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Explaining global surface aerosol number concentrations in terms of primary emissions and particle formation

Spracklen, D. V. und Carslaw, K. S. und Merikanto, J. und Mann, G. W. und Reddington, C. L. und Pickering, S. und Ogren, J. A. und Andrews, E. und Baltensperger, U. und Weingartner, E. und Boy, M. und Kulmala, M. und Laakso, L. und Lihavainen, H.Finnish Meteorol. Inst., und Kivekäs, N. und Komppula, M. und Mihalopoulos, N. und Kouvarakis, G. und Jennings, S. G. und O'Dowd, C. und Birmili, W. und Wiedensohler, A. und Weller, R. und Gras, J. und Laj, P. und Sellegri, K. und Bonn, B. und Krejci, R. und Laaksonen, A. und Hamed, A. und Minikin, A. und Harrison, R. M. und Talbot, R. und Sun, J. (2010) Explaining global surface aerosol number concentrations in terms of primary emissions and particle formation. Atmospheric Chemistry and Physics, 10, Seiten 4775-4793. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-10-4775-2010.

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Offizielle URL: http://www.atmos-chem-phys.net/10/4775/2010/acp-10-4775-2010.html

Kurzfassung

We synthesised observations of total particle number (CN) concentration from 36 sites around the world. We found that annual mean CN concentrations are typically 300� 2000 cm�3 in the marine boundary layer and free troposphere (FT) and 1000�10 000 cm�3 in the continental boundary layer (BL). Many sites exhibit pronounced seasonality with summer time concentrations a factor of 2�10 greater than wintertime concentrations. We used these CN observations to evaluate primary and secondary sources of particle number in a global aerosol microphysics model. We found that emissions of primary particles can reasonably reproduce the spatial pattern of observed CN concentration (R2=0.46) but fail to explain the observed seasonal cycle (R2=0.1). The modeled CN concentration in the FT was biased low (normalised mean bias, NMB=�88%) unless a secondary source of particles was included, for example from binary homogeneous nucleation of sulfuric acid and water (NMB=�25%). Simulated CN concentrations in the continental BL were also biased low (NMB=�74%) unless the number emission of anthropogenic primary particles was increased or a mechanism that results in particle formation in the BL was included. We ran a number of simulations where we included an empirical BL nucleation mechanism either using the activation-type mechanism (nucleation rate, J , proportional to gas-phase sulfuric acid concentration to the power one) or kinetic-type mechanism (J proportional to sulfuric acid to the power two) with a range of nucleation coefficients. We found that the seasonal CN cycle observed at continental BL sites was better simulated by BL particle formation (R2=0.3) than by increasing the number emission from primary anthropogenic sources (R2=0.18). The nucleation constants that resulted in best overall match between model and observed CN concentrations were consistent with values derived in previous studies from detailed case studies at individual sites. In our model, kinetic and activation-type nucleation parameterizations gave similar agreement with observed monthly mean CN concentrations.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/64198/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Explaining global surface aerosol number concentrations in terms of primary emissions and particle formation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Spracklen, D. V.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carslaw, K. S.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Merikanto, J.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mann, G. W.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reddington, C. L.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pickering, S.Univ. of Leeds, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ogren, J. A.NOAA/ESRL Global Monitoring Division, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Andrews, E.NOAA/ESRL Global Monitoring Division, Boulder, CO, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baltensperger, U.Lab. of Atmospheric Chemistry, Villigen, CHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weingartner, E.Lab. of Atmospheric Chemistry, Villigen, CHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boy, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kulmala, M.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laakso, L.Univ. of Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lihavainen, H.Finnish Meteorol. Inst.,Finnish Meteorol. Inst., Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kivekäs, N.Finnish Meteorol. Inst., Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Komppula, M.Finnish Meteorol. Inst., Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mihalopoulos, N.Univ. of Crete, Heraklion, GRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kouvarakis, G.Univ. of Crete, Heraklion, GRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jennings, S. G.National Univ. of Ireland, Galway, IRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
O'Dowd, C.National Univ. of Ireland, Galway, IRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Birmili, W.Leibniz Institute for Tropospheric Research, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wiedensohler, A.Leibniz Institute for Tropospheric Research, LeipzigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weller, R.Alfred Wegener Institute, BremerhavenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gras, J.CSIRO Marine and Atmospheric Research, Aspendale, Victoria, AUNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laj, P.Univ. Grenoble, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sellegri, K.Univ. Clermont-Ferrand/CNRS, Clermont-Ferrand, FNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bonn, B.J. W. Goethe Univ., Frankfurt/MainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krejci, R.Stockholm Univ., SNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Laaksonen, A.Finnish Meteorol. Inst., Helsinki, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hamed, A.Univ. of Eastern Finland, Kuopio, FINNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Minikin, A.andreas.minikin (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harrison, R. M.Univ. of Birmingham, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Talbot, R.Univ. of New Hampshire, Durham, NH, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sun, J.Chinese Academy of Meteoroi. Sciences, Beijing, CHNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:26 Mai 2010
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.5194/acp-10-4775-2010
Seitenbereich:Seiten 4775-4793
Verlag:Copernicus Publications
Status:veröffentlicht
Stichwörter:aerosol, troposphere, CN, particle formation
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HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):W - Vorhaben Atmosphären- und Klimaforschung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Atmosphärische Spurenstoffe
Hinterlegt von: Minikin, Dr.rer.nat. Andreas
Hinterlegt am:01 Jun 2010 13:45
Letzte Änderung:02 Mai 2019 14:03

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