Characteristics and Evolution of Aerosol Particles in the Atmosphere over Ukraine : Impact on the Energy Balance and Air Quality
Caractéristiques et évolution des particules d'aérosol dans l'atmosphère au-dessus de l'Ukraine : Impact sur le bilan énergétique et la qualité de l'air
Résumé
The atmosphere over Kyiv, Ukraine, is influenced by various sources of aerosols, originating from both urban emissions and distant sources due to the movement of air masses. The last factor often leads to an increase in the quantity of aerosol particles, contributing to the occurrence of severe smog and reduced visibility. Additionally, elevated concentrations of aerosols can have adverse effects on human health, particularly among vulnerable population groups such as children, the elderly, and individuals with respiratory conditions or allergies. Therefore, monitoring such situations is significant for both scientific investigation of aerosol particles and informing the public about potential hazards associated with air quality.In September 2015, extensive peat fires up north caused severe smog in Kyiv, prompting a state of emergency. For the analysis of aerosol particles from these events, data from the AERONET Kyiv sun photometer network and lidar observations were used. The field lidar campaign in Kyiv was supported by the Laboratoire d'Optique Atmospherique, Université de Lille. Using these data and HYSPLIT air mass transport calculations, the evolution of biomass burning particles and their influence from the movement of air masses was explored. Furthermore, a similar event occurred in the spring of 2020, but involved the burning of a different type of vegetation. The analysis utilized data from AERONET Kyiv and HYSPLIT, alongside information on PM2.5 concentrations and the Air Quality Index from the AirVisual network observations.The AERONET network has been conducting observations in Kyiv since 2008. Data on Aerosol Optical Depth, Ångström Exponent, and Radiative Forcing have been used to describe the long-term evolution of these parameters over Kyiv. To analyze these characteristics, as well as the evolution of other atmospheric components (such as black carbon, PM2.5, SO2, SO4), the MERRA-2 reanalysis has been applied across the entire territory of Ukraine. Furthermore, MERRA-2 modeling has been applied to assess the impact of the full-scale Russian incursion on Ukrainian territory. AERONET observations have indicated alterations in aerosol optical properties throughout 2022, and the provided GRASP analysis has substantiated changes in the chemical composition.
L'atmosphère au-dessus de Kyiv, en Ukraine, est influencée par diverses sources d'aérosols, provenant à la fois des émissions urbaines et du transport longue distance. Ce dernier processus entraîne souvent une augmentation de la quantité de particules aérosol, contribuant à la formation de smogs sévères et à une réduction de la visibilité. De plus, des concentrations élevées d'aérosols ont une influence néfaste sur la santé humaine, notamment parmi les groupes de population vulnérables et les individus souffrant de troubles respiratoires ou d'allergies. Par conséquent, surveiller de telles situations est crucial à la fois pour l'investigation scientifique des particules d'aérosol et pour informer le public sur les dangers potentiels liés à la qualité de l'air.En septembre 2015, d'importants incendies de tourbières dans le nord ont provoqué un smog sévère à Kyiv, entraînant un état d'urgence. Pour l'analyse de ces événements, des données du réseau de photomètres solaires AERONET de Kyiv et des observations lidar ont été utilisées. Une campagne de terrain organisée à Kyiv et embarquant un lidar a été soutenue par le Laboratoire d'Optique Atmosphérique de l'Université de Lille. En utilisant ces données et les trajectographie des masses d'air fournie par HYSPLIT, l'évolution des particules issues de la combustion de biomasse et leur influence par le déplacement des masses d'air ont été explorées. De plus, un événement similaire s'est produit au printemps 2020, mais impliquait la combustion d'un type différent de végétation. L'analyse s'est ici encore appuyée sur les données d'AERONET de Kyiv et de HYSPLIT, ainsi que des mesures sur les concentrations de PM2.5 et l'Indice de Qualité de l'Air provenant des observations du réseau AirVisual.Au-delà de l'étude d'évènements aérosols intenses, le réseau AERONET mène des observations à Kyiv depuis 2008. Les données sur l'épaisseur optique en aérosols, l'exposant d'Ångström et le forçage radiatif ont été utilisées pour décrire l'évolution sur la période 2008-2023 de ces paramètres au-dessus de Kyiv. Pour analyser ces caractéristiques, ainsi que l'évolution d'autres composants atmosphériques comme le black Carbon (BC), les PM2.5, le SO2, et le SO4, la réanalyse MERRA-2 a été appliquée sur l'ensemble du territoire de l'Ukraine. De plus, la modélisation MERRA-2 a été utilisée pour évaluer l'impact de l'invasion russe à grande échelle sur le territoire ukrainien. Les observations d'AERONET ont indiqué des altérations dans les propriétés optiques des aérosols tout au long de l'année 2022, et l'analyse de la composition de l'aérosols dérivée de GRASP-CHEM indique une évolution significative de cette composition.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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