Mô phỏng bão cát ở Iran bằng cách sử dụng HYSPLIT
Tóm tắt
Các hạt vật chất có tác động tiêu cực đến sức khỏe con người, môi trường và kinh tế. Chất ô nhiễm này có thể phát sinh từ các nguồn gốc nhân tạo hoặc tự nhiên. Trên quy mô toàn cầu, phần lớn lượng vật chất hạt tự nhiên phát tán vào khí quyển do xói mòn đất gió từ các khu vực khô hạn và bán khô hạn. Gần đây, lượng bụi từ các nước Ả Rập đã tăng mạnh, đặc biệt là các cơn bão bụi ảnh hưởng đến các khu vực phía tây và thậm chí là trung tâm Iran. Hiện tượng này đã gây ra nhiều vấn đề môi trường. Xác định nguồn gốc bụi và mô phỏng quỹ đạo bằng các kỹ thuật số là những mục tiêu chính của nghiên cứu này. Mô hình HYSPLIT (Mô hình quỹ đạo tích hợp Lagrangian cho một hạt) và mô-đun bụi được sử dụng trong nghiên cứu này và hai nghiên cứu điển hình được điều tra (vào tháng 5 và tháng 6 năm 2010). Cơ sở của mô-đun bụi HYSPLIT là thuật toán phát thải bão bụi PM10 cho đất sa mạc. Phương pháp này được áp dụng để ước tính các điểm nóng và các quỹ đạo. Theo các kết quả, các cơn bão bụi bắt đầu vào ngày 17 tháng 5 và 7 tháng 6 do sự cắt gió cao (>8,5 m/s) từ sa mạc Syria phía tây. Khu vực nguồn bị giới hạn trong tọa độ từ 32.50 °N đến 33.80 °N và 38.00 °E đến 38.80 °E. Các luồng bụi đã được nâng lên và phân tán về phía đông và đông nam từ nguồn gốc và đã đến Ahvaz vào ngày 18 tháng 5 và 8 tháng 6. Nồng độ trung bình PM10 vào những ngày này đạt lần lượt 625 và 494
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Wen Kuoa H, Yi Shena H: Indoor and outdoor PM2.5 and PM10 concentrations in the air during a dust storm. Build Environ 2010, 3(45):610–614.
Shao Y: Physics and Modeling of Wind Erosion. Germany: Springer Press; 2008.
Prospero M, Ginoux P, Torres O, Nicholson E, Gill E: Environmental characterization of global source of atmospheric soil dust identified with the nimbus 7 total ozone mapping Spectrometer (TOMS) absorbing aerosol product. J Geophys Res 2002, 40(1):1–31.
Escudero M, Stein A, Draxler R, Querol X, Alastuey A, Castillo S: Determination of the contribution of north Africa dust source areas to PM10 concentrations over the central Iberian peninsula using the hybrid single-particle lagrangian integrated trajectory model (HYSPLIT) model. J Geophys Res 2006, (111):D06210. DOI: 10.1029/2005JD006395
de Graaf M: Remote Sensing of UV-absorbing aerosols using space-borne spectrometers, Ph.D Thesis. Amsterdam: Vrije Universiteit Amsterdam; 2006. 132
Gerivani H, Lashkaripour G, Ghafoori M, Jalali N: The source of dust storm in Iran: a case study based on geological information and rainfall data. Carpathian J Earth Environ Sci 2003, 6(1):297–308.
Shinn EA, Smith GW, Prospero JM, Betzer P, Hayes ML, Garrison V, Barber RT: African dust and the demise of Caribbean coral reefs. Geophys Res Lett 2001, 27(19):3029–3032.
Wang Y, Zhuang G, Tang A, Zhan W, Sun Y, Wang Z, An Z: The evolution of chemical components of aerosols at five monitoring site of China during dust storms. Atmos Environ 2007, 41: 1091–1106. 10.1016/j.atmosenv.2006.09.015
McKendry G, Hacker P, Stull R, Sakiyama S, Mignacca D, Reid K: Long-range transport of Asian dust to the lower Fraser valley, British Columbia, Canada. J Geophys Res 2001, 106: 18,361–18,370. 10.1029/2000JD900359
Chan Y, McTainsh G, Leys J, McGowan H, Tews K: Influence of the 23 October 2002 dust storm on the air quality of four Australian cities. Water Air Soil Pollut 2005, 164: 329–348. 10.1007/s11270-005-4009-0
Griffin D, Kellogg C: Dust storms and their impact on ocean and human health: dust in Earth’s atmosphere. Ecohealth 2004, 1: 284–295.
Dickerson R, Kondragunta S, Stenchikov G, Civerolo K, Doddridge B, Holben B: The impact of aerosols on solar ultraviolet radiation and photochemical smog. Science 1997, 278: 827–830. 10.1126/science.278.5339.827
Alastuey A, Querol X, Castillo S, Escudero M, Avila A, Cuevas E, Torres C, Romero PM, Exposito F, Garcia O, Diaz JP, Dingenen RV, Putaud JP: Characterization of TSP and PM2.5 At izanea and Sta. Cruz de Tenerife (canary islands, Spain) during a Saharan dust episode (July 2002). Atmos Environ 2005, 39(26):4715–4728. 10.1016/j.atmosenv.2005.04.018
IPCC: Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Working Group I: the Physical Science Basis of Climate Change. Summary for Policymakers. Geneva, Switzerland: Intergovernmental Panel on Climate Change; 2007.
Miller RL, Tegen I: Climate response to soil dust aerosols. J Clim 1998, 11: 3247–3267. 10.1175/1520-0442(1998)011<3247:CRTSDA>2.0.CO;2
Gao Y, Fan S, Sariento JL: Aeolian iron input to the ocean through precipitation scavenging: a modelling perspective and its implications for natural iron fertilization in the ocean. J Geophys Res 2003, 108(7):4221.
Draxler R, Gillette A, Kirkpatrick S, Heller J: Estimating PM10 air concentrations from dust storms in Iraq, Kuwait and Saudi Arabia. Atmos Environ 2001, 35: 4315–4330. 10.1016/S1352-2310(01)00159-5
Xuan J: Emission inventory of eight elements, Fe, Al, K, Mg, Mn, Na, Ca and Ti, in dust source region of East Asia. Atmos Environ 2005, 39: 813–821. 10.1016/j.atmosenv.2004.10.029
Wang W, Fang ZY: Numerical simulation and synoptic analysis of dust emission and transport in East Asia. Glob Planet Chang 2006, 52: 57–70. 10.1016/j.gloplacha.2006.02.004
Alam K, Qureshi S, Blaschke T: Monitoring Spatio-temporal aerosol patterns over Pakistan based on MODIS, TOMS and MISR satellite data and a HYSPLIT model. Atmos Environ 2011, 45: 4641–4651. 10.1016/j.atmosenv.2011.05.055
Givehchi R, Arhami M, Tajrishy M: Contribution of the middle eastern dust source areas to PM10 levels in urban receptors: case study of Tehran, Iran. Atmos Environ 2013, 75: 287–295.
Zolfaghari H, Abedzadeh H: Synoptic analysis of dust sources in west of Iran. Journal of Geography and Development 2005, 3(6):173–188. (in Persian)
Iranmanesh F, Akram M: Survey on sources areas and characteristics of dust storms dispersion in sistan region using satellite imagery processing. Construction and research journal 2003, 67: 104. (in Persian)
WHO: Urban Outdoor air Pollution Database. Department of Public Health and Environment. Geneva, Switzerland: World Health Organization; 2011. http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/databases/OAP_database.xls
Draxler R, Hess GD: An overview of the HYSPLIT_4 modeling system for trajectories, dispersion and deposition. Aust Meteorol Mag 1998, 47: 295–308.
Draxler R, Stunder B, Rolph G, Stein A, Taylor A: Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated. United States: NOAA; 2009.
Challa VS, Indrcanti J, Baham JM, Patrick C, Rabarison MK, Young JH, Hughes R, Swanier SJ, Hardy MG: Sensitivity of atmospheric dispersion simulations by HYSPLIT to the meteorological predictions from a meso-scale model. Environ Fluid Mech 2008, 8(4):387–367. trajectories 4 user’s guide. NOAA Tech. Memo, ERL-ARL
Marticorena B, Bergametti G, Gillette D, Belnap J: Factors controlling threshold friction velocity in semiarid and arid areas of the United States. J Geophys Res 1997, 102: 23,277–23,287. 10.1029/97JD01303
Westphal L, Toon OB, Carlson TN: A two-dimensional numerical investigation of the dynamics and microphysics of Saharan dust storms. J Geophys Res 1987, 92(3):3027–3049.
IR.DOE data: Ahvaz air Pollution Monitoring Stations Datasets. Tehran, Iran: Department of Environment; 2011.
MODIS rapid response: Satellite Images. 2010. http://rapidfire.sci.gsfc.nasa.gov/realtime/2010158/