Published October 18, 2013 | Version v1
Publication Open

Investigation of CO, C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> and aerosols in a boreal fire plume over eastern Canada during BORTAS 2011 using ground- and satellite-based observations and model simulations

Creators

  • 1. University of York
  • 2. National Institute of Meteorology
  • 3. Université de Sherbrooke

Description

Abstract. We present the results of total column measurements of CO, C2H6 and fine-mode aerosol optical depth (AOD) during the "Quantifying the impact of BOReal forest fires on Tropospheric oxidants over the Atlantic using Aircraft and Satellites" (BORTAS-B) campaign over eastern Canada. Ground-based observations, using Fourier transform spectrometers (FTSs) and sun photometers, were carried out in July and August 2011. These measurements were taken in Halifax, Nova Scotia, which is an ideal location to monitor the outflow of boreal fires from North America, and also in Toronto, Ontario. Measurements of fine-mode AOD enhancements were highly correlated with enhancements in coincident trace gas (CO and C2H6) observations between 19 and 21 July 2011, which is typical for a smoke plume event. In this paper, we focus on the identification of the origin and the transport of this smoke plume. We use back trajectories calculated by the Canadian Meteorological Centre as well as FLEXPART forward trajectories to demonstrate that the enhanced CO, C2H6 and fine-mode AOD seen near Halifax and Toronto originated from forest fires in northwestern Ontario that occurred between 17 and 19 July 2011. In addition, total column measurements of CO from the satellite-borne Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) have been used to trace the smoke plume and to confirm the origin of the CO enhancement. Furthermore, the enhancement ratio – that is, in this case equivalent to the emission ratio (ERC2H6/CO) – was estimated from these ground-based observations. These C2H6 emission results from boreal fires in northwestern Ontario agree well with C2H6 emission measurements from other boreal regions, and are relatively high compared to fires from other geographical regions. The ground-based CO and C2H6 observations were compared with outputs from the 3-D global chemical transport model GEOS-Chem, using the Fire Locating And Modeling of Burning Emissions (FLAMBE) inventory. Agreement within the stated measurement uncertainty (~3% for CO and ~8% for C2H6) was found for the magnitude of the enhancement of the CO and C2H6 total columns between the measured and modelled results. However, there is a small shift in time (of approximately 6 h) of arrival of the plume over Halifax between the results.

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

Translated Description (Arabic)

الملخص. نقدم نتائج قياسات العمود الإجمالية لثاني أكسيد الكربون، C2H6 والعمق البصري للهباء الجوي في الوضع الدقيق (AOD) خلال حملة "القياس الكمي لتأثير حرائق غابات بورال على مؤكسدات التروبوسفير فوق المحيط الأطلسي باستخدام الطائرات والأقمار الصناعية" (BORTAS - B) فوق شرق كندا. تم إجراء عمليات الرصد الأرضية، باستخدام مطياف تحويل فورييه (FTSs) ومقاييس أشعة الشمس، في يوليو وأغسطس 2011. تم أخذ هذه القياسات في هاليفاكس، نوفا سكوتيا، وهو موقع مثالي لمراقبة تدفق الحرائق الشمالية من أمريكا الشمالية، وكذلك في تورونتو، أونتاريو. ارتبطت قياسات تحسينات AOD في الوضع الدقيق ارتباطًا وثيقًا بالتحسينات في ملاحظات الغازات النزرة المتزامنة (CO و C2H6) بين 19 و 21 يوليو 2011، وهو أمر نموذجي لحدث عمود الدخان. في هذه الورقة، نركز على تحديد منشأ وانتقال عمود الدخان هذا. نستخدم المسارات الخلفية التي يحسبها المركز الكندي للأرصاد الجوية بالإضافة إلى المسارات الأمامية لـ FLEXPART لإثبات أن أول أكسيد الكربون المعزز و C2H6 و AOD الدقيق الذي شوهد بالقرب من هاليفاكس وتورونتو نشأ من حرائق الغابات في شمال غرب أونتاريو التي وقعت بين 17 و 19 يوليو 2011. بالإضافة إلى ذلك، تم استخدام قياسات العمود الإجمالية لثاني أكسيد الكربون من مقياس التداخل السبر الجوي بالأشعة تحت الحمراء المحمول بالأقمار الصناعية (IASI) لتتبع عمود الدخان وتأكيد أصل تعزيز أول أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، تم تقدير نسبة التعزيز – أي ما يعادل في هذه الحالة نسبة الانبعاثات (ERC2H6/CO) – من هذه الملاحظات الأرضية. وتتفق انبعاثات C2H6 هذه من الحرائق الشمالية في شمال غرب أونتاريو بشكل جيد مع قياسات انبعاثات C2H6 من المناطق الشمالية الأخرى، وهي مرتفعة نسبيًا مقارنة بالحرائق من المناطق الجغرافية الأخرى. تمت مقارنة ملاحظات أول أكسيد الكربون و C2H6 الأرضية بمخرجات نموذج النقل الكيميائي العالمي ثلاثي الأبعاد GEOS - Chem، باستخدام جرد تحديد مواقع الحرائق ونمذجة الانبعاثات المحترقة (FLAMBE). تم العثور على اتفاق ضمن عدم اليقين في القياس المذكور (~3 ٪ لثاني أكسيد الكربون و ~8 ٪ لثاني أكسيد الكربون (C2H6)) لحجم تعزيز إجمالي أعمدة أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون (C2H6) بين النتائج المقاسة والمنمذجة. ومع ذلك، هناك تحول صغير في الوقت (حوالي 6 ساعات) من وصول العمود فوق هاليفاكس بين النتائج.

Translated Description (French)

Résumé. Nous présentons les résultats des mesures de la colonne totale de CO, C2H6 et de la profondeur optique des aérosols en mode fin (AOD) au cours de la campagne « Quantifying the impact of BOReal forest fires on Tropospheric oxidants over the Atlantic using Aircraft and Satellites » (BORTAS-B) sur l'est du Canada. Des observations au sol, utilisant des spectromètres à transformée de Fourier (FTS) et des photomètres solaires, ont été réalisées en juillet et août 2011. Ces mesures ont été prises à Halifax, en Nouvelle-Écosse, qui est un endroit idéal pour surveiller l'écoulement des feux boréaux en provenance d'Amérique du Nord, ainsi qu'à Toronto, en Ontario. Les mesures des améliorations de l'AOD en mode fin étaient fortement corrélées aux améliorations des observations de gaz à l'état de traces coïncidentes (CO et C2H6) entre le 19 et le 21 juillet 2011, ce qui est typique d'un panache de fumée. Dans cet article, nous nous concentrons sur l'identification de l'origine et du transport de ce panache de fumée. Nous utilisons les trajectoires rétrospectives calculées par le Centre météorologique canadien ainsi que les trajectoires vers l'avant de FLEXPART pour démontrer que le CO, le C2H6 et l'AOD en mode fin améliorés observés près d'Halifax et de Toronto proviennent d'incendies de forêt dans le nord-ouest de l'Ontario qui se sont produits entre le 17 et le 19 juillet 2011. En outre, les mesures totales du CO dans la colonne à partir de l'interféromètre de sondage atmosphérique infrarouge (IASI) embarqué sur le satellite ont été utilisées pour suivre le panache de fumée et confirmer l'origine de l'amélioration du CO. En outre, le rapport d'amélioration – c'est-à-dire, dans ce cas, équivalent au rapport d'émission (ERC2H6/CO) – a été estimé à partir de ces observations au sol. Ces résultats d'émissions de C2H6 provenant des incendies boréaux dans le nord-ouest de l'Ontario concordent bien avec les mesures d'émissions de C2H6 provenant d'autres régions boréales, et sont relativement élevés par rapport aux incendies provenant d'autres régions géographiques. Les observations au sol du CO et du C2H6 ont été comparées aux résultats du modèle de transport chimique mondial en 3D GEOS-Chem, en utilisant l'inventaire de localisation et de modélisation des incendies des émissions brûlantes (FLAMBE). Un accord au sein de l'incertitude de mesure déclarée (~3% pour le CO et ~8% pour le C2H6) a été trouvé pour l'ampleur de l'amélioration des colonnes totales de CO et de C2H6 entre les résultats mesurés et modélisés. Cependant, il y a un petit décalage dans le temps (d'environ 6 h) d'arrivée du panache sur Halifax entre les résultats.

Translated Description (Spanish)

Resumen. Presentamos los resultados de las mediciones totales de columna de CO, C2H6 y profundidad óptica de aerosol (AOD) en modo fino durante la campaña "Cuantificación del impacto de los incendios forestales de BOReal en los oxidantes troposféricos sobre el Atlántico utilizando aeronaves y satélites" (BORTAS-B) sobre el este de Canadá. Las observaciones en tierra, utilizando espectrómetros de transformada de Fourier (FTS) y fotómetros solares, se llevaron a cabo en julio y agosto de 2011. Estas mediciones se tomaron en Halifax, Nueva Escocia, que es un lugar ideal para monitorear la salida de incendios boreales de América del Norte, y también en Toronto, Ontario. Las mediciones de las mejoras de AOD en modo fino se correlacionaron altamente con las mejoras en las observaciones de gases traza coincidentes (CO y C2H6) entre el 19 y el 21 de julio de 2011, lo cual es típico de un evento de penacho de humo. En este trabajo, nos centramos en la identificación del origen y el transporte de esta columna de humo. Utilizamos trayectorias de retorno calculadas por el Centro Meteorológico Canadiense, así como trayectorias de avance FLEXPART para demostrar que el CO mejorado, C2H6 y AOD de modo fino visto cerca de Halifax y Toronto se originó a partir de incendios forestales en el noroeste de Ontario que ocurrieron entre el 17 y el 19 de julio de 2011. Además, se han utilizado las mediciones totales de columna de CO del interferómetro de sondeo atmosférico infrarrojo (IASI) transmitido por satélite para rastrear la columna de humo y confirmar el origen de la mejora de CO. Además, la relación de mejora, es decir, en este caso equivalente a la relación de emisión (ERC2H6/CO), se estimó a partir de estas observaciones terrestres. Estos resultados de emisiones de C2H6 de los incendios boreales en el noroeste de Ontario concuerdan bien con las mediciones de emisiones de C2H6 de otras regiones boreales, y son relativamente altos en comparación con los incendios de otras regiones geográficas. Las observaciones de CO y C2H6 en tierra se compararon con los resultados del modelo de transporte químico global 3-D GEOS-Chem, utilizando el inventario Fire Locating And Modeling of Burning Emissions (Flambe). Se encontró acuerdo dentro de la incertidumbre de medición establecida (~3% para CO y ~8% para C2H6) para la magnitud de la mejora de las columnas totales de CO y C2H6 entre los resultados medidos y modelados. Sin embargo, hay un pequeño cambio en el tiempo (de aproximadamente 6 h) de llegada de la pluma sobre Halifax entre los resultados.

Files

acp-13-10227-2013.pdf.pdf

Files (1.4 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
md5:820a1fe081c051cc72f44679ea6e6062
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقيق في CO, C< sub>2 </ sub>H< sub>6 </ sub> والهباء الجوي في عمود حريق شمالي فوق شرق كندا خلال بورتاس 2011 باستخدام الملاحظات الأرضية والقمر الصناعي ومحاكاة النماذج
Translated title (French)
Investigation of CO, C&lt ;sub&gt ;2</sub&gt ;H&lt ;sub&gt ;6</sub&gt ; and aerosols in a boreal fire plume over eastern Canada during BORTAS 2011 using ground- and satellite-based observations and model simulations
Translated title (Spanish)
Investigación de CO, C< sub>2 </sub> H< sub>6 </sub> y aerosoles en un penacho de fuego boreal sobre el este de Canadá durante BORTAS 2011 utilizando observaciones terrestres y satelitales y simulaciones de modelos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2159870366
DOI
10.5194/acp-13-10227-2013

Is supplement to
https://openalex.org/W4280633793 (Other)
https://openalex.org/W4205407389 (Other)
https://openalex.org/W3093150799 (Other)
https://openalex.org/W2662533946 (Other)
https://openalex.org/W2488577384 (Other)
https://openalex.org/W2291835616 (Other)
https://openalex.org/W2080460749 (Other)
https://openalex.org/W193819561 (Other)
https://openalex.org/W175061559 (Other)
https://openalex.org/W11644078 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Tunisia

References

  • https://openalex.org/W1977945389
  • https://openalex.org/W1978814012
  • https://openalex.org/W1979268012
  • https://openalex.org/W1980119753
  • https://openalex.org/W1983486778
  • https://openalex.org/W1985424136
  • https://openalex.org/W1988497219
  • https://openalex.org/W1995211290
  • https://openalex.org/W2001145049
  • https://openalex.org/W2004136630
  • https://openalex.org/W2007685546
  • https://openalex.org/W2020767686
  • https://openalex.org/W2028063264
  • https://openalex.org/W2041738011
  • https://openalex.org/W2044499383
  • https://openalex.org/W2068556524
  • https://openalex.org/W2075281384
  • https://openalex.org/W2076335688
  • https://openalex.org/W2080278412
  • https://openalex.org/W2089433206
  • https://openalex.org/W2090901475
  • https://openalex.org/W2096838487
  • https://openalex.org/W2115450031
  • https://openalex.org/W2118471771
  • https://openalex.org/W2119834746
  • https://openalex.org/W2125099247
  • https://openalex.org/W2129203382
  • https://openalex.org/W2133258543
  • https://openalex.org/W2134144766
  • https://openalex.org/W2134198306
  • https://openalex.org/W2137844485
  • https://openalex.org/W2138017294
  • https://openalex.org/W2141407469
  • https://openalex.org/W2142213757
  • https://openalex.org/W2144304061
  • https://openalex.org/W2150572267
  • https://openalex.org/W2158466662
  • https://openalex.org/W2167985637
  • https://openalex.org/W2168383345
  • https://openalex.org/W2170751583
  • https://openalex.org/W2170804187
  • https://openalex.org/W4205182410
  • https://openalex.org/W4240733927