IIT Madras najde aerosoly přepravované ze severní Indie zhoršují kvalitu ovzduší nad Chennai, jihovýchodní pobřeží

Aerosoly emitované v severní Indii nejen zvyšují úroveň znečištění v této oblasti, ale kvůli anticyklonickému větrnému oběhu se emitované aerosoly přepravují na jihovýchodní pobřeží Indie a Bengálsko.

Regionální přeprava aerosolů ze severní Indie do jihovýchodní pobřežní Indie se vyskytuje po dobu dvou až čtyř dnů na úseku dvakrát nebo třikrát za měsíc v období prosince až března. Přepravované aerosoly samy o sobě a změnou tepelné struktury atmosférického sloupce z povrchu na výšku čtyři pět km výrazně zvyšují zátěž PM2,5 podél jihovýchodního pobřeží.

Na základě satelitních údajů byli vědci z IIT Madras a SRM Institute of Science and Technology během měsíce prosince až do 2024 schopni vyšetřovat a charakterizovat analýzu trajektorie v zádech a analýze trajektorie zpět a charakterizovat regionální aerosolovou dopravu a analýzu trajektorie zpět a charakterizovat regionální aerosol přepravu a charakterizovat regionální aerosol přepravu a charakterizovat regionální aerosol a charakterizovat regionální aerosol přepravu IIT Madras a SRM IST v prosinci.

Zatímco senzor LiDAR na SRM Institute pomáhá při poskytování profilu aerosolu, měření radiosondů pomáhá poskytovat profil teploty a vlhkosti a analýza trajektorie zpět pomáhá vědět, odkud vzduchová hmota pochází. Ve studii byla navíc použita měření PM25 prováděna na americkém velvyslanectví a konzulátu v Chennai.

Vědci také kvantifikovali související změny v profilech teploty vzduchu, což vedlo ke zvýšené stabilitě dolní troposféry a snížení výšky atmosférické mezní vrstvy (ABLH) a změřeno zvýšení povrchu PM2,5 nad Chennai.

„Přepravené aerosoly jsou přítomny mezi 1 km a 3 km nadmořskou výškou a primárně absorbují typy – černý uhlík a stárnoucí organický uhlík. Absorbující aerosoly mají významné radiační účinky, které mění mezní vrstvu,“ říká Dr. Chandan Sarangi z ministerstva stavebních inženýrství v IIT Madras a odpovídající autor nedávno v časopise Atmosférické chemii a fyziky.

Koncentrace aerosolu je vyšší ve dnech, kdy aerosol přepravovaný ze severní Indie dosáhne jihovýchodního pobřeží a je rozeznatelný až do výšky 5 km, zatímco během dalších dnů jsou aerosoly omezeny na nadmořské výšky méně než 1,5 km.

Stabilizace nižší atmosféry

Absorpcí příchozího slunečního záření, černý uhlík a aerosoly organického uhlíku vyvolávají pokles teploty na povrchu a zvyšují teplotu kolem a nad výškami, na které se nacházejí.

Zatímco aerosoly přítomné v atmosféře i během jasných dnů mají za následek chlazení na povrchu, zjistili, že ve dnech, kdy aerosoly přepravované ze severní Indie dosáhnou východního pobřeží, se chlazení povrchu zvyšuje o 20-40 wattů na m2.

„Teplota by se měla snižovat se zvýšením nadmořské výšky. Regionální transport aerosolů však mění dynamiku tak, že atmosféra bude relativně teplejší ve vyšších nadmořských výškách a ochlazuje na povrchu,“ říká Dr. Sarangi.

Když se teplota zvyšuje ve vyšší zvýšení a snižuje se na povrchu, teplotní gradient s rostoucí nadmořskou výškou vede ke stabilizaci nižší atmosféry. To má za následek oslabení výměny tepla mezi zemským povrchem a atmosférou, která narušuje konvektivní proces.

„To má za následek snížení výšky hraniční vrstvy atmosféry-kde znečišťující látky se mísí s atmosférou-až o 200–400 metrů, během regionálních dopravních akcí,“ říká. „Snížená výška míchací vrstvy má za následek další koncentraci aerosolů a částic PM2,5 na povrchu, což vede ke zvýšeným závažným mlhavým epizodám. Data ukazují až o 30-40% zvýšení koncentrace PM2,5 v důsledku redukce aerosolu indukované redukci směšovací vrstvy,“ dodal.

Celkově narušení konvektivního procesu a snížená vrstva míchání vede ke zvýšené koncentraci absorbujícího aerosolu na téměř povrchu, což vede k nižšímu oteplování atmosféry a chlazení povrchu, říká Dr. Sanjay Mehta z oddělení fyziky v SRM ist a spoluautoru papíru.

Ve studii byla použita měření horního vzduchu radiosondské měření shromážděné meteorologickým oddělením Indie (IMD) nad Kalkata, Bhubaneswar, Vizagapatam, Chennai a Karaikal; Měření LIDAR byla provedena pouze na SRM ist mimo Chennai. Dopad transportovaných aerosolů na kvalitu ovzduší v megacitách, jako jsou Kolkata, Bhubaneswar a Chennai, je větší než menší města, jako jsou Vizagapatam a Karaikal, což naznačuje roli místních emisí. „V případě Chennai dochází více než 50% koncentrace PM2,5 ve dnech, kdy jsou aerosoly transportovány ze severní Indie,“ říká Dr. Mehta.

Snížená výška směšovací vrstvy

Vědci identifikovali smyčku pozitivní zpětné vazby, kde transportované aerosoly vedly ke snížení výšky mezní vrstvy atmosféry (ABLH). To vedlo ke zvýšení místního znečištění, protože znečišťující látky byly méně pravděpodobné, že budou rozptýleny kvůli sníženému ABLH způsobující další aerosol, “vysvětluje Dr. Sarangi.

V případě Kolkaty začíná relativní zlepšení teploty v důsledku regionálního transportu aerosolů ze severní Indie na výšce 300 metrů a rozprostírá se až 2 km, zatímco v Bhubaneswar a Vizagapatamu začíná na výšce 500 metrů a sahá až 2,5 km. V případě Chennai a Karaikal (který je dále jižně od Chennai) začíná ve výšce 500 metrů a rozprostírá až 3 km. Zvýšení výšky oteplování atmosféry v důsledku transportovaných aerosolů z Kalkaty do Chennai a Karaikal je v souladu se skutečností, že aerosolové chocholy s dlouhým dosahem se zvýší na pojezdu.

In comparison, on days when aerosols are not transported from north India, the height of the mixing layer varies between 1.5 km and 2 km in the case of Kolkata, Bhubaneswar and Vizagapatam, and is between 2 km and 2.5 km in Chennai and Karaikal, which then decreases to 300-400 m for Kolkata, Bhubaneswar and Vizagapatam, and 500 m až 1 km pro Chennai a Karaikal.

V případě Chennai vědci poznamenali, že oteplování dochází v celém sloupci až 3 km přes Chennai a Karaikal. „To naznačuje, že oteplování vyvolané aerosolem nejen zvyšuje teplotu v nadmořské výšce, kde se vyskytují aerosoly, ale také může ovlivnit teplotu vzduchu v blízkosti povrchu,“ říká Dr. Sarangi.

Ve srovnání s čistými dny (23. ledna 2018 a 28.-29. ledna 2018), ve dnech 24.-27. ledna 2018, kdy byly aerosoly přepravovány ze severní Indie do Chennai, vědci zjistili, že počet přepravených aerosolů byl o 50–60% vyšší mezi 1 km a 2,5 km výškou. A výška míchací vrstvy se mezi 24. lednem do 25. ledna 2018 snížila z 1,4 km na pouhých 300 metrů (snížení 78%).

Co znamená studie

„Naše studie ukazuje, že řízení kvality ovzduší v Chennai musí zvážit přepravu aerosolu. Je nezbytné zavést strategie ke snížení regionálních emisí, zejména během ročních období se silným tokem sever-jih,“ říká Dr. Sarangi. „Studie zdůrazňuje potřebu integrovaných modelovacích rámců, které zahrnují interakce aerosol-radiace pro přesné předpovědi kvality ovzduší.“

Publikováno – 18. srpna 2025 17:56