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Ozone measurements in Zagreb, Croatia, at the end of 19th century compared to the present data

Lisac, Inga; Vujnović, Vladis; Marki, Antun

Meteorologische Zeitschrift Vol. 19 No. 2 (2010), p. 169 - 178

published: Apr 1, 2010

DOI: 10.1127/0941-2948/2010/0432

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Abstract

Surface ozone measurements at the Zagreb-Grič Meteorological Observatory (founded in 1861), applying the Schönbein colorimetric method, were introduced at the end of the 19th century (1889-1900), at the time of the city's most intensive development. The data measured in 11 (0-10) grade Schönbein scale were published in the Observatory annual journals. The well-known geophysicist, Andrija Mohorovičić, then a leader of the Observatory, supervised the surface ozone measurements. The ozone data, converted into quantitative units (ppb (the symbol ppb in the text relates to volume ratios (ppbv), which differ from mass ratios (ppbm), but as only volume ratios are used in the article, the simple unit symbol ppb is used.) after applying several statistical tests for the data quality check, were compared with recent ozone data. These first results, including the conversion method used, were published. In our study some additional quality data tests and ozone data comparisons were made, and a description of significant environmental conditions surrounding the measuring site in Zagreb was presented. A comparison between the multiannual data from the pre-industrial period and the ones from the recent multiannual period was made, based on annual and monthly averages. The average value of the surface ozone at the end of the 20th century (1989-1994) in Zagreb is by 24 % higher compared to the end of the 19th century. The rise relates to daily maxima in both time series. A bi-modal shape of the annual run of the surface ozone monthly average was found in the older as well as in the more recent data sets. The position of the primary maximum in the cold part of the year (winter/spring) during the last decade of the 19th century points at the rural surface-air characteristics. The annual primary maximum during the recent observation period was found in the summer months, and it demonstrates an increase in air pollution, mostly of anthropogenic origin. The old Zagreb pre-industrial ozone data show the expected sensitivity to the basic climatic factors, daily and annually.

Kurzfassung

In der Zeit der intensivsten Entwicklung der Stadt Zagreb wurden am Meteorologischen Observatorium Zagreb-Grič (gegründet 1861) Messungen von bodennahem Ozon nach Schönbein's kolorimetrischer Methode durchgeführt (1889-1900). Diese Daten liefern Informationen über die bodennahe Ozonschicht in der vorindustriellen Zeit von Zagreb. Die Daten wurden in 11-teiliger Schönbeins-Skala gemessen und in den Jahrbüchern des Observatoriums veröffentlicht. Die Beteiligung des weltbekannten Geophysikers Andrija Mohorovičić, damaliger Observatoriumsleiter, an diesen Messungen, erhöhte ihre Genauigkeit. Die Daten wurden in Ozon quantitative Einheiten (ppb*) umgewandelt. Nach Durchführung mehrerer statistischer Tests, um die Qualität der Daten zu beurteilen, wurden die Daten mit Daten aus neueren Zeiten verglichen. Die Beschreibung der wichtigsten Messbedingungen in der Umgebung der Messstelle in Zagreb sind auch angeführt. Vergleiche zwischen mehrjährigen vorindustriellen Daten und Daten aus jüngster Zeit wurden auf Grund der monatlichen durchschnittlichen Werte durchgeführt. Es zeigte sich, dass die mehrjährigen Daten von bodennahem Ozon am Ende des 20. Jahrhunderts um 24 % höher sind als der Durchschnitt von mehreren Jahren aus dem späten 19. Jahrhundert. Die Erhöhung gilt für Tagesmaxima beider Reihen. Am Verlauf von mehrjährigen alten und neuen Daten des bodennahem Ozons konnte man die bimodale Kurvenform bestimmen. Am Ende des 19. Jahrhundert ist am Übergang vom Winter zum Frühling das primäre Maximum charakteristisch für die ländlichen Gebiete, während für die Daten des späten 20. Jahrhunderts die primären Maxima zu den Sommermonaten überlagert sind, was man als einen Indikator für die Zunahme der Verschmutzung der bodennahen Luftschicht anthropogenen Ursprungs nehmen kann. Am Schluß könnte man sagen, dass die alten Zagreber Ozondaten aus vorindustrieller Zeit die erwartete Sensitivität zu grundlegenden klimatischen Faktoren nicht nur für den täglichen, sondern auch für den jährlichen Verlauf zeigen. *Die Abkürzung ppb in dieser Arbeit bezieht sich auf die Masse-Verhältnisse (ppbv), welche sich ansonsten von den Werten der Masse-Verhältnisse (ppbm) unterscheiden, aber da im Text nur Masse-Verhältnisse angeführt wurden, fehlt eine detaillierte Kennzeichnung gemäß ppbv.