1. Insights into tropical cloud chemistry at Reunion Island (Indian Ocean): results from the BIO-MAÏDO campaign
- Author
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Martin Leremboure, P. Renard, Jean-Luc Jaffrezo, Agnès Borbon, Muriel Joly, Aurélie Colomb, Anthony Vella, T. Bourianne, Laurent Deguillaume, Mickael Ribeiro, Jean-Marc Metzger, Mickaël Vaitilingom, Stephan Houdier, Valentin Duflot, Pierre Tulet, Jean-Marc Pichon, Manon Rocco, Frédéric Burnet, Jean-Luc Baray, Angelica Bianco, Anne-Marie Delort, Pamela Dominutti, Maud Leriche, Laboratoire de Météorologie Physique (LaMP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire de Recherche en Géosciences et Energies [UR2_1] (LARGE), Université des Antilles (UA), Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC), Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut national polytechnique Clermont Auvergne (INP Clermont Auvergne), Université Clermont Auvergne (UCA)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire de l'Atmosphère et des Cyclones (LACy), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France, UNIVERSITE GRENOBLE ALPES CNRS IRD GRENOBLE INP UMR IGE FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Observatoire des Sciences de l'Univers de La Réunion (OSU-Réunion), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR), Laboratoire d'aérologie (LAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre pour l’étude et la simulation du climat à l’échelle régionale (ESCER), Département des sciences de la terre et de l’atmosphère, Université du Québec à Montréal, Laboratoire de Recherche en Géosciences et Energies (LARGE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
- Subjects
Supersaturation ,gas/aqueous phase partitioning ,tropical atmosphere ,business.industry ,Cloud computing ,Cloud chemical composition ,Vegetation ,15. Life on land ,Atmospheric sciences ,complex mixtures ,dissolved organic carbon ,Indian ocean ,13. Climate action ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,Dissolved organic carbon ,[CHIM]Chemical Sciences ,business ,Scavenging ,Chemical composition ,air mass influence ,Field campaign - Abstract
We present here the results obtained during an intensive field campaign conducted in the framework of the French “BIO-MAÏDO” (Bio-physico-chemistry of tropical clouds at Maïdo (Réunion Island): processes and impacts on secondary organic aerosols’ formation) project. This study integrates an exhaustive chemical and microphysical characterization of cloud water obtained in March–April 2019 at Reunion Island (Indian Ocean). Fourteen cloud samples have been collected along the slope of this mountainous island. A comprehensive chemical characterization of these samples is performed, including inorganic ions, metals, oxidants, and organic matter (organic acids, sugars, amino acids, carbonyls, and low-soluble volatile organic compounds (VOCs)). Cloud water presents high molecular complexity with elevated water-soluble organic matter content partly modulated by microphysical cloud properties. As expected, our findings show the presence of compounds of marine origin in cloud water samples (e.g., chloride, sodium) demonstrating ocean–cloud exchanges. However, the non-sea salt fraction of sulphate varies between 38 and 91 %, indicating the presence of other sources. Also, the presence of amino acids and for the first time in cloud waters of sugars, clearly indicates that biological activities contribute to the cloud water chemical composition. A significant variability between events is observed in the dissolved organic content (25.5 ± 18.4 mgC L−1), with levels reaching up to 62 mgC L−1. This variability was not similar for all the measured compounds, suggesting the presence of dissimilar emission sources or production mechanisms. For that, a statistical analysis is performed based on back-trajectory calculations using the CAT (Computing Atmospheric Trajectory Tool) model associated with land cover registry. These investigations reveal that air mass origins and microphysical variables do not fully explain the variability observed in cloud chemical composition, highlighting the complexity of emission sources, multiphasic transfer, and chemical processing in clouds. Additionally, several VOCs (oxygenated and low-soluble VOCs) were analysed in both gas and aqueous phases. Significant levels of biogenic low-soluble VOCs were detected in the aqueous phase, indicating the cloud-terrestrial vegetation exchange. Cloud scavenging of VOCs is assessed and compared to Henry’s law equilibrium to evaluate potential super or sub saturation conditions. The evaluation reveals the supersaturation of low-soluble VOCs from both natural and anthropogenic sources. Our results depict even higher supersaturation of terpenoids, suggesting their importance in the aqueous phase chemistry in highly impacted tropical areas.
- Published
- 2021