Sources, seasonality, and trends of southeast US aerosol: an integrated analysis of surface, aircraft, and satellite observations with the GEOS-Chem chemical transport model
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. We use an ensemble of surface (EPA CSN, IMPROVE, SEARCH, AERONET), aircraft (SEAC4RS), and satellite (MODIS, MISR) observations over the southeast US during the summer–fall of 2013 to better understand aerosol sources in the region and the relationship between surface particulate matter (PM) and aerosol optical depth (AOD). The GEOS-Chem global chemical transport model (CTM) with 25 × 25 km2 resolution over North America is used as a common platform to interpret measurements of different aerosol variables made at different times and locations. Sulfate and organic aerosol (OA) are the main contributors to surface PM2.5 (mass concentration of PM finer than 2.5 μm aerodynamic diameter) and AOD over the southeast US. OA is simulated successfully with a simple parameterization, assuming irreversible uptake of low-volatility products of hydrocarbon oxidation. Biogenic isoprene and monoterpenes account for 60 % of OA, anthropogenic sources for 30 %, and open fires for 10 %. 60 % of total aerosol mass is in the mixed layer below 1.5 km, 25 % in the cloud convective layer at 1.5–3 km, and 15 % in the free troposphere above 3 km. This vertical profile is well captured by GEOS-Chem, arguing against a high-altitude source of OA. The extent of sulfate neutralization (f = [NH4+]/(2[SO42−] + [NO3−]) is only 0.5–0.7 mol mol−1 in the observations, despite an excess of ammonia present, which could reflect suppression of ammonia uptake by OA. This would explain the long-term decline of ammonium aerosol in the southeast US, paralleling that of sulfate. The vertical profile of aerosol extinction over the southeast US follows closely that of aerosol mass. GEOS-Chem reproduces observed total column aerosol mass over the southeast US within 6 %, column aerosol extinction within 16 %, and space-based AOD within 8–28 % (consistently biased low). The large AOD decline observed from summer to winter is driven by sharp declines in both sulfate and OA from August to October. These declines are due to shutdowns in both biogenic emissions and UV-driven photochemistry. Surface PM2.5 shows far less summer-to-winter decrease than AOD and we attribute this in part to the offsetting effect of weaker boundary layer ventilation. The SEAC4RS aircraft data demonstrate that AODs measured from space are consistent with surface PM2.5. This implies that satellites can be used reliably to infer surface PM2.5 over monthly timescales if a good CTM representation of the aerosol vertical profile is available.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».