文摘gydF4y2Ba

灰尘入侵非洲沙漠地区影响的地中海盆地(MB),因为他们导致对流层气溶胶浓度的异常增加列,常常增加了颗粒物在地面水平。估计撒哈拉沙漠的尘土贡献点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba,一个重要的灰尘入侵事件,发生在2006年6月了,加入数值模拟和特定的测量。作为第一步,执行这一集的天气分析。这样的分析,仅基于气象和气溶胶光学厚度的观察,不允许详尽信息的评估。事实上,它是不可能区分尘埃暴发运输边界层之上没有任何影响在地面造成沉积。这项工作中提出的方法特别适用于模型链来描述发射,运输和沉积动力学。此外,物理和化学分析(PIXE分析和离子色谱)被用来衡量所有soil-related元素的浓度量化尘埃粒子的贡献点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba。对比仿真结果和现场测量显示一个令人满意的协议,并支持模型链的有效性估计撒哈拉沙漠的尘土的贡献在地面上。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

气溶胶对全球气候有直接或间接的影响(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),改变地球大气层的辐射平衡系统(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),改变云的微物理和辐射特性。事实上,气溶胶粒子可以作为云凝结核,修改云一生和数量(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。从沙漠地区矿物粉尘,这代表了一个伟大的大气气溶胶注入的来源,抑制沉淀在薄低空云层gydF4y2Ba6gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。此外,灰尘沉积可以修改海洋生物地球化学循环,提供微量营养素的重要来源gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。它也影响陆地生态系统,提供营养与土壤磷(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。撒哈拉沙漠是矿物粉尘(最重要的来源之一gydF4y2Ba11gydF4y2Ba),在全球都有相当大的影响(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba),在区域范围内,在地中海盆地(MB) [gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

更具体地说,撒哈拉沙漠的沙尘爆发会导致一个异常点的崛起gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba浓度超过大部分地区的MB,影响在西班牙、希腊和意大利(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。日常阈值建立了欧盟的超过数(指令2008/50 / EC)可能不仅对人类排放,还取决于矿物粉尘的贡献。相同的指令包括删除的可能性超过数点由于天然来源,如大气再悬浮或自然粒子从干旱地区的运输。尽管承认过程量化的评估和减去有效撒哈拉沙漠的尘土贡献点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba浓度水平仍在讨论中,初步指南提出了欧盟委员会的工作报告(gydF4y2Bahttp://www.ec.europa.eu/environment/air/quality/legislation/pdf/sec_2011_0208.pdfgydF4y2Ba),主要以下方法报道Escudero et al。gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

欧洲指南建议的方法结合使用卫星检索模型系统和点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba在地面测量。气象分析(ECMWFgydF4y2Bahttp://www.ecmwf.int/gydF4y2Ba)检查天气的进化系统容易产生强烈的梯度风能够运输沙尘从北非转向欧洲。卫星观测(gydF4y2Bahttp://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS/HTML/dust.htmlgydF4y2Ba)和(TOMS气溶胶指数gydF4y2Bahttp://toms.gsfc.nasa.gov/ozone/ozone_v8.htmlgydF4y2Ba)可以是有用的在尘埃事件的检测和识别的羽流的影响。每日数值模型(例如,史凯隆风gydF4y2Bahttp://forecast.uoa.gr/gydF4y2Ba,BSC-DREAMgydF4y2Bahttp://www.bsc.es/projects/earthscience/BSC-DREAM/gydF4y2Ba和友人gydF4y2Bahttp://www.nrlmry.navy.mil/aerosol/gydF4y2Ba)可以检查识别灰尘事件的发生和持续时间。只使用气溶胶光学厚度的卫星观测和模型模拟,这显然是不可能区分事件涉及到粉尘运输边界层之上没有任何影响引起的地面的灰尘沉积。出于这个原因,欧盟指导方针还需要点的分析gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba质量浓度,通常以地面的空气质量站网络。区分点以来的撒哈拉沙漠的尘土的贡献不是微不足道的gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba浓度可能是由许多不同来源(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。在不久的将来,这个方法的结果将由GMES-Atmosphere服务(gydF4y2Bahttp://www.gmes-atmosphere.eu/gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在这个框架中,撒哈拉沙漠的灰尘入侵的研究提出了MB,专注于沉积机制来评估在地面的灰尘影响。出于这个原因,一个全面的模型链配置为重构的动态演化撒哈拉沙漠尘土。数值模型中扮演重要角色的描述粉尘排放的过程中,运输,和从沙漠沉积区。可以重建的空间分布垂直浓度的尘埃与良好的描述概要文件。特征点的gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba在地面质量浓度和组成,基于模型的分析辅以物理和化学分析的点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba样本在不同的网站。特别是soil-related所有元素的浓度是衡量PIXE (x射线散射粒子诱导)评估矿物粉尘浓度。离子成分也被用作辅助数据减去钠和镁盐的贡献。因为沙尘的影响的特点是增加了所有soil-related元素(元素比值的变化),这种方法是有用的评估的真正影响粉尘集点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba。所有地壳元素的测量可能允许沙尘贡献的定量评估,这是更准确的对估计可能获得通过的分析点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba质量浓度数据。除了特定的定量信息获得的点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba在选定的采样测量网站,综合运用模型模拟和现场实验数据可以提供矿物粉尘分布的总体情况。gydF4y2Ba

这种方法与数值模拟和具体的测量,是用来研究的影响撒哈拉沙漠的沙尘事件2006年6月,一个月的特点是重要的沙尘爆发在MB (gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。以来,GMS-Atmosphere服务不是操作,初步分析这漫长的拼写进行使用可用的数据从摘要天气气象数据,卫星观测图像(MODIS /浅绿色,MODIS / TERRAgydF4y2Bahttp://modis.gsfc.nasa.gov/gydF4y2Ba),气溶胶指数(汤姆斯)。全球模型手推车(gydF4y2Bahttp://disc.sci.gsfc.nasa.gov/gesNews/gocart_data_V006gydF4y2Ba),由乔治亚理工学院的Technology-Goddard模拟气溶胶光学厚度(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba),用于卫星数据集成。HYSPLIT模型(单粒子拉格朗日混合集成的轨迹模型,gydF4y2Bahttp://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.phpgydF4y2Ba)是用于生成逆向轨迹追溯来源的空气质量在不同水平和不同时间的一天。gydF4y2Ba

模型链的结果,配置来描述这一特定的时空演化尘埃爆发,用手推车数据比较。物理和化学分析在下午进行gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba从三个网站收集的样本在意大利中部(Tuscany)。最后,数值模拟结果与这些特定的测量方法来评估模型的有效性链的定量估计撒哈拉沙漠的尘土的贡献在地面水平。gydF4y2Ba

2。仪器和方法gydF4y2Ba

2.1。模型链gydF4y2Ba

所涉及的自然现象大气粉尘循环由两个主要的物理过程:风应力解除机制使尘粒从裸露的土壤表面,然后起来的运输和沉积矿物粉尘(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。提供区域特征的撒哈拉沙漠的尘埃侵入MB,大气排放和色散模型链。链的模型是基于三个不同的模块:大气、粉尘排放、运输/沉积模块。区域大气建模系统(公)gydF4y2Ba19gydF4y2BaCNR-IBIMET所使用的),在操作模式(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba27gydF4y2Ba),为其他模块提供输入数据。粉尘排放模型(DUSTEM),专门为这一目标,开发模拟粉尘排放的沙漠。综合空气质量模型的扩展(CAMx) (gydF4y2Bahttp://www.camx.com/home.aspxgydF4y2Ba)的气象输入从DUSTEM公羊和发射率gydF4y2Ba28gydF4y2Ba),提供动态交通和尘埃粒子的沉积。gydF4y2Ba

本节描述这个案例研究中使用的模型链配置从6月1日到2006年7月5日。gydF4y2Ba

2.2。区域大气建模系统(公)gydF4y2Ba

公羊6.02版本是运行在一个域包括很大一部分的北半球和执行的并行计算。大气的初始和边界条件需要设置以及迫使期间数据仿真。为了解决这些生活必需品,Reanalysis2数据集(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba),水平分辨率达到2.5度的工作。特别是位势高度、温度、相对湿度和纬向和经向风分量字段使用,迫使整个模拟边界条件每6小时。Kain-Fritsch对流方案也采用。配置设置具有以下特点:域集中在40°存在°E, 200×80网格点,32个σ垂直水平(拉伸系数来获得更大的分辨率土壤和附近的一个小2000米以上)和11个土壤的水平。水平分辨率为0.54度,时间步长是120秒,时间1小时的输出。gydF4y2Ba

2.3。粉尘排放模型(DUSTEM)gydF4y2Ba

粉尘排放估计通过开发一个特别的模型称为粉尘排放模型(DUSTEM) [gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。这个模型估计粉尘排放速率使用实证关系基于土壤质地和摩擦速度(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。DUSTEM可以考虑四种不同土壤类型:粘土、淤泥,淤泥,和沙子gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。这些类的主要特征如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。选择的案例研究中,只有第一个二维类、粘土和淤泥,被认为是,因为他们是唯一参与远程运输(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。DUSTEM需要GLC2000土地覆盖的土壤信息(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba)和粮农组织结构地图(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba)作为输入数据来获得裸露的土壤地图。每小时气象领域(土壤湿度和摩擦速度)提供的公羊模型。极地球面坐标的计算域,在40度(极北部和东部5度),是由与30公里分辨率380×340细胞提供输入数据CAMx 1小时的时间分辨率。发射率累积的地图在整个模拟时间,相对于第一和第二土壤类型,如图所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.4。综合空气质量模型(CAMx)gydF4y2Ba

综合空气质量模型(CAMx),由加州环境国际公司是一个欧拉光化学色散模型,允许集成“常压”评估气体和颗粒的空气污染在许多尺度,从城市到超级地区(gydF4y2Bahttp://www.camx.com/home.aspxgydF4y2Ba)。CAMx模拟了色散、化学反应和去除污染物的对流层中解决污染物的连续性方程为每一个物种。气溶胶沉积处理采用的算法s a Slinn和w·g . n . Slinn [gydF4y2Ba34gydF4y2Ba],宋飞和Pandis [gydF4y2Ba35gydF4y2Ba分别为干、湿沉积。模拟运输和沉积矿产灰尘、化学模块关闭在这个研究。提供的气象输入数据公绵羊、淤泥和粘土的发射率和小DUSTEM提供的类型(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。初始和边界条件设置为0。考虑大气尘埃加载,模拟6月1日开始,提前一些天的疫情在欧洲。水平计算域用于DUSTEM是一样的。有18个垂直的水平,从10米到10500米,地面附近的一个更精细的分辨率。输出浓度为粘土和淤泥土小类型提供1小时的时间分辨率。gydF4y2Ba

2.5。点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba采样和分析gydF4y2Ba

特征点的gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba在地面质量浓度和组成,所有soil-related元素的浓度是衡量PIXE评估矿物粉尘浓度(gydF4y2Ba36gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]。同时检测,灵敏度高,所有的元素组成矿物粉尘使得这些调查PIXE高效。同时增加所有地壳元素的浓度确实是第一次表明沙尘事件的发生;显然,这是一个签名比PM质量浓度的增加,这可能是由于许多其他来源,自然和人为的。然而,增加了地壳元素浓度也可能是由于当地土壤尘再悬浮:在这种情况下,分析元素比值的变化可能有助于区分这两种事件。此外,当气溶胶采样在多个网站,同时增加的观察soil-related元素在不同站点也可能表明远程运输的影响土壤灰尘影响一个广阔的区域内,而不同的模式的观察从站点到站点显然暗示了当地的贡献来源。gydF4y2Ba

2.6。点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba抽样gydF4y2Ba

气溶胶样品收集47毫米每天聚四氟乙烯过滤器(从午夜到午夜)使用容量(2.3 mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ h)顺序采样(HYDRA双采样器,FAI仪器)配备一个点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba入口按照EN 12341年欧洲统治。gydF4y2Ba

PMgydF4y2Ba_10gydF4y2Ba日常质量浓度是通过重分析天平的过滤器(灵敏度1gydF4y2BaμgydF4y2Bag)采样之前和之后,总是在存储时间(48小时)温度与环境温度和湿度控制的房间gydF4y2Ba= (20±1)°C和相对湿度RH = (50±5) %。避免静电的影响通过使用deionising枪。gydF4y2Ba

特别是,一个全面点的数据集gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba测量浓度和组成的地面在帕托的框架项目中,获得第一个广泛领域运动点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba描述在意大利中部(Tuscany),这是地方政府支持的(gydF4y2Bahttp://servizi.regione.toscana.it/aria/index.php?idDocumento=18348gydF4y2Ba)。点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba样品收集从2005年9月到2006年9月六个抽样地点在意大利托斯卡纳,代表不同类型的领域:佛罗伦萨(城市背景),普拉托(城市交通),Capannori-Lucca(城市背景),阿雷佐(城市交通),格罗(城市背景),和利沃诺(郊区背景)。在这一领域的活动,可用三个取样器是用来收集点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba之前提到的6个地点的数据。这些样式移动每15天从三个采样地点(阿雷佐,普拉托和利沃诺)其他三个(佛罗伦萨、Capannori-Lucca和格罗)。通过这种方式,数据相对于远程传输灰尘入侵6月和背景水平由于地方灰尘再悬浮取样。gydF4y2Ba

2.7。点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba成分分析gydF4y2Ba

PMgydF4y2Ba_10gydF4y2Ba样品分析粒子诱导x射线发射(PIXE)来确定气溶胶元素成分,特别是,所有主要soil-related元素的浓度(钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锰、铁、和Sr)。相同的样品也分析了离子色谱法(IC)的可溶性部分无机离子,特别是NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和毫克gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}浓度。这些值用于确定要减去的钠和镁盐贡献的计算土壤灰尘的这些元素。gydF4y2Ba

PIXE测量执行3 MV Tandetron加速器的LABEC INFN佛罗伦萨实验室使用体外设置专门的环境应用程序(gydF4y2Ba39gydF4y2Ba,gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]。对于这个案例研究,每个样品辐照gydF4y2Ba500年代3.2兆电子伏质子束的强度gydF4y2Ba5 nA的现货gydF4y2Ba2毫米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。在辐照过程中,过滤移动前梁,这样大部分存款的面积进行了分析。PIXE谱是安装使用GUPIX代码(gydF4y2Ba42gydF4y2Ba通过校准曲线)和元素浓度得到薄的标准(Micromatter Inc .)。最低检测限制(MDLs)gydF4y2Ba10 ng /米gydF4y2Ba^3gydF4y2Balow-Z元素和gydF4y2Ba1纳克/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Bamedium-high-Z元素。元素浓度的不确定性是由考虑标准样品厚度上的独立的不确定性(±5%),气溶胶沉积区(±2%),气流(±2%),x射线计数统计(±2±20%或更高时浓度MDLs方法)。gydF4y2Ba

离子分析执行水提取物来自每个聚四氟乙烯过滤器的四分之一。每个样本分析阳离子(NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba,gydF4y2BaKgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba、镁gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba},CagydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba})、无机阴离子(FgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba,ClgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba),和一些有机阴离子(methanesulphonate (MSA)、醋酸、甲酸、羧甲,和草酸)×3 Dionex离子色谱系统并行操作的工作条件下总结Becagli et al。gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。检测极限几个数量级低于这些样本中的浓度。不确定性是主要由离子色谱法的准确性,这是典型的±5%。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。天气条件有尘埃的爆发。gydF4y2Ba

符类尘埃大气条件有利于提高人与气团平流来自欧洲或巴尔干半岛北部地区和向阿尔及利亚、利比亚和埃及到乍得(gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]。这些气团的特点是强大和持续的较低的层的风。相关的热梯度有两个重要的影响对粉尘排放:第一个是增加土壤摩擦对应的气团前由于热的加速度;后者土壤含水量的减少是由于积极的表面,这有利于提高的尘埃。gydF4y2Ba

一旦灰尘引起边界层之上,一个强大的发行量在850年和700年之间hPa是必要的运输粉尘排放区域。全年,大规模空中滚滚沙尘从撒哈拉沙漠及周边地区出口热带大西洋和地中海。大部分的灰尘入侵MB通常与课文相关的冷或热低压系统。撒哈拉沙漠的萧条发展最容易当极地或北极气团从西北东北(北极极地海洋或海洋)或(极地大陆或大陆北极)流动在空气干燥的沙漠(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

分析天气环流在地中海地区在2006年6月,案例研究海平面气压、空气温度、和风能领域研究了使用每日NCEP再分析数据库提供的NOAA /桨/ ESRL PSD(网站gydF4y2Bahttp://www.esrl.noaa.gov/psd/gydF4y2Ba)。计算异常对长期均值(LTM) 1981 - 2010。长达海平面压力的筛选(slp),风向量,和空气温度在不同压力水平揭示主要向欧洲暴发来自北非沙漠的沙尘,并提供洞察他们的时间演化。这三个气象领域的手段和异常,与他们LTMs相比,计算和讨论如下。gydF4y2Ba

从10到2006年6月21日,平均海平面气压分布在MB突出明显的高压系统在西地中海盆地(4 MB的这段的中心思想)和低压系统在阿尔及利亚南部(图gydF4y2Ba2(一个)gydF4y2Ba)。西地中海(WM),接触到两个系统的影响,受到SE梯度风的一代850 hPa,导致这一集是6 - 7米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}比正常的风流在这个区域(图gydF4y2Ba2 (b)gydF4y2Ba)。6月23日,一个大西洋扰动发展向地中海中部地区,削弱了SW通量和尘埃运输在意大利。第二期,从25到2006年6月29日,特点是一个扩展的Azorean岭深入欧洲北部与南部非洲季风的减弱在阿尔及利亚(图gydF4y2Ba2 (c)gydF4y2Ba)。这个天气配置收益的负异常(图1 - 2 hPa在整个MBgydF4y2Ba2 (d)gydF4y2Ba),它的一个两个压力最低核心集中在北非洲西部海岸。低压系统产生气旋流在WM大气层浅,这个地区的特点是异常强劲的西风在伴随着比常规SE风在撒丁岛和科西嘉岛(图gydF4y2Ba2 (e)gydF4y2Ba)。这个逆时针流导致积极的在空气温度异常WM和地中海中部(图gydF4y2Ba2 (f)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

卫星观测,如图gydF4y2Ba3(一个)gydF4y2Ba6月15日,TOMS气溶胶指数揭示气团运送大量的尘埃在WM来自阿尔及利亚南部的大部分地区和西南非洲。汤姆斯数据和AQUA卫星观测(图gydF4y2Ba3 (b)gydF4y2Ba)2006年6月27日的羽尘来自西南阿尔及利亚迁移方向气旋路径通过西西里岛和意大利中部,跨越撒丁岛和科西嘉岛在热那亚湾和西班牙东部。gydF4y2Ba

手推车尘埃气溶胶光学深度(AOD)日常地图也被用来遵循进化的灰尘每天爆发gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。作为一个例子,图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba代表AOD 15、21、24日和6月26日,显示尘埃运输在MB。gydF4y2Ba

最后,拉格朗日轨迹HYSPLIT(混合简单粒子拉格朗日集成轨迹)模型是用于生成逆向轨迹追溯来源的空气质量在不同水平和不同时间的一天。图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba显示,截至2006年6月29日在佛罗伦萨的轨迹在三个不同级别的A.G.L.(500、1000和1500)从非洲北部。gydF4y2Ba

3.2。矿物粉尘事件的数值模拟。gydF4y2Ba

模型链从6月1日到2006年7月5日执行。模型的分析结果,根据《每日垂直整合粉尘浓度粒径1 - 20gydF4y2BaμgydF4y2Bam(如粘土和小的和淤泥土类型),。从6月6日,撒哈拉沙漠灰尘被运送到伊比利亚半岛,在接下来的日子里,灰尘达到北欧(法国、英国和挪威)。从16日到6月22日,大面积从西方MB的斯堪的那维亚半岛和俄罗斯是影响矿物灰尘入侵也达到了意大利。特别是,在6月17日和18日,西班牙,法国,瑞士,德国,意大利,和巴尔干半岛受到粉尘浓度升高的影响。在23日和6月24日,意大利半岛的粉尘浓度下降由于新形成的气旋来自大西洋,打断了西南通量在意大利。后来,传输机制收益直到7月的第一天,虽然集中值低于之前的时期。图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba显示了每日垂直整合粉尘浓度为15日,21日,24日和2006年6月26日。这些仿真结果之间的定性比较,卫星的检索,汤姆斯指数数据显示一个好协议的位置区,遇到灰尘入侵。此外,手推车尘埃气溶胶光学深度日常地图与模拟的结果对整个时期相比,从6月1日到7月5日,正确评估模型链是否再现了尘埃的事件。有时间和空间之间的协议CAMx和手推车的结果,如图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

公羊/ DUSTEM / CAMx链模型,配置了一个更精细的分辨率比手推车,提供更详细的信息在粉尘浓度的垂直分布和沉积在地面水平。事实上,日常粉尘浓度的垂直部分的意思,例如在纬度43.78°N(佛罗伦萨),显示尘埃推进对西班牙和法国,在低和高水平高达5000 - 7000米。最伟大的粉尘浓度达到在欧洲期间日6月1000至8000米,而根据边界层,浓度较低(30 - 40gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba与200 - 500gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。在6月23 - 24日,大西洋气旋流暂时中断运输在托斯卡纳的灰尘。6月25日,上面的灰尘只运输没有沉积的边界层。每天观察建模在地面粉尘浓度,一个强大的减少是显而易见的,也证明了地面测量(下一段)。这些信息不能得到的结果基于每日垂直整合的粉尘浓度或分析的光学深度地图。最后,在最后一集(6月2日7月26日)的一部分,粉尘浓度的垂直程度较低,达到5000 - 6000米,尘埃事件较弱时(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.3。化学和物理分析gydF4y2Ba

在2006年6月,所有的主要地壳元素的浓度(钠、镁、铝、硅、钾、钙、钛、锰、铁、和Sr)显示了增加的WM撒哈拉沙漠的入侵同时在所有采样站点在托斯卡纳(图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。浓度增加从6月18日开始,7月2日回到背景值。时间序列显示two-peak形状,中部最低(6月24 - 25日)。如前所述,取样器从三个抽样地点转移到其他三个每15天:6月,这些位移发生在14日和29日。因此,大部分的情节(6月18-28)测量在佛罗伦萨,Capannori-Lucca,格罗,一天(6月28日)是错过,和事件的最后一部分(6月2日7月30日)在阿雷佐,利沃诺,普拉托。平均浓度的地壳元素在集值比背景浓度高出2 - 4倍。铝、硅、钛显示更高的提高:其最大浓度值集(gydF4y2Ba2.5gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6.0gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba0.2gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba)约6倍他们的背景值。gydF4y2Ba

元素比率中地壳元素也显示显著的变化,从而进一步加强了撒哈拉沙漠的入侵假说。例如,Si /阿尔比平均值和标准偏差在佛罗伦萨的一集是2.3±0.1,2.4±0.1 Capannori-Lucca,在格罗塞托和2.2±0.1,而相同的比率计算(即其他天。,一集的日子除外)gydF4y2Ba高15%(2.7±0.2,2.8±0.2,2.5±0.2,职责);Ti /菲比在佛罗伦萨的一集是0.08±0.01,0.08±0.01 Capannori-Lucca,在格罗塞托和0.09±0.01,它是gydF4y2Ba50 - 70%低在另一天(0.04±0.01,0.05±0.01,0.06±0.01,职责);铝/ Ca比率在佛罗伦萨的一集是0.41±0.07,0.49±0.11 Capannori-Lucca,在格罗塞托和0.57±0.12,它是gydF4y2Ba40 - 80%低在另一天(0.29±0.06,0.28±0.07,0.32±0.08,职责)。类似的结果被发现在意大利北部和中部的两个远程站点盘菜et al。gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。两项研究中,Si /阿尔比的减少和增加的Ti /铁和铝/ Ca比率表示高度代表非洲灰尘指纹交通事件。他们报道的Si值/阿尔比在这些事件(在天不受撒哈拉沙漠的入侵),即2.3 - -2.4(2.7 - -2.8),比赛在这项研究中发现的。硅/铝比率下降也可能被解释成一个更高的贡献在撒哈拉沙漠的入侵凝聚粘土矿物对大部分地壳物质,而增加的Ti /铁和铝/ Ca所占的比例可能归因于一个铁和钙浓缩在当地土壤灰尘。gydF4y2Ba

土壤尘组件的一个估计可能的贡献之和计算主要氧化物的地壳元素(NagydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba、分别、SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,艾尔。gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba,TiOgydF4y2Ba_2gydF4y2BaKgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba啊,曹和铁gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba):gydF4y2Ba [nssNa]和[nssMg]的浓度钠和镁(即“non-sea-salt”。,不含盐的贡献)。gydF4y2Ba

这个表达式可能高估土壤灰尘由于其他来源的贡献,如生物质燃烧(K),交通,以及其他人为来源铁、和Ca。在研究期间的富集因素K, Fe, Ca(关于使用在梅森(地壳成分报告gydF4y2Ba18gydF4y2Ba])是低,表明缺乏强有力的人为的贡献。因此,没有校正应用于他们的贡献的计算土壤灰尘。钠和镁盐分数的计算使用IC卡数据,测量了NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba和毫克gydF4y2Ba^{2 +gydF4y2Ba}可溶性离子浓度可能会认为这些贡献的好估计。gydF4y2Ba

每日土壤粉尘浓度时间序列,计算上述报道,如图所示gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。在撒哈拉沙漠的入侵,20 - 30的价值观gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba被达成,与背景值的几个gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。撒哈拉沙漠的尘土的贡献,所有事件的日子,估计通过减去背景土壤粉尘浓度,计算,网站的网站,作为一个平均从5月中旬到7月底,不包括撒哈拉沙漠的入侵。结果下午一起gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba报道在表集中值gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。撒哈拉沙漠的尘土的贡献是相当高,浓度~ 20gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba,它可以被认为是下午的主要原因gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba50gydF4y2BaμgydF4y2Bag / mgydF4y2Ba^3gydF4y2Ba限制价值超过数点(值表中以粗体显示)发生在这一时期。gydF4y2Ba

3.4。对比模型和测量gydF4y2Ba

比较与原位测量起着根本性作用的评价模型链的有效性在繁殖沉积机制。gydF4y2Ba

节中解释gydF4y2Ba3.3gydF4y2Ba爆发,原位测量识别灰尘从6月18日到7月1日,7月2日小残余的贡献。使用的比较,只有三个网站(佛罗伦萨、Capannori-Lucca和格罗),相对采样周期覆盖几乎整个事件的严重程度。gydF4y2Ba

在图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,每天的时间序列模拟粉尘浓度在地面比撒哈拉沙漠的尘土贡献点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba获得的测量。关于时间扩展,内陆城市(佛罗伦萨和Capannori-Lucca),模型模拟识别灰尘集从6月16日到7月2日。尘埃疫情的爆发是因此预期在2天的测量数据,在沿海城市(格罗),仿真和测量确定相同的时间范围内。gydF4y2Ba

在所有的网站,模拟和观测时间序列表现出的良好的协议表示浓度降低6月24 - 25日,以下增加事件的结束阶段。gydF4y2Ba

因为DUSTEM排放模型提供了粒子大小的1 - 20gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,与点的比较gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba测量仅限于定性分析和可能导致的模拟值浓度高于土壤粉尘浓度的测量。这种行为可能会观察到内陆城市。然而,在沿海城市,仿真给出了低比测量值,这可能是由于边界层模型表示的垂直程度,这可能低估了附近的海岸,妨碍灰尘入侵从较高到较低的水平。公羊的气象模型已经配置了一个水平和垂直分辨率有用的繁殖提高和交通现象,但它不够好来形容海岸线附近的边界层。也许有必要引入细网格嵌套到气象模型(,因此,CAMx模型)来描述边界层在目标区域有更好的分辨率。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

欧盟委员会的指导方针的框架内来评估自然贡献点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba,这项工作的目的是研究的撒哈拉沙漠的灰尘入侵MB量化影响在地面的灰尘。所选案例研究认为大灰尘爆发2006年6月的MB。经过初步的分析,一个临时模型链配置和理化分析在下午进行gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba样品收集在意大利中部。模型链正常繁殖的粉尘排放和交通动力学,证明相比可用模型地图。此外,它描述了灰尘在垂直分布概况和沉积在地面,将细节添加到卫星观测数据分析和光学厚度。关于地面测量,所有地壳元素的具体评估PIXE给出了更精确的定量估计的沙尘的贡献比获得完全由点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba质量浓度。对比仿真结果和具体insitu公司测量显示了一个令人满意的整体协议,特别是研究事件的演化。然而,在海岸附近的采样地点,模型模拟值比测量的低。海岸附近的边界层模型表示的垂直程度可能被低估,妨碍入侵到地面的灰尘。提高模型链的性能,它可能是有用的气象模型中引入嵌套网格(CAMx模型),因此,与高分辨率目标区域,测量站点所在的地方。然而,与点的比较gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba测量仅限于定性分析,因为DUSTEM模型提供了粒子大小的发射率1 - 20gydF4y2BaμgydF4y2Bam。进一步发展,DUSTEM将改善,考虑一个更好的土壤类型描述提供点gydF4y2Ba_10gydF4y2Ba发射率。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者要感谢托斯卡纳地区政府(意大利),它支持帕托项目,这里使用的实验数据,提供和支持收到CNR-Italy短期内流动性项目2010。作者还想承认美国国家海洋和大气管理局空气资源实验室提供HYSPLIT模型结果与NASA的汤姆斯地图、卫星图像、和乔凡尼在线数据系统,开发和维护由NASA GES盘在这项研究中使用的尘埃地图。gydF4y2Ba