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Carbono negro atmosférico y efectos de calentamiento influenciados por la mejora de la fuente y la absorción en Europa Central

Publicado
2014

Las partículas que contienen carbono negro (BC), una sustancia absorbente fuerte, ejercen un forzamiento radiativo directo e indirecto bastante incierto en la atmósfera. Para investigar la concentración de masa y las propiedades de absorción de las partículas de BC en Europa Central, se utilizó el modelo WRF-Chem con una resolución de 12 km junto con un inventario de emisiones de BC de alta resolución (EUCAARI 42-Pan-European Carbonaceous Aerosol Inventory; 1/8° × 1/16°). La simulación del modelo se evaluó utilizando mediciones de carbono de hollín equivalente, coeficientes de absorción y concentraciones de número de partículas en 7 sitios dentro de la Red Alemana de Aerosol Ultrafino, PM10 concentraciones de masa de la densa red de medición de la Agencia Ambiental Federal Alemana en 392 estaciones de monitoreo, y profundidad óptica de aerosoles de MODIS y AERONET. Se eligió un período de tiempo distinto (del 25 de marzo al 10 de abril de 2009), durante el cual la masa de aire marino limpio prevaleció en la primera semana y luego la masa de aire continental contaminado principalmente del sureste dominó con una concentración promedio diaria elevada de BC de hasta 4 μg m-3. El PM simulado10 la concentración másica, la concentración del número de aerosoles y la profundidad óptica concordaban bien con las observaciones, mientras que se encontró que las concentraciones másicas de BC modeladas eran un factor de 2 más bajas que las observaciones. Junto con las trayectorias inversas, los análisis detallados del sesgo del modelo sugirieron que la emisión actual de CN en los países del este y sur de Alemania podría estar subestimada por un factor de 5, al menos durante el período de simulación. Ejecutar el modelo con emisiones de BC mejoradas en estas regiones condujo a un sesgo del modelo más pequeño y una mejor correlación entre el modelo y la medición. Por el contrario, el coeficiente de absorción de partículas estaba sesgado positivamente en un 20 %, incluso cuando la concentración de masa de BC se subestimaba en un 50 %. Esto indica que el tratamiento de la mezcla interna de BC en el cálculo óptico de WRF-Chem no es realista en nuestro caso, lo que amplifica en exceso la absorción de luz por parte de las partículas que contienen BC. Al ajustar la sección transversal de absorción de masa modelada hacia los valores medidos, también se mejoró la simulación de la absorción de luz de partículas de BC. Finalmente, se estimó que el forzamiento radiativo directo positivo de las partículas de BC en la parte superior de la atmósfera estaba en el rango de 0 a +4 W m-2 sobre Alemania para la ejecución del modelo con concentración de masa de BC mejorada y sección transversal de absorción de luz de BC ajustada. Este tratamiento redujo el forzamiento positivo de BC hasta en un 70 %, en comparación con el tratamiento de mezcla interna de BC en la simulación del modelo.

Nordmann, S., YF Cheng, GR Carmichael, M. Yu, HAC Denier van der Gon, Q. Zhang, PE Saide, U. Pöschl, H. Su, W. Birmili y A. Wiedensohler (2014) Carbono negro atmosférico y efectos de calentamiento influenciados por la mejora de la fuente y la absorción en Europa Central, Atmos. química física Conversar. 14:14637-14682.

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