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- Analysis of an extreme precipitation event in the Atacama desert in
January 2020 and its relationship to humidity advection along the
Southeast Pacific
Abstract: ABSTRACT An extreme precipitation event took place during the second half of January 2020 in the Atacama Desert. From Tacna, Peru to Iquique, Chile (18-21ºS) rainfall extended for several days producing floods, major damage to infrastructure, and affecting population in one of the driest deserts of the world. Analysis of surface-weather stations and reanalysis suggests that the most intense precipitation occurred in the Precordillera (2000 to 3600 m.a.s.l) on the western foothills of the Andes. The analysis based on surface observations, upper-air sounding, reanalysis and satellite data, suggests that at least four major factors were present to produce record-breaking precipitation: (i) a low-level circulation off-shore the Atacama Desert, potentially generated by the southward displacement of the Bolivian High and a trough located to the west over subtropical southeast Pacific, (ii) humidity advection via an atmospheric river-like structure, trapped along the coast ahead of the low-level cyclonic circulation, leading to increases in precipitable water vapor over the Atacama Desert, (iii) above-normal sea surface temperatures favoring moist conditions in the boundary layer and (iv) a strengthened local circulation, with low-level eastward moisture advection leading to forced orographic ascent along the Precordillera. These factors triggered thunderstorm development and precipitation mostly in the Precordillera, but also in the Lowlands, Pampas and Altiplano regions. Analysis of days with extreme precipitation in previous austral summers over the period (2008-2020) suggests that this combined thermodynamic-dynamic mechanism is present in the majority of such events in Southern Peru and Northern Chile, providing valuable guidance to predict future extreme precipitation events in the Atacama Desert.RESUMEN Un evento de precipitación extrema tuvo lugar durante la segunda quincena de enero de 2020 en el desierto de Atacama. Desde Tacna, Perú hasta Iquique, Chile (18-21ºS) las lluvias se extendieron por varios días produciendo inundaciones, daños importantes a la infraestructura y afectando a la población en uno de los desiertos más áridos del mundo. El análisis de las estaciones meteorológicas de superficie y reanálisis sugieren que la precipitación más intensa ocurrió en la Precordillera (2000 a 3600 m.s.n.m.), en las estribaciones occidentales de Los Andes. El análisis basado en observaciones de superficie, sondeos, reanálisis y datos satelitales, sugiere que al menos cuatro factores se combinaron para producir una precipitación sin precedentes: (i) una circulación de bajo nivel mar adentro del desierto de Atacama, generada por el desplazamiento hacia el sur de la Alta de Bolivia y una vaguada ubicada al oeste sobre el Pacífico sureste subtropical, (ii) advección de humedad por una estructura similar a un río atmosférico, atrapada a lo largo de la costa por delante de la circulación ciclónica de bajo nivel, aumentando el agua precipitable sobre el desierto de Atacama, (iii) temperaturas de la superficie del mar por encima de lo normal favoreciendo mayor humedad en la capa límite y (iv) una circulación local fortalecida, con una advección de humedad hacia el este en niveles bajos y ascenso orográfico forzado a lo largo de la Precordillera. Estos factores desencadenaron el desarrollo de tormentas y precipitaciones principalmente en la Precordillera, pero también en las regiones de Tierras Bajas, Pampas y Altiplano. El análisis de días con precipitaciones extremas en veranos australes anteriores durante el período (2008-2020) sugiere que este mecanismo termodinámico-dinámico combinado está presente en la mayoría de estos eventos en el sur de Perú y el norte de Chile, proporcionando una guía valiosa para predecir futuros eventos de precipitaciones extremas en el desierto de Atacama.
- Domestic electricity consumption in Mexican metropolitan areas under
climate change scenarios
Abstract: ABSTRACT The following estimates analyse human bioclimatic conditions due to climate change in three time horizons, as suggested by Article 2 of the Paris Agreement. Each scenario corresponds to an increase in the global average temperature (∆T) of 1 ºC, 1.5 ºC and 2 ºC, respectively. The measurements of residential electricity consumption for air conditioning were made in 30 metropolitan areas of Mexico with at least half a million inhabitants in 2010. Bioclimatic conditions also included estimates of the effects of urban heat islands (UHI). Use of heating will decrease and, in some cases, disappear, while the need for cooling will increase. Electricity consumption due to cooling is expected to increase in Mexicali, Reynosa-Río Bravo (on the border with the United States), Cancún, Villahermosa, and Veracruz (on the shores of the Caribbean Sea and the Gulf of Mexico). Urban areas like Toluca, Pachuca, Xalapa, San Luis Potosí, and Puebla-Tlaxcala used little or no energy for cooling in the second decade of the 21st century but will need to do so halfway through the century.RESUMEN Se estiman las condiciones bioclimáticas humanas ante escenarios de cambio climático para los horizontes temporales en que se alcancen incrementos en la temperatura media global (ΔT) de 1 ºC, 1.5 ºC y 2 ºC, conforme al artículo 2º del Acuerdo de París. Se calcularon los consumos eléctricos domésticos para climatización de viviendas en 30 zonas metropolitanas de México que en 2010 tuvieron medio millón o más de habitantes. Se incorporaron estimaciones del efecto de las islas urbanas de calor en las condiciones bioclimáticas. Las necesidades de calefacción disminuirán y en algunos casos desaparecerán, mientras que se incrementarán las de enfriamiento. Los incrementos de consumo para enfriamiento se esperan que sean mayores para Mexicali, Reynosa-Río Bravo, Cancún, Villahermosa y Veracruz, principalmente. Las zonas urbanas que en la segunda década del siglo XXI no o casi no requieren energía para enfriamiento pero que sí lo requerirán a mediados de siglo, son Toluca, Pachuca, Xalapa, San Luis Potosí y Puebla-Tlaxcala.
- Analysis of meteorological droughts in the Sonora river basin, Mexico
Abstract: ABSTRACT Drought is a complex natural hazard that has numerous negative effects on ecosystems, agriculture, and the economy. For this reason, it is difficult to provide a precise definition. Nevertheless, different conceptualizations converge in one common denominator: the deficit of precipitation with respect to an average historical value. Droughts in Mexico have been recurrent and persistent, resulting from complex interactions of the atmosphere with the oceans and the geographic and physiographic characteristic of the country. Several researchers have approached this phenomenon with indices to characterize it using features such as intensity, duration and frequency. In this study we analyze droughts in a spatiotemporal context at scales of 3, 6, 12 and 24 months with SPI and SPEI indices at 19 weather stations located in middle and upper regions of the Sonora River basin, Mexico, for the period 1974-2013. The regions were defined according to mean annual rainfall behavior, applying statistical techniques and analyzing the physiographic characteristics of the study region. Results indicate that drought intensity increased at the end of the time series analyzed, and important periods were identified in the years 1997, 1999, 2000 and 2011 to 2013. SPEI defined the drought periods and the increasing intensity trend better than SPI, demonstrating the importance of including variables such as evapotranspiration in the balance of available water.RESUMEN La sequía es un peligro natural complejo que tiene numerosos efectos negativos en los ecosistemas, la agricultura y la economía. Por esta razón, es difícil dar una definición precisa. Sin embargo, diferentes conceptualizaciones convergen en un denominador común: el déficit de precipitación con respecto a un valor histórico promedio. Las sequías en México han sido recurrentes y persistentes, como resultado de complejas interacciones de la atmósfera con los océanos y las características geográficas y fisiográficas del país. Varios investigadores han abordado este fenómeno utilizando índices para caracterizarlo, considerando características como la intensidad, la duración y la frecuencia. En este estudio analizamos las sequías en un contexto espacio-temporal a escalas de 3, 6, 12 y 24 meses con los índices SPI y SPEI en 19 estaciones meteorológicas ubicadas en las regiones media y alta de la cuenca del río Sonora, México, para el período 1974 -2013. Las regiones se definieron de acuerdo con el comportamiento de la precipitación media anual, aplicando técnicas estadísticas y analizando las características fisiográficas de la región de estudio. Los resultados indican que la intensidad de la sequía aumentó al final de la serie temporal analizada, y se identificaron períodos importantes en los años 1997, 1999, 2000 y 2011 a 2013. El SPEI definió los períodos de sequía y la tendencia creciente de la intensidad mejor que el SPI, lo que demuestra la importancia de incluir variables como la evapotranspiración en el balance de agua disponible.
- Changes in the characteristics of dry-wet periods in Xinjiang, China based
on the SPEI index
Abstract: ABSTRACT The standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI), calculated from 55 stations over the period 1961-2015, was used to analyze the spatial and temporal variability of the dry and wet climate in Xinjiang on a three and six-month time scale, so as to help to actively deal with the negative effects of climate change and reduce disaster losses. The obtained results show that precipitation and temperature in Xinjiang have an increasing trend, with rates of 8.90 mm and 0.39 ºC per decade, respectively. SPEI-3 and SPEI-6 show the same linear change trend, with a change rate of 0.005 and 0.007 per decade, respectively. Severe droughts occurred in 1997 and 2008, and particularly in 2008 considering SPEI-6, the number of meteorological stations with moderate drought and extreme drought accounted for 60 % of all stations. Analysis of Empirical Orthogonal Function (EOF) indicates that SPEI-3 and SPEI-6 have similar spatial distribution in the three EOF modes. EOF1 reflects that the overall dry and wet changes in the study area were weakening, and there was a drying trend; EOF2 was a reverse change in the northern and Southern Xinjiang; EOF3 shows that the East Tianshan had a drying trend, while the western part of Southern Xinjiang had a moistening trend. The spectra of wavelet coherence and cross wavelet transform showed that the SPEI values in Xinjiang have resonance periods of different time scales with the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), El Nino Southern Oscillation (ENSO), North Atlantic Oscillation (NAO), and Pacific Decadal oscillation (PDO), but shows differences in different time-domain correlations. Among them, AMO is the main atmospheric circulation factor that affects SPEI in the region.RESUMEN El índice estandarizado de precipitación y evapotranspiración (SPEI), calculado a partir de 55 estaciones durante el período 1961-2015, se utilizó para analizar la variabilidad espacial y temporal del clima seco y húmedo en Xinjiang en una escala de tiempo de tres y seis meses, a fin de mitigar los efectos negativos del cambio climático y reducir las pérdidas por desastres. Los resultados obtenidos muestran que la precipitación y la temperatura en Xinjiang tienen una tendencia creciente, con tasas de 8.90 mm y 0.39 ºC por década, respectivamente. SPEI-3 y SPEI-6 muestran la misma tendencia de cambio lineal, con una tasa de cambio de 0.005 y 0.007 por década, respectivamente. Sequías severas ocurrieron en 1997 y 2008, y particularmente en 2008 el número de estaciones meteorológicas con sequía moderada y sequía extrema representó el 60 % del total de estaciones considerando SPEI-6. El análisis de funciones empíricas ortogonales (EOF) indica que SPEI-3 y SPEI-6 tienen una distribución espacial similar en los tres modos EOF. EOF1 refleja que los cambios secos y húmedos generales en el área de estudio se debilitan y hay una tendencia a la sequía; EOF2 indica un cambio inverso en el norte y el sur de Xinjiang; EOF3 muestra que en el este de Tianshan hay tendencia a la sequía, mientras que en la parte occidental del sur de Xinjiang tiende a disminuir la sequía. Los espectros de coherencia de ondeletas y transformada de ondeletas cruzadas mostraron que los valores SPEI en Xinjiang tienen períodos de resonancia de diferentes escalas de tiempo con la Oscilación Multidecadal (AMO) del Atlántico, El Niño y la Oscilación del Sur (ENOS), la Oscilación del Atlántico Norte (NAO) y la Oscilación Decadal del Pacífico (PDO), pero con ciertas diferencias en diferentes dominios temporales de correlación. Entre ellos, la AMO es el principal factor de circulación atmosférica que afecta al SPEI en la región.
- The negative impact of biomass burning and the Orinoco low-level jet on
the air quality of the Orinoco River basin (edited by Dr. M. Grutter)
Abstract: ABSTRACT Biomass burning (BB) is a common activity in developing countries and has been identified as a serious air pollution threat. The present work for the first time evaluates the air quality of the largest town in the extensive Colombian savannas (250,000 km2), from measurements over three consecutive years (2017-2020). Although the air quality in Villavicencio is good in terms of PM10 and O3 for most of the year, pollution levels for both pollutants exceed the World Health Organization recommended limits during the dry season (February to April). The combination of the Orinoco low-level jet (OLLJ) and BB emissions from the Venezuelan and the Colombian savannas was identified as the main cause of poor air quality episodes during the dry season in this city. Organic carbon derived from reanalysis was identified as the main component of the high PM10 concentrations during the dry season. However, mineral dust and sea salt particles were also found to play an important role in the poor air quality observed in Villavicencio and likely along the Orinoco river basin region. Finally, between November and March, the OLLJ was found to be an efficient mechanism for the transport of air pollutants from the Atlantic Ocean and the savanna regions in the Orinoco River Basin in Venezuela and Colombia towards southern regions of Colombia, and in some cases even reaching Ecuador.RESUMEN La quema de biomasa (BB, por sus siglas en inglés) es una actividad común en los países en desarrollo e identificada como una grave amenaza de contaminación del aire. El presente trabajo evalúa por primera vez la calidad del aire de la ciudad más grande de las extensas llanuras colombianas (250.000 km2), a partir de mediciones durante tres años consecutivos (2017-2020). Aunque durante la mayor parte del año la calidad del aire en Villavicencio es buena en términos de PM10 y O3, durante la estación seca (de febrero a abril) los niveles de contaminación de ambos contaminantes superan los límites recomendados por la Organización Mundial de la Salud. La combinación del chorro de bajo nivel del Orinoco (OLLJ, por sus siglas en inglés) con las emisiones de BB de los llanos venezolanos y colombianos se identificó como la principal causa de los episodios de mala calidad del aire observados durante la estación seca en ésta ciudad. Se identificó el carbono orgánico derivado de un reanálisis como el componente principal de las altas concentraciones de PM10 durante la estación seca. Sin embargo, también se encontró que el polvo mineral y las partículas de sal marina juegan un papel importante en la mala calidad del aire observada en Villavicencio y probablemente a lo largo de la Cuenca del Río Orinoco. Finalmente se encontró que, entre noviembre y marzo, el OLLJ es un mecanismo eficiente para el transporte de contaminantes atmosféricos desde el Océano Atlántico y las llanuras de la Cuenca del Río Orinoco en Venezuela y Colombia hacia las regiones del sur de Colombia, y en ocasiones llegando a Ecuador.
- Application of network theory to study the spatio-temporal evolution in
the ozone weekend effect in urban areas
Abstract: ABSTRACT The occurrence of higher ground-level O3 concentrations on weekends rather than on weekdays, despite reduced anthropogenic activity in urban areas, is known as the O3 weekend effect (OWE). We present here an approach to analyse OWE spatio-temporal variations in urban areas, integrated by the trend, prediction and network representation. We used data from ten monitoring sites geographically distributed within the Mexico City Metropolitan Area (MCMA) recorded during 1994-2018. The OWE occurrence within the MCMA ranged typically between 40 and 60 % of the total weeks per year. The annual differences between weekday and weekend O3 peaks (magnitudes) showed were most significant on Sundays. Naive, Linear and Auto-regressive Integrated Moving Average models were tested for predicting the OWE annual occurrences and magnitudes. There was no single model that outperformed significantly for predicting OWE at all sites. The proposed concept of generalised OWE (GOWE) implies that at least half of the sites under study exhibited simultaneous OWE occurrence. GOWE is represented as a network and its integration with prediction models is useful to determine the OWE spread over the MCMA in the following years. The GOWE occurrence showed an increasing trend interpreted as the spread of VOC-limited conditions over most of the MCMA. Predicted data suggest that, with the current emission control policies, the GOWE will continue occurring. The integrated methodology presented provides valuable insight into the design of potential air quality control strategies.RESUMEN La ocurrencia de altas concentraciones de ozono (O3) a nivel de superficie durante los fines de semana en días hábiles, a pesar de la reducción de la actividad antropogénica en las áreas urbanas, se conoce como el efecto de fin de semana de O3 (OWE). Presentamos aquí un enfoque para analizar las variaciones espacio-temporales del OWE en áreas urbanas, integrado por análisis de tendencia, predicción y de redes. Utilizamos datos de diez sitios de monitoreo distribuidos geográficamente dentro del Área Metropolitana de la Ciudad de México (MCMA) durante 1994-2018. La ocurrencia el OWE dentro de la MCMA osciló típicamente entre el 40 y el 60 % del total de semanas por año. Las diferencias anuales entre los picos (magnitudes) de O3 entre semana y fin de semana fueron más significativas los domingos. Se probaron modelos de promedio móvil integrado Naive, lineal y autorregresivo para predecir las ocurrencias y magnitudes anuales del OWE. Ningun modelo se destacó significativamente por su predicción del OWE en todos los sitios. El concepto propuesto de OWE generalizado (GOWE) implica que al menos la mitad de los sitios bajo estudio exhibieron ocurrencia simultánea de OWE. El GOWE se representa como una red y su integración con modelos de predicción es útil para determinar el OWE en la MCMA en años siguientes. La ocurrencia de GOWE mostró una tendencia creciente interpretada como la propagación de condiciones de producción de O3 limitadas por compuestos orgánicos volátiles (VOC) en la mayor parte de la MCMA. Los datos pronosticados sugieren que el GOWE seguirá ocurriendo, bajo las políticas actuales de control de emisiones. La metodología integrada presentada proporciona información valiosa sobre el diseño de posibles estrategias de control de la calidad del aire.
- Particulate matter air pollution effects on pulmonary tuberculosis
activation in a semi-desert city on the US-Mexican border
Abstract: ABSTRACT In this paper we assessed the association (relative risk, RR) between the exposure to PM10 and PM2.5 (as a continuous variable and as categories of low or high pollution exposure) on the incidence of pulmonary tuberculosis (PTB) in Mexicali, Baja California, Mexico. We used a weekly, lagged multiple Poisson regression model. We observed a 10-week delayed effect for PM10 and PM2.5 in all PTB cases and in male cases with PTB. An 11-week delayed effect occurred in the female PTB cases. For all the PTB cases, the RR rose by 2.4% (95% CI: 2.1, 2.6, p<0.10) for each 10 µg/m3 increase of PM10 in the continuous exposure and by 3.6% (CI: 3.3, 4.0, p<0.05) in the high pollution exposure category, and by 3.2% (CI: 2.9, 3.4, p<0.05) for each 10 µg/m3 increase of PM2.5 in the continuous exposure and by 3.9% (CI: 3.6, 4.3, p<0.05) in the high pollution exposure category. In men, the RR rose by 2.8% (CI: 2.5, 3.1, p<0.10) for each 10 µg/m3 increase of PM10 in the continuous exposure and by 4.6% (CI: 4.2, 5.0, p<0.05) in the high pollution exposure category, and by 3.4% (CI: 3.1, 3.7, p<0.05) for each 10 µg/m3 increase of PM2.5 in the continuous exposure and by 4.2% (CI: 3.8, 4.6, p<0.05) in the high pollution exposure category. In women, the RR rose by 5.1% (CI: 4.7, 5.5, p<0.05) for each 10 µg/m3 increase of PM10 in the continuous exposure and by 5.3% (CI: 4.7, 5.8, p<0.10) in the high pollution exposure category, and by 4.3% (CI: 3.8, 4.8, p<0.10) for each 10 µg/m3 increase of PM2.5 in the continuous exposure and by 5.3% (CI: 4.8, 5.9, p<0.10) in the high pollution exposure category. PM air pollution appears to associate with the incidence of PTB in the population of Mexicali.RESUMEN En este artículo evaluamos las asociaciones (riesgo relativo, RR) entre la exposición a PM10 y PM2.5 (continua y por categorías de exposición baja o alta) en la incidencia de Tuberculosis Pulmonar (PTB) en Mexicali, Baja California, México. Las asociaciones se exploraron en forma semanal con y sin efectos de latencia utilizando la regresión múltiple de Poisson. Observamos un efecto retardado de 10 semanas para PM10 y PM2.5 en todos los casos de TBP y en el grupo de hombres. En las mujeres el efecto retardado es de 11 semanas. En todos los casos de TBP, el RR aumentó en 2.4% (IC del 95%: 2.1, 2.6, p<0.10) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM10 en la exposición continua a la contaminación y en 3.6% (IC: 3.3, 4.0, p<0.05) en la categoría de exposición a contaminación alta, y en 3.2% (IC: 2.9, 3.4, p<0.05) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM2.5 en la exposición continua y en 3.9% (IC: 3.6, 4.3, p<0.05) en la categoría de exposición alta. En hombres, el RR aumentó en 2.8% (IC: 2.5, 3.1, p<0.10) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM10 en la exposición continua y en 4.6% (IC: 4.2, 5.0, p<0.05) en la categoría de alta exposición, y en 3.4% (IC: 3.1, 3.7, p<0.05) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM2.5 en la exposición continua y en 4.2% (IC: 3.8, 4.6, p<0.05) in la categoría de alta exposición. En mujeres, el RR aumentó en 5.1% (IC: 4.7, 5.5, p<0.05) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM10 en la exposición continua y en 5.3% (IC: 4.7, 5.8, p<0.10) en la categoría de alta exposición, y en 4.3% (IC: 3.8, 4.8, p<0.10) por cada incremento de 10 µg/m3 de PM2.5 en la exposición continua y en 5.3% (IC: 4.8, 5.9, p<0.10) en la categoría de alta exposición. La contaminación del aire por PM parece estar asociada con la incidencia de PTB en la población de Mexicali.
- Incremental excess of PM components and sources between two adjacent sites
of Bogotá, Colombia
Abstract: ABSTRACT Air pollution in towns adjacent to and downwind of large cities can be similar or even higher than in the city itself. In the case of towns constituting the greater Bogotá area, with more than half a million inhabitants and strong industrial activity, little is known about the factors that affect their poor air quality. This work investigated the incremental excess of the composition and source contribution to PM2.5 in two sites near Bogotá (Soacha: 4º35’4.59” N, 74º13’11.62” W; and Mosquera: 4º42’9.75” N, 74º13’54.94” W), using the Chemical Mass Balance receptor model with organic molecular markers, and back trajectory analysis. Simultaneous sample collection was carried out for two-months. Organic matter was the major component of the PM2.5 mass (66 ± 14% and 61 ± 12%), while secondary inorganic ions (sulfate, nitrate, and ammonium) constituted 13 ± 8 % and 10 ± 2 %. The main anthropogenic sources contributing to PM2.5 at Soacha were wood combustion (23%), diesel vehicles (19%), and coal combustion at small facilities (11%). At Mosquera, they were gasoline vehicles (26%), diesel vehicles (19%), and coal combustion at small inefficient facilities (15%). The contribution of regional secondary organic aerosol to PM2.5 was significant (19% and 15%), arriving mostly from the Orinoco basin but higher in air masses arriving from the Amazon rainforest. The regional contribution to secondary inorganic aerosols was higher with winds from the Magdalena Valley. The methods presented in this manuscript will be useful in other megacities and large cities to better manage impacts of local and regional air pollution sources.RESUMEN La contaminación del aire en localidades adyacentes y viento abajo de las grandes ciudades puede ser similar o incluso mayor que en la ciudad misma. En el caso de las localidades que constituyen el área metropolitana de Bogotá, con más de medio millón de habitantes y una fuerte actividad industrial, poco se sabe sobre los factores que inciden en la mala calidad del aire. Este trabajo investigó el exceso incremental en la composición y el aporte de fuentes a PM2.5 en dos sitios cerca de Bogotá (Soacha: 4º35’4.59” N, 74º13’11.62” W; y Mosquera: 4º42’9.75” N, 74º13’54.94” W), usando el modelo de receptor de Balance de Masa Químico con marcadores moleculares orgánicos y análisis de retro-trayectoria. La recolección simultánea de muestras se llevó a cabo durante dos meses. La materia orgánica fue el componente principal de la masa de PM2.5 (66 ± 14 % y 61 ± 12 %), mientras que los iones inorgánicos secundarios (sulfato, nitrato y amonio) constituyeron el 13 ± 8 % y el 10 ± 2 %. Las principales fuentes antropogénicas que contribuyeron al PM2.5 en Soacha fueron la combustión de madera (23 %), los vehículos diésel (19 %) y la combustión de carbón en pequeñas instalaciones (11 %). En Mosquera, fueron vehículos de gasolina (26%), vehículos diésel (19%) y combustión de carbón en pequeñas instalaciones ineficientes (15%). La contribución de aerosol orgánico secundario regional a PM2.5 fue significativa (19% y 15%), provenientes en su mayoría de la cuenca del Orinoco, pero en mayor cantidad en masas de aire provenientes de la selva amazónica. La contribución regional de aerosol inorgánico secundario fue mayor con vientos provenientes del Valle del Magdalena. Los métodos presentados en este trabajo serán útiles en otras megaciudades y grandes ciudades para gestionar mejor los impactos de las fuentes locales y regionales de contaminación del aire.
- Seasonal variation of atmospheric bulk deposition along an urbanization
gradient in Nuevo Leon, Mexico
Abstract: ABSTRACT Bulk deposition was studied along an urbanization gradient in the state of Nuevo Leon, Mexico. During a yearlong period seven sites within the Metropolitan Area of Monterrey (MAM) and two rural sites (Allende and Linares) were monitored, with the purpose of characterizing deposition and identifying possible patterns between sites. A total of 32 rainfall events were collected. An average pH of 7.15 ± 0.02 was found, which indicates the presence of neutralizing substances in rainwater, as well as an average Electrical Conductivity of 153.96 ± 6.83 μS/cm. The annual accumulated deposition follows the descending order Ca> K> Mg> Fe> Zn> Mn> Cu> Cd> Ni and does not show significant differences between urban and rural areas, with the exception of Ca (p = 0.017). The Principal Component Analysis shows that metals (Cu, Zn, Ni, Mn, and Cd) represent an important pathway in the deposition phenomena and this behavior is maintained through the urbanization gradient, which denotes that the rural areas could be connected to the air basin of the MAM. Seasonal deposition showed that Zn, Fe, Cd, Cu, Ni, Mn Ca, and Mg are higher during autumn and K during winter. Enrichment Factors shows that Zn and Cd were highly enriched, Cu and Ni were moderately enriched, and Ca, K, and Mn were not enriched. Finally, backward trajectories for rural sites showed that only for Allende site a possible carry-over of pollutants is observed during the summer, since the wind currents come preferably from the northern part of the MAM.RESUMEN Se estudió la deposición atmosférica a granel en un gradiente de urbanización en el estado de Nuevo León, México. Se monitorearon siete sitios dentro del Área Metropolitana de Monterrey (AMM) y dos sitios rurales (Allende y Linares) durante un año, con el propósito de identificar posibles patrones entre sitios. Un total de 32 eventos de lluvia fueron considerados. Se encontró un pH promedio de 7.15 ± 0.02, indicando la presencia de sustancias neutralizantes en la lluvia, así como una Conductividad Eléctrica promedio de 153.96 ± 6.83 μS/cm. La deposición acumulada anual sigue el orden decreciente Ca> K> Mg>Fe> Zn> Mn> Cu> Cd> Ni y no muestra diferencias significativas entre zonas urbanas y rurales, excepto para Ca (p = 0.017). El Análisis de Componentes Principales identificó que los metales (Cu, Zn, Ni, Mn y Cd) caracterizan el depósito atmosférico dentro del AMM, comportamiento que se mantiene en todo el gradiente de urbanización, denotando que la cuenca de aire urbana pudiera estar conectada con la rural. La estacionalidad mostró que la presencia de Zn, Fe, Cd, Cu, Ni, Mn Ca y Mg es alta durante otoño, y K durante invierno. Los factores de enriquecimiento exponen que Zn y Cd se encuentran muy enriquecidos, Cu y Ni moderadamente enriquecidos y, Ca, K y Mn no enriquecidos. Finalmente, las trayectorias para los vientos que arribaron a los sitios rurales revelan que sólo en Allende pudiera darse un arrastre de contaminantes durante verano, ya que las corrientes principales atraviesan la parte norte del AMM.
- Evaluating the rate of atmospheric dust deposition in Isfahan city
Abstract: ABSTRACT Dust deposition occurs extensively in arid and semi-arid areas. Dust particles have a high adsorption capacity and therefore high pollution potential. The present study investigates seasonal and spatial variations in atmospheric dust deposition rate (DDR) and the concentration of dust-borne heavy metals in the eastern part of Isfahan as well as Segzi plain located in the central part of Iran. Dust samples were collected from nine different sites on a monthly basis from December 2016 to September 2017 using glass trays. The total concentrations of Pb and Zn were measured. The lowest concentrations of Pb with 16.95 ± 25.21 mg kg-1 and Zn with 2.34 ± 0.80 mg kg-1 were recorded. The lowest value of seasonal DDR (0.7 ± 0.1 ton km-2 season-1) was observed in the winter due to low amount of precipitation, and the highest value (40.8 ± 0.1 ton km-2 season-1) was recorded in the summer. Spatial distribution of dust-borne Pb and Zn followed almost the same trend and the highest concentrations were observed in the western parts of the study area. It seems that fossil fuel, traffic, and industrial activities are the most important anthropogenic factors contributing to dust-borne heavy metals in the study area.RESUMEN El depósito de polvo ocurre extensamente en áreas áridas y semiáridas. Las partículas de polvo tienen una alta capacidad de adsorción y por lo tanto un alto potencial contaminante. El presente estudio investiga las variaciones estacionales y espaciales en la tasa de depósito de polvo atmosférico (DDR) y la concentración de metales pesados transportados por el polvo en la parte oriental de Isfahan y en la llanura de Segzi, ubicada en la parte central de Irán. Se recolectaron muestras de polvo de nueve sitios diferentes mensualmente desde diciembre de 2016 hasta septiembre de 2017 utilizando bandejas de vidrio. Se midieron las concentraciones totales de Pb y Zn. Se registraron las concentraciones más bajas de Pb con 16.95 ± 25.21 mg kg-1 y de Zn con 2.34 ± 0.80 mg kg-1. El valor más bajo de DDR estacional (0.70 ± 0.1 ton km-2 temporada-1) se observó en el invierno debido a la baja precipitación y el valor más alto (40.80 ± 0.1 ton km-2 temporada-1) se registró en el verano. La distribución espacial de Pb y Zn en el polvo siguió casi la misma tendencia y las concentraciones más altas se observaron en las zonas occidentales del área de estudio. Combustibles fósiles, tráfico y actividades industriales son los factores antropogénicos más importantes que contribuyen a los metales pesados transportados por el polvo en el área de estudio.
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