi zarah dan dimensi di dalam sampler tersebut. Setelah didedahkan selama seminggu, passive sampler tersebut akan dihantar ke makmal kimia dimana ia akan dianalisis.

Filterpack pula terdiri daripada penapis bertingkat untuk menjalankan persampelan beberapa jenis gas pada masa yang sama. Udara akan masuk menerusi pek tersebut pada satu kadar dengan menggunakan pam udara tekanan rendah untuk tempoh seminggu. Penapis tersebut kemudiannya akan dianalisa dengan menggunakan prosedur yang sama seperti passive sampler.

Komposisi Kimia dan Kepadatan Aerosol

Aerosol udara adalah penting untuk pelbagai isu samada dari perubahan iklim global ke regional dan juga skala kualiti udara tempatan. Kesan iklim bagi aerosol akan menghasilkan satu keputusan samada kesan radiatif secara langsung dan tidak langsung terhadap ciri-ciri awan. Masalah-masalah regional termasuklah kesan potensi ke atas kesihatan dan kadar kematian manusia. Sumber utamanya samada daripada aktiviti perindustrian/bandar dan asap kesan daripada aktiviti pembakaran.

Stesen GAW Tanah Rata mengukur jumlah kepadatan partikel terampai (aerosol) dengan menggunakan Sierra Andersen High Volume Air Sampler. Alat ini terdiri daripada motor yang menarik udara terus ke satu gentian kaca pada satu kadar yang diketahui iaitu 1120 litres/min, dan konsentrasi aerosol udara itu kemudiannya dikenalpasti dengan mengira perbezaan berat dalam turas tersebut sebelum dan selepas persampelan.

Aerosol yang berdiameter kurang daripada 10 mikron (PM-10) dipungut pada telfon penapis menggunakan Ecotech SolarVol Particulate Sampler yang beroperasi pada satu kadar aliran lebih rendah 4 liter / min. Tumpuan bagi PM-10 aerosol adalah diputuskan dalam cara sama seperti High Volume Air Sampler. Contoh-contoh itu adalah kemudiannya dihantar untuk analisis bagi menentukan komposisi kimianya.

Ozon Permukaan

Dalam stratosfera, ozon dihasilkan oleh tindakan sinaran UV di atas molekul-molekul oksigen. Ketinggian maksimumnya adalah di antara altitud 18 dan 23 km . Ozon menyerap sebahagian besar biologi sinaran UV suria berbahaya. Ahli-ahli sains pernah memperakui kehilangan ozon stratosfera sejak awak tahun 1970 kebanyakannya adalah kerana manusia menghasilkan klorofluorokarbon (CFCs) dan halon gas di atmosfera. Penurunan ozon adalah paling dramatik pada musim bunga di Antartik dan mengakibatkan penipisan bagi lapisan ozon kutub yang biasanya dikenali sebagai 'lubang ozon'.

Ozon permukaan memainkan peranan utama dalam fizikal, kimia dan proses-proses radiatif dalam troposfera. Ia telah menjadi ketara bahawa ozon permukaan mempengaruhi pembentukan kabut foto kimia dan iritasi mata dengan kesan samada pada biota dan kesihatan manusia. Pengukuran ozon permukaan adalah penting untuk latar belakang global.

Di Tanah Rata, ozon permukaan diukur secara berterusan menggunakan Monitor Lab ML9811 Ozone Analyzer. Ozon menunjukkan penyerapan yang kuat dalam spektrum ultraungu pada 254 nm. Alat ini mengeksploitasi ciri penyerapan untuk mengukur konsentrasi ozon dengan tepat. Ia terdiri daripada satu lampu wap raksa, satu sel penyerapan dan satu fotodiod, yang bertindak sebagai pengesan.

Pemahaman mengenai kajiklim dalam kawasan sekitar terutamanya di stesen GAW adalah perlu untuk interpretasi mana-mana data jangka panjang yang telah dikumpul di stesen tersebut. Suhu, kelajuan dan arah angin, tekanan, kelembapan relatif / takat embun dan jumlah pemendakan adalah parameter kajicuaca biasa yang dicatatkan di stesen GAW. Satu program pengukuran yang berterusan di tempat asal parameter kajicuaca adalah perlu bagi melengkapkan dan mentafsirkan perubahan-perubahan dalam parameter kualiti udara masing-masing sepanjang masa di tapak serantau.

Peralatan meteorologi di Tanah Rata menggunakan peralatan yang diseragamkan dalam semua stesen klimatologi seluruh negara, iaitu:

Suhu	Termometer
Kelajuan dan arah angin	Anemograph
Tekanan	Barometer
Kelembapan relatif	Termometer bebuli basah dan kering
Pemendakan	Tolok hujan dan perakam hujan

Aktiviti Pemonitoran dan Penyelidikan Stesen Pemerhatian Atmosfera Global, Bukit Atur, Lembah Danum, Sabah

Stesen Pemerhatian Atmosfera Global Organisasi Meteorologikal Dunia di Lembah Danum, Sabah telah ditubuhkan oleh Jabatan Meteorologi Malaysia dengan kerjasama Yayasan Sabah bagi memantau kepekatan latar parameter atmosfera.

Pembinaan stesen GAW bermula pada 2002, siap di penghujung 2003 dan mula beroperasi pada 2004. Stesen ini ditubuhkan untuk membuat pencerapan yang komprehensif terhadap komposisi kimia dan ciri-ciri fizikal atmosfera yang tertentu pada skala global dan membekalkan komuniti saintifik dengan tujuan meramal keadaan atmosfera pada masa hadapan.

Stesen GAW Lembah Danum merupakan salah satu dari 23 stesen di rangkaian pemonitoran GAW WMO. Rangkaian pemonitoran ini menjalankan pemantauan sistematik komposisi kimia atmosfera dan parameter fizikal pada skala 'region' dan global. Rangkaian ini juga menjalankan penilaian dan penganalisa dalam menyumbang kepada konvensyen alam sekitar dan pembangunan polisi.

Aktiviti Pemonitoran

Sejak penubuhan stesen GAW pada tahun 2004, beberapa sistem telah dipasang dan dimulakan. Sistem yang terdapat di Stesen GAW terdiri daripada

Sistem Karbon Dioksida Lo-Flo Mark II
Sistem TEOM
Multi-Angle Absorption Photometer (MAAP)
Nephelometer
Ecotech Wet-Only Sampler
Sistem Persampelan Filter Pack
Persistent Organic Pollutant Passive Sampler
Surface Ozone Analyser
Automatic Weather System (AWS)
Sistem Profil Ozon Menegak

Ia turut menyediakan rangkaian hubungan di antara sistem di stesen dengan Ibu Pejabat MetMalaysia, Petaling Jaya dan terminal internet yang lain sebagai komunikasi VSAT.

Pelan masa hadapan bagi stesen ini termasuklah menjalankan pengukuran kedalaman optikal dengan menggunakan sunphotometer dan pemonitoran gas rumah hijau (GHG) melalui flask sampling. Sebenarnya, pengukuran kedalaman optikal aerosol dijangka bermula pada April 2007 dan permonitoran GHG pula pada tahun 2008.

SKD Lo-Flo Mark II TEOM Nephelometer Ecotech Wet-Only Sampler SPFPP POPs SOA AWS SPOAM

Surface Ozone Analyser

Memandangkan ozon traposperik adalah gas rumah hijau ke tiga penting dan ozon yang berhampiran permukaan adalah merupakan gas toksid bagi kesihatan manusia dan tumbuhan, maka MetMalaysia telah memulakan satu program bagi memantau dan mengkaji kesan oleh gas ini terhadap negara termasuklah di lokasi terpencil seperti Lembah Danum. Dengan objektif ini, MetMalaysia telah memasang Thermo Environment 49i Ozone Analyzer yang terbaru di stesen GAW untuk memantau konsentrasi ozon permukaan pada setiap jam di tempat terpencil ini.

Sistem Tapered Elemental Oscillating Mass (TEOM)

Sistem TEOM yang telah dicipta oleh Rupprecht and Patashnick Co. Inc merupakan satu alat yang digunakan untuk mengukur konsentrasi zarah yang berukuran kurang daripada 10 mikron di luar dan di dalam atmosfera.

Nephelometer

Ecotech telah menghasilkan Nephelometer M9003 yang dicipta untuk mengukur pakali bagi light back scattering berdasarkan kepada zarah terampai yang terdapat di udara. Pengukuran bagi parameter ini memberikan gambaran penglihatan di kawasan sekeliling secara automatik tanpa memerlukan pemerhati. Nilai light back scattering juga merupakan pengukuran penting bagi konsentrasi aerosol di atmosfera.

Ecotech Wet-Only Sampler

Ecotech wet-only rainwater sampler telah dicipta khusus untuk kajian pemantauan hujan asid. Sejak dipasang sewaktu stesen ditubuhkan, alat ini kebanyakannya digunakan untuk memantau komposisi dan keasidan air hujan di kawasan terpencil seperti Danum. Memandangkan tiada kemudahan makmal bagi menganalisis spesis konsentrasi kimia yang rendah dalam air hujan di Danum maka, sampel air hujan yang telah dikumpul akan dihantar ke Jabatan Kimia untuk dianalisis.

Sistem Persampelan Filter Pack

Sistem sampel filter pack digunakan untuk pemonitoran pemendapan berasid kering dan merupakan sebahagian daripada program EANET untuk memantau pemendapan berasid kering di tempat terpencil. Kaedah filter pack telah digunapakai di kebanyakan negara bagi program pemonitoran pemendapan kering.

Filter pack mengumpul aerosol di lapisan pertama di dalam filter pack sampler. Lapisan kedua telah direkabentuk bagi mengumpul asid nitrik sementara lapisan ke tiga pula mengumpul sulfur dioksida dan asid hidroklorik. Lapisan terakhir, iaitu lapisan ke empat filter pack akan mengumpul gas ammonia. Spesis aerosol dan gas yang telah dikumpul akan dianalisis dan konsentrasi yang terdapat diudara akan dikenalpasti.

Persistent Organic Pollutant Passive Sampler

Surface Ozone Analyser

Automatic Weather System (AWS)

AWS digunakan untuk mengukur rutin parameter meteorologi di tapak stesen GAW. Pengukuran meteorologi yang dibuat oleh AWS menunjukkan keadaan meteorologi di stesen GAW dan di kawasan sekitarnya. Antara parameter meteorologi yang telah diukur dan direkod adalah

halaju angin permukaan
suhu
kelembapan bandingan
radiasi solar

Sistem Profil Angin Menegak

Sistem Profil Angin Menegak terdiri daripada anemometer ultrasonic untuk mengukur halaju angin tiga dimensi, odometer untuk mengukur halaju angin mengufuk dan tiga pasang termometer untuk mengukur suhu pada tiga peringkat berbeza di menara meteorologi.

Sistem ini merupakan sebahagian daripada program permonitoran meteorologi bagi projek OP3 untuk mengkaji aliran menegak bendalir daripada lapisan garis sempadan permukaan di kawasan tersebut.