Η παραγωγή βιογενών πτητικών οργανώσεων (BVOC) στην επιφάνεια της θάλασσας εξαρτάται από τη βιολογική δραστηριότητα στη θάλασσα και τις μετεωρολογικές παραμέτρους. Οι ενώσεις αυτές εισρέουν από την επιφάνεια της θάλασσας προς την ατμόσφαιρα, συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις και συμβάλλουν στη φωτοχημική ρύπανση και τη δημιουργία δευτερογενών οργανικών αερολυμάτων (SOA) τα οποία επηρεάζουν με την σειρά τους την ακτινοβολία, τη δημιουργία των νεφών άρα και το κλίμα. Στόχος της παρούσης εργασίας είναι η εκτίμηση των συγκεντρώσεων και των ροών από την επιφάνεια της θάλασσας στην ατμόσφαιρα της Ανατολικής Μεσογείου δύο σημαντικών BVOCs, του διμεθυλοσουλφιδίου (DMS) και του ισοπρενίου σε υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση. Η μεθοδολογία, η οποία εφαρμόζεται για την εκτίμηση τους, στηρίζεται σε παραμετροποιήσεις της βιβλιογραφίας οι οποίες βασίζονται στην αξιοποίηση δορυφορικών δεδομένων βιομάζας (χλωροφύλλης) και ατμοσφαιρικών παραμέτρων, η εγκυρότητα των οποίων έχει ελεγχθεί σε παγκόσμια κλίμακα. Χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα παραμέτρων όπως είναι η επιφανειακή συγκέντρωση στη θάλασσα της χλωροφύλλης-a (chl-a), η θερμοκρασία στην επιφάνεια της θάλασσας (SST), η διαθέσιμη ακτινοβολία για φωτοσύνθεση (PAR). Επιπλέον, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα reanalysis όπως η ταχύτητα του ανέμου στα 10m και δεδομένα από ωκεάνιο μοντέλο όπως η εύφωτη ζώνη και το βάθος του στρώματος ανάμιξης. Οι συγκεντρώσεις στην επιφάνεια της θάλασσας των δύο οργανικών ενώσεων και οι ροές τους εκτιμήθηκαν σε περιόδους όπου υπήρχαν διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα στη θαλάσσια περιοχή βόρεια του Ηρακλείου της Κρήτης και στη Φινοκαλιά (Σεπτέμβριος 1997 – Αύγουστος 1998 για το DMS, Φεβρουάριος – Οκτώβριος 2004 για το ισοπρένιο). Για το DMS, οι μηνιαίες συγκεντρώσεις εκτιμήθηκαν 0.30–1.53nM και η ροή τους προς την ατμόσφαιρα 0.32 – 2.8 μmol m^(-2) d^(-1). Οι συγκεντρώσεις ισοπρενίου υπολογίστηκαν 16.4 – 21.8 pM και η ροή προς την ατμόσφαιρα 10^7 – 2.4·10^7 molecules cm^(-2) s^(-1). Οι ροές του DMS ακολουθούν την εποχικότητα των μετρήσεων και παίρνουν τις μέγιστες τιμές τους σε περιοχές όπου επικρατούν μεγάλης έντασης άνεμοι ή σε περιοχές με υψηλές συγκεντρώσεις χλωροφύλλης. Από τη σύγκριση των αποτελεσμάτων με μετρήσεις και κλιματολογίες, διαπιστώνεται υποεκτίμηση τόσο των επιφανειακών συγκεντρώσεων στη θάλασσα όσο και των ροών την καλοκαιρινή περίοδο. Περαιτέρω διερεύνηση είναι απαραίτητη και συγκεκριμένα η σύγκριση με περισσότερες μετρήσεις από άλλους σταθμούς στην Αν. Μεσόγειο.
(EL)
The production of biogenic volatile organic compounds (BVOC) at the sea surface depends on biological activity and meteorological parameters. These compounds influx from the sea surface to the atmosphere, participate in photochemical reactions and contribute to photochemical pollution and the formation of secondary organic aerosols (SOAs) which in turn affect radiation, cloud formation and therefore climate. The estimation of BVOC sea to air fluxes has been mainly conducted in global scale models. The aim of this study is to estimate the sea surface concentrations of two important BVOCs, dimethyl sulfide (DMS) and isoprene, and their fluxes from the sea surface to the atmosphere of the Eastern Mediterranean in high spatial and temporal resolution. The methodology is based on literature parameterizations validated on global scale. The parameterizations for the sea-surface concentrations make use of satellite data of parameters such as chlorophyll-a (Chl-a) surface concentrations, sea surface temperature (SST), and Photosynthetically Available Radiation (PAR). For the fluxes, reanalysis data such as wind speed at 10 m, and ocean-model data such as euphotic zone depth and ocean mixed layer depth are also used. Our estimates are compared with measurements conducted in the marine area north of Heraklion Crete during the period September 1997 - August 1998 for DMS and February to October 2004 for isoprene. The sea-surface concentrations of DMS were estimated to be 0.30-1.53nM and the sea-to-air fluxes were 0.32-2.8 μmol m^(-2) d^(-1), in the period in the marine area near Finokalia, Crete. The sea-surface concentrations of isoprene were estimated to be 16.44 – 21.84 pM and the sea-to-air fluxes 10^7 – 2.4·10^7 molecules cm^(-2) s^(-1). The comparison with the measurements and climatologies shows that the estimates follow the seasonal variation of the measurements however they underestimate the summer values. The highest concentrations of DMS and isoprene are estimated in areas of high wind speeds and of increased chlorophyll. Our results indicate the need for further research and comparison with measurements from other sites in the Eastern Mediterranean.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
