Published June 18, 2018
| Version v1
Publication
Open
Reactive bromine in the low troposphere of Antarctica: estimations at two research sites
Creators
- 1. Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial
- 2. Groupe de Spectrométrie Moléculaire et Atmosphérique
- 3. Centre National de la Recherche Scientifique
- 4. Grenoble Institute of Neurosciences
- 5. Argentine Antarctic Institute
- 6. National Meteorological Service
- 7. Pontificia Universidad Católica Argentina
Description
Abstract. For decades, reactive halogen species (RHSs) have been the subject of detailed scientific research due to their influence on the oxidizing capacity of the atmosphere and on the climate. From the RHSs, those containing bromine are of particular interest in the polar troposphere as a result of their link to ozone-depletion events (ODEs) and to the perturbation of the cycle of toxic mercury, for example. Given its remoteness and related limited accessibility compared to the Arctic region, the RHSs in the Antarctic troposphere are still poorly characterized. This work presents ground-based observations of tropospheric BrO from two different Antarctic locations: Marambio Base (64∘13′ S, 56∘37′ W) and Belgrano II Base (77∘52′ S, 34∘7′ W) during the sunlit period of 2015. By means of MAX-DOAS (Multi-axis Differential Optical Absorption Spectroscopy) measurements of BrO performed from the two research sites, the seasonal variation in this reactive trace gas is described along with its vertical and geographical distribution in the Antarctic environment. Results show an overall vertical profile of BrO mixing ratio decreasing with altitude, with a median value of 1.6 pmol mol−1 in the lowest layers of the troposphere. Additionally, observations show that the polar sunrise triggers a geographical heterogeneous increase in bromine content in the Antarctic troposphere yielding a maximum BrO at Marambio (26 pmol mol−1), amounting to 3-fold the values observed at Belgrano at dawn. Data presented herein are combined with previous studies and ancillary data to update and expand our knowledge of the geographical and vertical distribution of BrO in the Antarctic troposphere, revealing Marambio as one of the locations with the highest BrO reported so far in Antarctica. Furthermore, the observations gathered during 2015 serve as a proxy to investigate the budget of reactive bromine (BrOx = Br + BrO) and the bromine-mediated ozone loss rate in the Antarctic troposphere.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: على مدى عقود، كانت أنواع الهالوجين التفاعلية (RHSs) موضوع بحث علمي مفصل بسبب تأثيرها على القدرة المؤكسدة للغلاف الجوي وعلى المناخ. من RHSs، تلك التي تحتوي على البروم ذات أهمية خاصة في التروبوسفير القطبي نتيجة لارتباطها بأحداث استنفاد الأوزون (ODEs) واضطراب دورة الزئبق السام، على سبيل المثال. نظرًا لبعدها ومحدودية إمكانية الوصول إليها مقارنة بمنطقة القطب الشمالي، لا تزال مناطق الصحة الإنجابية في طبقة التروبوسفير في أنتاركتيكا ضعيفة التمييز. يقدم هذا العمل ملاحظات أرضية لـ BrO التروبوسفيري من موقعين مختلفين في القارة القطبية الجنوبية: قاعدة مارامبيو (64 13'S، 56 37' W) وقاعدة بلغرانو الثانية (77 52'S، 34 7' W) خلال الفترة المضاءة بأشعة الشمس من عام 2015. من خلال قياسات MAX - DOAS (التحليل الطيفي للامتصاص البصري التفاضلي متعدد المحاور) لـ BrO التي يتم إجراؤها من موقعي البحث، يتم وصف التباين الموسمي في غاز التتبع التفاعلي هذا جنبًا إلى جنب مع توزيعه الرأسي والجغرافي في بيئة أنتاركتيكا. تظهر النتائج انخفاضًا في الشكل الرأسي العام لنسبة خلط BrO مع الارتفاع، حيث تبلغ القيمة المتوسطة 1.6 بيكو مول-1 في الطبقات الدنيا من التروبوسفير. بالإضافة إلى ذلك، تظهر الملاحظات أن شروق الشمس القطبي يؤدي إلى زيادة جغرافية غير متجانسة في محتوى البروم في التروبوسفير في أنتاركتيكا مما يؤدي إلى الحد الأقصى من BrO في مارامبيو (26 pmol mol−1)، أي ما يعادل 3 أضعاف القيم التي لوحظت في بلغرانو عند الفجر. يتم دمج البيانات المقدمة هنا مع الدراسات السابقة والبيانات الإضافية لتحديث وتوسيع معرفتنا بالتوزيع الجغرافي والرأسي لـ BrO في التروبوسفير في القارة القطبية الجنوبية، مما يكشف عن مارامبيو كواحد من المواقع ذات أعلى نسبة من BrO تم الإبلاغ عنها حتى الآن في القارة القطبية الجنوبية. علاوة على ذلك، تعمل الملاحظات التي تم جمعها خلال عام 2015 كبديل للتحقيق في ميزانية البروم التفاعلي (BrOx = Br + BrO) ومعدل فقدان الأوزون بوساطة البروم في التروبوسفير في أنتاركتيكا.Translated Description (French)
Résumé. Depuis des décennies, les espèces halogènes réactives (ERS) font l'objet de recherches scientifiques approfondies en raison de leur influence sur la capacité oxydante de l'atmosphère et sur le climat. À partir des ERS, ceux contenant du brome présentent un intérêt particulier dans la troposphère polaire en raison de leur lien avec les événements d'appauvrissement de la couche d'ozone (ODE) et la perturbation du cycle du mercure toxique, par exemple. Compte tenu de son éloignement et de son accessibilité limitée par rapport à la région arctique, les ERS de la troposphère antarctique sont encore mal caractérisées. Ce travail présente des observations au sol de BrO troposphérique à partir de deux emplacements antarctiques différents : la base de Marambio (64∘13′ S, 56∘37′ O) et la base de Belgrano II (77∘52′ S, 34∘7′ O) pendant la période ensoleillée de 2015. Au moyen de mesures MAX-DOAS (Multi-axis Differential Optical Absorption Spectroscopy) de BrO effectuées à partir des deux sites de recherche, la variation saisonnière de ce gaz réactif à l'état de trace est décrite ainsi que sa répartition verticale et géographique dans l'environnement antarctique. Les résultats montrent un profil vertical global du rapport de mélange BrO diminuant avec l'altitude, avec une valeur médiane de 1,6 pmol mol−1 dans les couches les plus basses de la troposphère. De plus, les observations montrent que le lever du soleil polaire déclenche une augmentation géographique hétérogène de la teneur en brome dans la troposphère antarctique donnant un maximum de BrO à Marambio (26 pmol mol−1), soit 3 fois les valeurs observées à Belgrano à l'aube. Les données présentées ici sont combinées avec des études antérieures et des données auxiliaires pour mettre à jour et élargir nos connaissances sur la distribution géographique et verticale du BrO dans la troposphère antarctique, révélant que Marambio est l'un des endroits où le BrO est le plus élevé signalé jusqu'à présent en Antarctique. En outre, les observations recueillies en 2015 servent de proxy pour étudier le budget du brome réactif (BrOx = Br + BrO) et le taux de perte d'ozone médié par le brome dans la troposphère antarctique.Translated Description (Spanish)
Resumen. Durante décadas, las especies reactivas de halógenos (RHS) han sido objeto de investigaciones científicas detalladas debido a su influencia en la capacidad oxidante de la atmósfera y en el clima. De los RHS, los que contienen bromo son de particular interés en la troposfera polar como resultado de su relación con los eventos de agotamiento del ozono (ODE) y con la perturbación del ciclo del mercurio tóxico, por ejemplo. Dada su lejanía y la limitada accesibilidad relacionada en comparación con la región ártica, los RHS en la troposfera antártica todavía están mal caracterizados. Este trabajo presenta observaciones terrestres de BrO troposférico desde dos ubicaciones antárticas diferentes: Base Marambio (64°13'S, 56°37' O) y Base Belgrano II (77°52'S, 34°7' O) durante el período iluminado por el sol de 2015. Mediante mediciones MAX-DOAS (Multi-axis Differential Optical Absorption Spectroscopy) de BrO realizadas desde los dos sitios de investigación, se describe la variación estacional en este gas traza reactivo junto con su distribución vertical y geográfica en el ambiente antártico. Los resultados muestran un perfil vertical general de la relación de mezcla de BrO que disminuye con la altitud, con un valor medio de 1.6 pmol mol−1 en las capas más bajas de la troposfera. Adicionalmente, se observa que el amanecer polar desencadena un aumento geográfico heterogéneo en el contenido de bromo en la troposfera antártica produciendo un BrO máximo en Marambio (26 pmol mol−1), que asciende a 3 veces los valores observados en Belgrano al amanecer. Los datos presentados en este documento se combinan con estudios previos y datos auxiliares para actualizar y ampliar nuestro conocimiento de la distribución geográfica y vertical del BrO en la troposfera antártica, revelando a Marambio como una de las ubicaciones con el BrO más alto reportado hasta ahora en la Antártida. Además, los datos recopilados durante 2015 sirven como un indicador para investigar el presupuesto de bromo reactivo (BrOx = Br + BrO) y la tasa de pérdida de ozono mediada por el bromo en la troposfera antártica.Files
acp-18-8549-2018.pdf.pdf
Files
(10.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:83904d5530292761e96ebd71858a2485
|
10.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- البروم التفاعلي في التروبوسفير المنخفض في القارة القطبية الجنوبية: تقديرات في موقعين بحثيين
- Translated title (French)
- Le brome réactif dans la basse troposphère de l'Antarctique : estimations sur deux sites de recherche
- Translated title (Spanish)
- Bromo reactivo en la baja troposfera de la Antártida: estimaciones en dos sitios de investigación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2787050976
- DOI
- 10.5194/acp-18-8549-2018
References
- https://openalex.org/W11108756
- https://openalex.org/W138715351
- https://openalex.org/W1483098059
- https://openalex.org/W1728533910
- https://openalex.org/W1965994795
- https://openalex.org/W1969018902
- https://openalex.org/W1970590897
- https://openalex.org/W1981515519
- https://openalex.org/W1985037439
- https://openalex.org/W1986335529
- https://openalex.org/W1988155544
- https://openalex.org/W1990065461
- https://openalex.org/W1992006743
- https://openalex.org/W1992766209
- https://openalex.org/W1996885525
- https://openalex.org/W2000278192
- https://openalex.org/W2002103857
- https://openalex.org/W2007635294
- https://openalex.org/W2011002527
- https://openalex.org/W2014786547
- https://openalex.org/W2015307505
- https://openalex.org/W2019942612
- https://openalex.org/W2024835412
- https://openalex.org/W2032376311
- https://openalex.org/W2032465471
- https://openalex.org/W2034700342
- https://openalex.org/W2040387404
- https://openalex.org/W2046732583
- https://openalex.org/W2051768832
- https://openalex.org/W2053922420
- https://openalex.org/W2055698954
- https://openalex.org/W2058179313
- https://openalex.org/W2061442037
- https://openalex.org/W2061537224
- https://openalex.org/W2069109256
- https://openalex.org/W2075067987
- https://openalex.org/W2075751398
- https://openalex.org/W2079115768
- https://openalex.org/W2080019085
- https://openalex.org/W2083707984
- https://openalex.org/W2083940954
- https://openalex.org/W2085687328
- https://openalex.org/W2087746020
- https://openalex.org/W2088026022
- https://openalex.org/W2088942450
- https://openalex.org/W2093808168
- https://openalex.org/W2100989243
- https://openalex.org/W2103834156
- https://openalex.org/W2106591839
- https://openalex.org/W2107227078
- https://openalex.org/W2109738210
- https://openalex.org/W2113359196
- https://openalex.org/W2113398310
- https://openalex.org/W2121774404
- https://openalex.org/W2122132394
- https://openalex.org/W2123210099
- https://openalex.org/W2123729798
- https://openalex.org/W2130226454
- https://openalex.org/W2132503980
- https://openalex.org/W2135397123
- https://openalex.org/W2135860265
- https://openalex.org/W2136536440
- https://openalex.org/W2138545062
- https://openalex.org/W2139902014
- https://openalex.org/W2141633914
- https://openalex.org/W2145857138
- https://openalex.org/W2145974858
- https://openalex.org/W2147975969
- https://openalex.org/W2151401083
- https://openalex.org/W2152387967
- https://openalex.org/W2158421484
- https://openalex.org/W2159225662
- https://openalex.org/W2162279506
- https://openalex.org/W2164078496
- https://openalex.org/W2166337701
- https://openalex.org/W2166627837
- https://openalex.org/W2169639098
- https://openalex.org/W2169970383
- https://openalex.org/W2171756948
- https://openalex.org/W2236728028
- https://openalex.org/W2283969637
- https://openalex.org/W2339507899
- https://openalex.org/W2467669847
- https://openalex.org/W2484349678
- https://openalex.org/W2551649945
- https://openalex.org/W2589841801
- https://openalex.org/W2605720848
- https://openalex.org/W2609835339
- https://openalex.org/W2619098732
- https://openalex.org/W2744038897
- https://openalex.org/W2745970488
- https://openalex.org/W2765764016
- https://openalex.org/W2782177296
- https://openalex.org/W3033696992
- https://openalex.org/W4239254984
- https://openalex.org/W4240733927