Published January 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
First-year sea ice leads to an increase in dimethyl sulfide-induced particle formation in the Antarctic Peninsula
Creators
- 1. Korea Polar Research Institute
- 2. Korea University of Science and Technology
- 3. Pohang University of Science and Technology
- 4. Yonsei University
- 5. Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas
- 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 7. Instituto de Química Física Blas Cabrera
Description
Dimethyl sulfide (DMS) produced by marine algae represents the largest natural emission of sulfur to the atmosphere. The oxidation of DMS is a key process affecting new particle formation that contributes to the radiative forcing of the Earth. In this study, atmospheric DMS and its major oxidation products (methanesulfonic acid, MSA; non-sea-salt sulfate, nss-SO42–) and particle size distributions were measured at King Sejong station located in the Antarctic Peninsula during the austral spring–summer period in 2018–2020. The observatory was surrounded by open ocean and first-year and multi-year sea ice. Importantly, oceanic emissions and atmospheric oxidation of DMS showed distinct differences depending on source regions. A high mixing ratio of atmospheric DMS was observed when air masses were influenced by the open ocean and first-year sea ice due to the abundance of DMS producers such as pelagic phaeocystis and ice algae. However, the concentrations of MSA and nss-SO42– were distinctively increased for air masses originating from first-year sea ice as compared to those originating from the open ocean and multi-year sea ice, suggesting additional influences from the source regions of atmospheric oxidants. Heterogeneous chemical processes that actively occur over first-year sea ice tend to accelerate the release of bromine monoxide (BrO), which is the most efficient DMS oxidant in Antarctica. Model-estimates for surface BrO confirmed that high BrO mixing ratios were closely associated with first-year sea ice, thus enhancing DMS oxidation. Consequently, the concentration of newly formed particles originated from first-year sea ice, which was a strong source area for both DMS and BrO was greater than from open ocean (high DMS but low BrO). These results indicate that first-year sea ice plays an important yet overlooked role in DMS-induced new particle formation in polar environments, where warming-induced sea ice changes are pronounced.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يمثل كبريتيد ثنائي الميثيل (DMS) الذي تنتجه الطحالب البحرية أكبر انبعاث طبيعي للكبريت في الغلاف الجوي. أكسدة DMS هي عملية رئيسية تؤثر على تكوين جسيمات جديدة تساهم في التأثير الإشعاعي للأرض. في هذه الدراسة، تم قياس DMS في الغلاف الجوي ومنتجات الأكسدة الرئيسية (حمض الميثان سلفونيك، MSA ؛ كبريتات غير ملح البحر، nss - SO42 -) وتوزيعات حجم الجسيمات في محطة King Sejong الواقعة في شبه جزيرة أنتاركتيكا خلال فترة الربيع والصيف الأسترالية في 2018–2020. كان المرصد محاطًا بمحيط مفتوح وجليد بحري في السنة الأولى ومتعدد السنوات. الأهم من ذلك، أظهرت الانبعاثات المحيطية والأكسدة الجوية لـ DMS اختلافات واضحة اعتمادًا على مناطق المصدر. لوحظت نسبة خلط عالية من DMS في الغلاف الجوي عندما تأثرت الكتل الهوائية بالمحيط المفتوح والجليد البحري في السنة الأولى بسبب وفرة منتجي DMS مثل phaeocystis السطحية والطحالب الجليدية. ومع ذلك، زادت تركيزات MSA و nss - SO42 - بشكل مميز للكتل الهوائية الناشئة عن الجليد البحري في السنة الأولى مقارنة بتلك الناشئة عن المحيط المفتوح والجليد البحري متعدد السنوات، مما يشير إلى تأثيرات إضافية من مناطق مصدر المؤكسدات الجوية. تميل العمليات الكيميائية غير المتجانسة التي تحدث بنشاط فوق جليد البحر في السنة الأولى إلى تسريع إطلاق أول أكسيد البروم (BrO)، وهو أكثر مؤكسدات DMS كفاءة في القارة القطبية الجنوبية. أكدت تقديرات النموذج للسطح BrO أن نسب خلط BrO العالية كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بجليد البحر في السنة الأولى، وبالتالي تعزيز أكسدة DMS. وبالتالي، فإن تركيز الجسيمات المشكلة حديثًا نشأ من جليد البحر في السنة الأولى، والذي كان منطقة مصدر قوية لكل من DMS و BrO كان أكبر من المحيط المفتوح (DMS عالي ولكن منخفض BrO). تشير هذه النتائج إلى أن الجليد البحري في السنة الأولى يلعب دورًا مهمًا ولكن يتم تجاهله في تكوين الجسيمات الجديدة الناجم عن DMS في البيئات القطبية، حيث تظهر تغيرات الجليد البحري الناجمة عن الاحترار.Translated Description (French)
Le sulfure de diméthyle (DMS) produit par les algues marines représente la plus grande émission naturelle de soufre dans l'atmosphère. L'oxydation du DMS est un processus clé affectant la formation de nouvelles particules qui contribue au forçage radiatif de la Terre. Dans cette étude, le DMS atmosphérique et ses principaux produits d'oxydation (acide méthanesulfonique, MSA ; sulfate non salin, nss-SO42-) et les distributions granulométriques ont été mesurés à la station King Sejong située dans la péninsule Antarctique pendant la période printemps-été austral en 2018–2020. L'observatoire était entouré d'océan ouvert et de glace de mer de première année et pluriannuelle. Il est important de noter que les émissions océaniques et l'oxydation atmosphérique du DMS ont montré des différences distinctes en fonction des régions sources. Un rapport de mélange élevé du DMS atmosphérique a été observé lorsque les masses d'air étaient influencées par l'océan ouvert et la glace de mer de première année en raison de l'abondance des producteurs de DMS tels que les phéocystes pélagiques et les algues de glace. Cependant, les concentrations de MSA et de nss-SO42- ont été nettement augmentées pour les masses d'air provenant de la glace de mer de première année par rapport à celles provenant de l'océan ouvert et de la glace de mer pluriannuelle, suggérant des influences supplémentaires des régions sources des oxydants atmosphériques. Les processus chimiques hétérogènes qui se produisent activement sur la glace de mer de première année ont tendance à accélérer la libération de monoxyde de brome (BrO), qui est l'oxydant DMS le plus efficace en Antarctique. Les estimations du modèle pour le BrO de surface ont confirmé que les rapports de mélange élevés du BrO étaient étroitement associés à la glace de mer de première année, améliorant ainsi l'oxydation du DMS. Par conséquent, la concentration de particules nouvellement formées provenait de la glace de mer de première année, qui était une zone de source forte pour le DMS et le BrO, était supérieure à celle de l'océan ouvert (DMS élevé mais BrO faible). Ces résultats indiquent que la glace de mer de première année joue un rôle important mais négligé dans la formation de nouvelles particules induites par le DMS dans les environnements polaires, où les changements de glace de mer induits par le réchauffement sont prononcés.Translated Description (Spanish)
El sulfuro de dimetilo (DMS) producido por las algas marinas representa la mayor emisión natural de azufre a la atmósfera. La oxidación del DMS es un proceso clave que afecta a la formación de nuevas partículas que contribuye al forzamiento radiativo de la Tierra. En este estudio, se midieron el DMS atmosférico y sus principales productos de oxidación (ácido metanosulfónico, MSA; sulfato no salino marino, nss-SO42-) y las distribuciones de tamaño de partícula en la estación King Sejong ubicada en la Península Antártica durante el período primavera-verano austral en 2018–2020. El observatorio estaba rodeado de mar abierto y hielo marino de primer año y de varios años. Es importante destacar que las emisiones oceánicas y la oxidación atmosférica de DMS mostraron diferencias claras dependiendo de las regiones de origen. Se observó una alta proporción de mezcla de DMS atmosférico cuando las masas de aire estaban influenciadas por el océano abierto y el hielo marino del primer año debido a la abundancia de productores de DMS como phaeocystis pelágicos y algas de hielo. Sin embargo, las concentraciones de MSA y nss-SO42- aumentaron significativamente para las masas de aire que se originan en el hielo marino del primer año en comparación con las que se originan en el océano abierto y el hielo marino de varios años, lo que sugiere influencias adicionales de las regiones de origen de los oxidantes atmosféricos. Los procesos químicos heterogéneos que ocurren activamente sobre el hielo marino del primer año tienden a acelerar la liberación de monóxido de bromo (BrO), que es el oxidante DMS más eficiente en la Antártida. Las estimaciones del modelo para el BrO de superficie confirmaron que las altas proporciones de mezcla de BrO estaban estrechamente asociadas con el hielo marino del primer año, mejorando así la oxidación de DMS. En consecuencia, la concentración de partículas recién formadas se originó en el hielo marino del primer año, que fue un área de fuente fuerte tanto para DMS como para BrO fue mayor que en el océano abierto (DMS alto pero BrO bajo). Estos resultados indican que el hielo marino del primer año juega un papel importante pero pasado por alto en la formación de nuevas partículas inducidas por DMS en ambientes polares, donde los cambios de hielo marino inducidos por el calentamiento son pronunciados.Files
Dimethyl_sulfide.pdf.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:59988cf6663943316d7c140af03707b7
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يؤدي الجليد البحري في السنة الأولى إلى زيادة تكوين الجسيمات المستحثة بثنائي ميثيل الكبريتيد في شبه جزيرة أنتاركتيكا
- Translated title (French)
- La glace de mer de première année entraîne une augmentation de la formation de particules induites par le sulfure de diméthyle dans la péninsule antarctique
- Translated title (Spanish)
- El hielo marino del primer año conduce a un aumento en la formación de partículas inducidas por el sulfuro de dimetilo en la Península Antártica
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3198285102
- DOI
- 10.1016/j.scitotenv.2021.150002
References
- https://openalex.org/W1485504984
- https://openalex.org/W1531957664
- https://openalex.org/W1636220628
- https://openalex.org/W1649447126
- https://openalex.org/W1677236698
- https://openalex.org/W1787223765
- https://openalex.org/W1901675905
- https://openalex.org/W1981934639
- https://openalex.org/W1982254235
- https://openalex.org/W1995681572
- https://openalex.org/W2001200796
- https://openalex.org/W2008016796
- https://openalex.org/W2008936617
- https://openalex.org/W2009861416
- https://openalex.org/W2019906359
- https://openalex.org/W2021857857
- https://openalex.org/W2022312157
- https://openalex.org/W2025509954
- https://openalex.org/W2028428608
- https://openalex.org/W2032346110
- https://openalex.org/W2032376311
- https://openalex.org/W2037830437
- https://openalex.org/W2040914461
- https://openalex.org/W2055316894
- https://openalex.org/W2063359930
- https://openalex.org/W2070804679
- https://openalex.org/W2074744794
- https://openalex.org/W2079860563
- https://openalex.org/W2083440583
- https://openalex.org/W2092953210
- https://openalex.org/W2095153647
- https://openalex.org/W2100989243
- https://openalex.org/W2106591839
- https://openalex.org/W2109057255
- https://openalex.org/W2110204503
- https://openalex.org/W2119903004
- https://openalex.org/W2121690837
- https://openalex.org/W2129499489
- https://openalex.org/W2144729919
- https://openalex.org/W2157203601
- https://openalex.org/W2158599711
- https://openalex.org/W2159172550
- https://openalex.org/W2159672259
- https://openalex.org/W2163687369
- https://openalex.org/W2169573491
- https://openalex.org/W2171355244
- https://openalex.org/W2183995874
- https://openalex.org/W2266174069
- https://openalex.org/W2306609500
- https://openalex.org/W2413080694
- https://openalex.org/W2546251245
- https://openalex.org/W2572436034
- https://openalex.org/W2619413836
- https://openalex.org/W2624116582
- https://openalex.org/W2674884973
- https://openalex.org/W2734612074
- https://openalex.org/W2745475244
- https://openalex.org/W2782177296
- https://openalex.org/W2789915750
- https://openalex.org/W2792260101
- https://openalex.org/W2799854769
- https://openalex.org/W2800835850
- https://openalex.org/W2889663308
- https://openalex.org/W2892158917
- https://openalex.org/W2902694464
- https://openalex.org/W2904257213
- https://openalex.org/W2904539876
- https://openalex.org/W2945098536
- https://openalex.org/W2948671799
- https://openalex.org/W2960952747
- https://openalex.org/W2971923313
- https://openalex.org/W2974823728
- https://openalex.org/W2977757090
- https://openalex.org/W2979982792
- https://openalex.org/W2991123408
- https://openalex.org/W2991617300
- https://openalex.org/W3007487957
- https://openalex.org/W3026023803
- https://openalex.org/W3033952067
- https://openalex.org/W3042357749
- https://openalex.org/W3091658583
- https://openalex.org/W3127688689
- https://openalex.org/W3134651195
- https://openalex.org/W3163584457
- https://openalex.org/W3175717549
- https://openalex.org/W625982438