Published January 1, 2015 | Version v1
Publication Open

Spatio-Temporal Distribution of Aerosol and Cloud Properties over Sindh Using MODIS Satellite Data and a HYSPLIT Model

Creators

  • 1. University of Karachi
  • 2. University of Peshawar

Description

In this study, aerosols spatial, seasonal and temporal variations over Sindh, Pakistan were analyzed which can lead to variations in the microphysics of clouds as well. All cloud optical properties were analyzed using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data for 12 years from 2001 to 2013. We also monitored origin and movements of air masses that bring aerosol particles and may be considered as the natural source of aerosol particles in the region. For this purpose, the Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model was used to make trajectories of these air masses from their sources. Aerosol optical depth (AOD) high values were observed in summer during the monsoon period (June–August). The highest AOD values in July were recorded ranges from 0.41 to 1.46. In addition, low AOD values were found in winter season (December–February) particularly in December, ranges from 0.16 to 0.69. We then analyzed the relationship between AOD and Ångström exponent that is a good indicator of the size of an aerosol particle. We further described the relationships of AOD and four cloud parameters, namely water vapor (WV), cloud fraction (CF), cloud top temperature (CTT) and cloud top pressure (CTP) by producing regional correlation maps of their data values. The analyses showed negative correlation between AOD and Ångström exponent especially in central and western Sindh. The correlation between AOD and WV was throughout positive with high correlation values > 0.74 in whole Sindh except eastern most arid strip of the Thar Desert in the region. The correlation between AOD and CF was positive in southern Sindh and goes to negative in northern Sindh. AOD showed a positive correlation with CTP and CTT in northern Sindh and a negative correlation in southern Sindh. All these correlations were observed to be dependent on the meteorological conditions for all of the ten sites investigated.

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

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم تحليل الاختلافات المكانية والموسمية والزمانية للهباء الجوي فوق السند في باكستان والتي يمكن أن تؤدي إلى اختلافات في الفيزياء الدقيقة للغيوم أيضًا. تم تحليل جميع الخصائص البصرية للسحابة باستخدام بيانات مقياس الطيف التصويري متوسط الدقة (MODIS) لمدة 12 عامًا من 2001 إلى 2013. كما رصدنا منشأ وتحركات الكتل الهوائية التي تجلب جزيئات الهباء الجوي ويمكن اعتبارها المصدر الطبيعي لجسيمات الهباء الجوي في المنطقة. لهذا الغرض، تم استخدام نموذج المسار المتكامل لاغرانجيان للجسيمات المفردة الهجينة (HYSPLIT) لتحديد مسارات هذه الكتل الهوائية من مصادرها. لوحظت قيم عالية للعمق البصري للهباء الجوي (AOD) في الصيف خلال فترة الرياح الموسمية (يونيو- أغسطس). سجلت أعلى قيم AOD في يوليو نطاقات من 0.41 إلى 1.46. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على قيم AOD منخفضة في فصل الشتاء (ديسمبر- فبراير) خاصة في ديسمبر، تتراوح من 0.16 إلى 0.69. ثم قمنا بتحليل العلاقة بين AOD وأس Ångström التي تعد مؤشرًا جيدًا لحجم جسيم الهباء الجوي. وصفنا كذلك علاقات AOD وأربعة معلمات سحابة، وهي بخار الماء (WV)، وجزء السحابة (CF)، ودرجة حرارة قمة السحابة (CTT) وضغط قمة السحابة (CTP) من خلال إنتاج خرائط ارتباط إقليمية لقيم بياناتها. أظهرت التحليلات ارتباطًا سلبيًا بين AOD وأس Ångström خاصة في وسط وغرب السند. كان الارتباط بين AOD و WV إيجابيًا طوال الوقت مع قيم ارتباط عالية > 0.74 في السند بأكملها باستثناء الشريط الشرقي الأكثر جفافًا في صحراء ثار في المنطقة. كانت العلاقة بين AOD و CF إيجابية في جنوب السند وتذهب إلى السلبية في شمال السند. أظهر AOD ارتباطًا إيجابيًا مع CTP و CTT في شمال السند وارتباطًا سلبيًا في جنوب السند. ولوحظ أن كل هذه الارتباطات تعتمد على ظروف الأرصاد الجوية لجميع المواقع العشرة التي تم التحقيق فيها.

Translated Description (French)

Dans cette étude, les variations spatiales, saisonnières et temporelles des aérosols sur le Sindh, au Pakistan, ont été analysées, ce qui peut également entraîner des variations dans la microphysique des nuages. Toutes les propriétés optiques du nuage ont été analysées à l'aide des données du spectroradiomètre d'imagerie à résolution modérée (MODIS) pendant 12 ans de 2001 à 2013. Nous avons également surveillé l'origine et les mouvements des masses d'air qui apportent des particules d'aérosol et qui peuvent être considérées comme la source naturelle de particules d'aérosol dans la région. À cette fin, le modèle Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) a été utilisé pour tracer des trajectoires de ces masses d'air à partir de leurs sources. Des valeurs élevées de profondeur optique d'aérosol (AOD) ont été observées en été pendant la période de mousson (juin-août). Les valeurs d'AOD les plus élevées en juillet ont été enregistrées entre 0,41 et 1,46. En outre, de faibles valeurs d'AOD ont été trouvées en saison hivernale (décembre-février), en particulier en décembre, allant de 0,16 à 0,69. Nous avons ensuite analysé la relation entre l'AOD et l'exposant d'Ångström qui est un bon indicateur de la taille d'une particule d'aérosol. Nous avons en outre décrit les relations de l'AOD et de quatre paramètres de nuage, à savoir la vapeur d'eau (WV), la fraction de nuage (CF), la température maximale des nuages (CTT) et la pression maximale des nuages (CTP) en produisant des cartes de corrélation régionales de leurs valeurs de données. Les analyses ont montré une corrélation négative entre l'exposant AOD et Ångström, en particulier dans le centre et l'ouest du Sindh. La corrélation entre AOD et WV était tout à fait positive avec des valeurs de corrélation élevées > 0,74 dans tout le Sindh, à l'exception de la bande la plus aride de l'est du désert du Thar dans la région. La corrélation entre la DOA et la FK était positive dans le sud du Sindh et devient négative dans le nord du Sindh. L'AOD a montré une corrélation positive avec le CTP et le CTT dans le nord du Sindh et une corrélation négative dans le sud du Sindh. Toutes ces corrélations ont été observées comme dépendantes des conditions météorologiques pour l'ensemble des dix sites étudiés.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se analizaron las variaciones espaciales, estacionales y temporales de los aerosoles en Sindh, Pakistán, que también pueden conducir a variaciones en la microfísica de las nubes. Todas las propiedades ópticas de la nube se analizaron utilizando datos del espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS) durante 12 años, de 2001 a 2013. También monitoreamos el origen y los movimientos de las masas de aire que traen partículas de aerosol y pueden considerarse como la fuente natural de partículas de aerosol en la región. Para ello, se utilizó el modelo Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) para realizar trayectorias de estas masas de aire desde sus fuentes. Los valores altos de profundidad óptica del aerosol (AOD) se observaron en verano durante el período monzónico (junio-agosto). Los valores más altos de AOD en julio se registraron rangos de 0.41 a 1.46. Además, se encontraron valores bajos de AOD en la temporada de invierno (diciembre-febrero) particularmente en diciembre, rangos de 0.16 a 0.69. Luego analizamos la relación entre AOD y el exponente de Ångström que es un buen indicador del tamaño de una partícula de aerosol. Además, describimos las relaciones de AOD y cuatro parámetros de la nube, a saber, vapor de agua (WV), fracción de nube (CF), temperatura de la parte superior de la nube (CTT) y presión de la parte superior de la nube (CTP) mediante la producción de mapas de correlación regional de sus valores de datos. Los análisis mostraron una correlación negativa entre AOD y el exponente de Ångström, especialmente en Sindh central y occidental. La correlación entre AOD y WV fue positiva con altos valores de correlación > 0,74 en todo Sindh, excepto en la franja más árida del este del desierto de Thar en la región. La correlación entre AOD y CF fue positiva en el sur de Sindh y pasa a negativa en el norte de Sindh. AOD mostró una correlación positiva con CTP y CTT en el norte de Sindh y una correlación negativa en el sur de Sindh. Se observó que todas estas correlaciones dependían de las condiciones meteorológicas de los diez sitios investigados.

Files

aaqr-14-09-oa-0200.pdf.pdf

Files (9.7 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
md5:2621bcc022d8d26b6a0554bdd1a803bb
9.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوزيع المكاني والزماني لخصائص الهباء الجوي والسحابة فوق السند باستخدام بيانات الأقمار الصناعية MODIS ونموذج HYSPLIT
Translated title (French)
Distribution spatio-temporelle des propriétés des aérosols et des nuages sur le Sindh à l'aide de données satellitaires MODIS et d'un modèle HYSPLIT
Translated title (Spanish)
Distribución espacio-temporal de las propiedades del aerosol y la nube en Sindh utilizando datos satelitales MODIS y un modelo HYSPLIT

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2317571001
DOI
10.4209/aaqr.2014.09.0200

Is supplement to
https://openalex.org/W4375850892 (Other)
https://openalex.org/W3100717430 (Other)
https://openalex.org/W2360114125 (Other)
https://openalex.org/W2153732053 (Other)
https://openalex.org/W2098219828 (Other)
https://openalex.org/W2087241461 (Other)
https://openalex.org/W2045907675 (Other)
https://openalex.org/W1968901811 (Other)
https://openalex.org/W1609312116 (Other)
https://openalex.org/W1409844830 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1971323335
  • https://openalex.org/W1982943276
  • https://openalex.org/W1983805790
  • https://openalex.org/W1990762225
  • https://openalex.org/W1995319774
  • https://openalex.org/W2004230151
  • https://openalex.org/W2006669335
  • https://openalex.org/W2009246581
  • https://openalex.org/W2010832194
  • https://openalex.org/W2020577995
  • https://openalex.org/W2026897951
  • https://openalex.org/W2027142410
  • https://openalex.org/W2030247233
  • https://openalex.org/W2039874658
  • https://openalex.org/W2040746851
  • https://openalex.org/W2045465689
  • https://openalex.org/W2046779413
  • https://openalex.org/W2056443016
  • https://openalex.org/W2057472782
  • https://openalex.org/W2072108755
  • https://openalex.org/W2072356395
  • https://openalex.org/W2074986259
  • https://openalex.org/W2075924373
  • https://openalex.org/W2086382168
  • https://openalex.org/W2099378754
  • https://openalex.org/W2102553184
  • https://openalex.org/W2102834380
  • https://openalex.org/W2104377136
  • https://openalex.org/W2104621935
  • https://openalex.org/W2112079828
  • https://openalex.org/W2113487552
  • https://openalex.org/W2119744638
  • https://openalex.org/W2124867185
  • https://openalex.org/W2129890987
  • https://openalex.org/W2133311246
  • https://openalex.org/W2134135577
  • https://openalex.org/W2134420070
  • https://openalex.org/W2134631034
  • https://openalex.org/W2138176197
  • https://openalex.org/W2145265567
  • https://openalex.org/W2147617175
  • https://openalex.org/W2148655588
  • https://openalex.org/W2153306945
  • https://openalex.org/W2153528687
  • https://openalex.org/W2153732053
  • https://openalex.org/W2155182794
  • https://openalex.org/W2158408478
  • https://openalex.org/W2158426942
  • https://openalex.org/W2158522507
  • https://openalex.org/W2163667214
  • https://openalex.org/W2165372507
  • https://openalex.org/W2165669929
  • https://openalex.org/W2983821572