Published April 12, 2024 | Version v1
Publication Open

Characteristics and optical properties of atmospheric aerosols based on long-term AERONET investigations in an urban environment of Pakistan

Creators

  • 1. Shaheed Benazir Bhutto University
  • 2. University of Peshawar
  • 3. Islamia University of Bahawalpur
  • 4. King Saud University
  • 5. University of Bonn

Description

Abstract Radiative balance, local climate, and human health are all significantly influenced by aerosol. Recent severe air pollution over Lahore, a city in Pakistan calls for more thorough research to determine the negative impacts brought on by too many aerosols. To study regional aerosol characteristics and their differences from various aspects, in-depth and long-term (2007–2020) investigations of the columnar aerosol properties over the urban environment of Lahore were carried out by using AERONET data. The Aerosol Optical Depth (AOD 400 ) and Angstrom Exponent (AE 400–870 ) vary from low values of 0.10 to a maximum value of 4.51 and from 0.03 to 1.81, respectively. The huge differences in the amount of AOD 440 as well as AE 440–870 show the large fluctuation of aerosol classes because of various sources of their emission. During the autumn and winter seasons, the decreasing trend of the optical parameters of aerosols like Single Scattering Albedo (SSA) and Asymmetry Parameter (ASY) with increasing wavelength from 675 to 1020 nm indicates the dominance of light-absorbing aerosols (biomass burning (BB) and industrial/urban (UI). Due to the long-distance dust movement during spring, summer, and autumn, coarse mode particles predominated in Lahore during the study period. Dust type (DD) aerosols are found to be the dominant one during spring (46.92%), summer (54.31%), and autumn (57.46%) while urban industry (BB/UI) was dominant during the winter season (53.21%). During each season, the clean continental (CC) aerosols are found to be in negligible amounts, indicating terrible air quality in Lahore City. The present research work fills up the study gap in the optical properties of aerosols in Lahore and will help us understand more fully how local aerosol fluctuation affects regional climate change over the urban environment of Lahore.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتأثر التوازن الإشعاعي التجريدي والمناخ المحلي وصحة الإنسان بشكل كبير بالهباء الجوي. يستدعي تلوث الهواء الحاد الأخير فوق لاهور، وهي مدينة في باكستان، إجراء بحث أكثر شمولاً لتحديد الآثار السلبية الناجمة عن كثرة الهباء الجوي. لدراسة خصائص الهباء الجوي الإقليمي واختلافاتها من مختلف الجوانب، أجريت تحقيقات متعمقة وطويلة الأجل (2007–2020) لخصائص الهباء الجوي العمودي على البيئة الحضرية في لاهور باستخدام بيانات AERONET. يختلف العمق البصري للهباء الجوي (AOD 400 ) وأسس أنجستروم (AE 400-870) من قيم منخفضة تبلغ 0.10 إلى قيمة قصوى تبلغ 4.51 ومن 0.03 إلى 1.81 على التوالي. تُظهر الاختلافات الهائلة في كمية AOD 440 وكذلك AE 440–870 التذبذب الكبير لفئات الهباء الجوي بسبب المصادر المختلفة لانبعاثاتها. خلال فصلي الخريف والشتاء، يشير الاتجاه التنازلي للمعلمات البصرية للهباء الجوي مثل البياض أحادي التشتت (SSA) ومتغير عدم التماثل (ASY) مع زيادة الطول الموجي من 675 إلى 1020 نانومتر إلى هيمنة الهباء الجوي الممتص للضوء (حرق الكتلة الحيوية (BB) والصناعية/الحضرية (UI). بسبب حركة الغبار لمسافات طويلة خلال الربيع والصيف والخريف، سادت جزيئات الوضع الخشن في لاهور خلال فترة الدراسة. وجد أن الهباء الجوي من نوع الغبار (DD) هو السائد خلال الربيع (46.92 ٪) والصيف (54.31 ٪) والخريف (57.46 ٪) بينما كانت الصناعة الحضرية (BB/UI) هي السائدة خلال فصل الشتاء (53.21 ٪). خلال كل موسم، وجد أن الهباء الجوي القاري النظيف (CC) بكميات ضئيلة، مما يشير إلى جودة الهواء الرهيبة في مدينة لاهور. يملأ العمل البحثي الحالي فجوة الدراسة في الخصائص البصرية للهباء الجوي في لاهور وسيساعدنا على فهم كيفية تأثير تذبذب الهباء الجوي المحلي على تغير المناخ الإقليمي على البيئة الحضرية في لاهور بشكل كامل.

Translated Description (French)

Résumé L'équilibre radiatif, le climat local et la santé humaine sont tous influencés de manière significative par les aérosols. Une grave pollution atmosphérique récente au-dessus de Lahore, une ville du Pakistan, appelle à des recherches plus approfondies pour déterminer les impacts négatifs causés par trop d'aérosols. Pour étudier les caractéristiques régionales des aérosols et leurs différences sous divers aspects, des études approfondies et à long terme (2007–2020) des propriétés des aérosols en colonnes sur l'environnement urbain de Lahore ont été réalisées en utilisant les données d'AERONET. La profondeur optique de l'aérosol (AOD 400 ) et l'exposant Angström (AE 400-870) varient de valeurs faibles de 0,10 à une valeur maximale de 4,51 et de 0,03 à 1,81, respectivement. Les énormes différences dans la quantité d'AOD 440 ainsi que d'AE 440-870 montrent la grande fluctuation des classes d'aérosols en raison de diverses sources de leurs émissions. Pendant les saisons d'automne et d'hiver, la tendance à la baisse des paramètres optiques des aérosols comme l'albédo à diffusion unique (SSA) et le paramètre d'asymétrie (ASY) avec une longueur d'onde croissante de 675 à 1020 nm indique la prédominance des aérosols absorbant la lumière (combustion de la biomasse (BB) et industriel/urbain (UI). En raison du mouvement de la poussière sur de longues distances au printemps, en été et en automne, les particules en mode grossier ont prédominé à Lahore pendant la période d'étude. Les aérosols de type poussière (DD) dominent au printemps (46,92 %), en été (54,31 %) et en automne (57,46 %), tandis que l'industrie urbaine (BB/UI) domine pendant la saison hivernale (53,21 %). Au cours de chaque saison, les aérosols continentaux (CC) propres sont trouvés en quantités négligeables, ce qui indique une mauvaise qualité de l'air à Lahore City. Le présent travail de recherche comble le vide d'étude dans les propriétés optiques des aérosols à Lahore et nous aidera à mieux comprendre comment la fluctuation locale des aérosols affecte le changement climatique régional sur l'environnement urbain de Lahore.

Translated Description (Spanish)

Resumen El equilibrio radiativo, el clima local y la salud humana están significativamente influenciados por el aerosol. La reciente contaminación atmosférica severa sobre Lahore, una ciudad en Pakistán, exige una investigación más exhaustiva para determinar los impactos negativos provocados por demasiados aerosoles. Para estudiar las características regionales de los aerosoles y sus diferencias desde diversos aspectos, se llevaron a cabo investigaciones en profundidad y a largo plazo (2007–2020) de las propiedades de los aerosoles columnares en el entorno urbano de Lahore utilizando datos de AERONET. La profundidad óptica del aerosol (AOD 400 ) y el exponente Angstrom (AE 400–870 ) varían de valores bajos de 0.10 a un valor máximo de 4.51 y de 0.03 a 1.81, respectivamente. Las enormes diferencias en la cantidad de AOD 440 y AE 440–870 muestran la gran fluctuación de las clases de aerosoles debido a las diversas fuentes de su emisión. Durante las temporadas de otoño e invierno, la tendencia decreciente de los parámetros ópticos de aerosoles como el Albedo de Dispersión Única (SSA) y el Parámetro de Asimetría (ASY) con una longitud de onda creciente de 675 a 1020 nm indica el dominio de los aerosoles absorbentes de luz (quema de biomasa (BB) e industrial/urbano (UI). Debido al movimiento de polvo a larga distancia durante la primavera, el verano y el otoño, las partículas de modo grueso predominaron en Lahore durante el período de estudio. Los aerosoles de tipo polvo (DD) son los dominantes durante la primavera (46,92%), el verano (54,31%) y el otoño (57,46%), mientras que la industria urbana (BB/UI) fue dominante durante la temporada de invierno (53,21%). Durante cada temporada, los aerosoles continentales limpios (CC) se encuentran en cantidades insignificantes, lo que indica una mala calidad del aire en la ciudad de Lahore. El presente trabajo de investigación llena el vacío de estudio en las propiedades ópticas de los aerosoles en Lahore y nos ayudará a comprender más completamente cómo la fluctuación local de los aerosoles afecta el cambio climático regional en el entorno urbano de Lahore.

Files

s41598-024-58981-0.pdf.pdf

Files (4.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:909577f4175e54edeebe28dc76b24913
4.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الخصائص والخصائص البصرية للهباء الجوي بناءً على تحقيقات AERONET طويلة الأجل في بيئة حضرية في باكستان
Translated title (French)
Caractéristiques et propriétés optiques des aérosols atmosphériques basées sur des enquêtes AERONET à long terme dans un environnement urbain du Pakistan
Translated title (Spanish)
Características y propiedades ópticas de los aerosoles atmosféricos basados en investigaciones a largo plazo de AERONET en un entorno urbano de Pakistán

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394748822
DOI
10.1038/s41598-024-58981-0

Is supplement to
https://openalex.org/W937983156 (Other)
https://openalex.org/W4366778313 (Other)
https://openalex.org/W4251142078 (Other)
https://openalex.org/W4250523584 (Other)
https://openalex.org/W4224302359 (Other)
https://openalex.org/W2349050744 (Other)
https://openalex.org/W2157041743 (Other)
https://openalex.org/W2099755566 (Other)
https://openalex.org/W2068589317 (Other)
https://openalex.org/W2054659207 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1533261678
  • https://openalex.org/W1831560507
  • https://openalex.org/W1836935662
  • https://openalex.org/W1937273996
  • https://openalex.org/W1944495842
  • https://openalex.org/W1976211937
  • https://openalex.org/W1982943276
  • https://openalex.org/W1983172700
  • https://openalex.org/W1993814425
  • https://openalex.org/W2031886096
  • https://openalex.org/W2046117457
  • https://openalex.org/W2048790791
  • https://openalex.org/W2056734203
  • https://openalex.org/W2077075342
  • https://openalex.org/W2078499024
  • https://openalex.org/W2078668499
  • https://openalex.org/W2086153848
  • https://openalex.org/W2089433206
  • https://openalex.org/W2092968633
  • https://openalex.org/W2107611220
  • https://openalex.org/W2113042821
  • https://openalex.org/W2123338608
  • https://openalex.org/W2132436993
  • https://openalex.org/W2141234985
  • https://openalex.org/W2144680097
  • https://openalex.org/W2152421638
  • https://openalex.org/W2154360759
  • https://openalex.org/W2163882954
  • https://openalex.org/W2188877942
  • https://openalex.org/W2194197188
  • https://openalex.org/W2202885242
  • https://openalex.org/W2257085466
  • https://openalex.org/W2317112821
  • https://openalex.org/W2334588610
  • https://openalex.org/W2345142769
  • https://openalex.org/W2471012116
  • https://openalex.org/W2501792631
  • https://openalex.org/W2523301362
  • https://openalex.org/W260819258
  • https://openalex.org/W2611184941
  • https://openalex.org/W2619161122
  • https://openalex.org/W2751165044
  • https://openalex.org/W276808286
  • https://openalex.org/W2773317236
  • https://openalex.org/W2783519711
  • https://openalex.org/W2789523864
  • https://openalex.org/W2799349899
  • https://openalex.org/W2800478185
  • https://openalex.org/W2800669673
  • https://openalex.org/W2892392992
  • https://openalex.org/W2955880582
  • https://openalex.org/W3011033590
  • https://openalex.org/W3011035242
  • https://openalex.org/W3012044258
  • https://openalex.org/W3027300968
  • https://openalex.org/W3031281418
  • https://openalex.org/W3040031116
  • https://openalex.org/W3040880679
  • https://openalex.org/W3128704117
  • https://openalex.org/W3135097132
  • https://openalex.org/W3193555486
  • https://openalex.org/W4205612275
  • https://openalex.org/W4210345319
  • https://openalex.org/W4238848597
  • https://openalex.org/W4319334419
  • https://openalex.org/W4388221015
  • https://openalex.org/W635481831
  • https://openalex.org/W937983156