Abstract
The Pierre Auger Observatory is making significant contributions towards understanding the nature and origin of ultra-high energy cosmic rays. One of its main challenges is the monitoring of the atmosphere, both in terms of its state variables and its optical properties. The aim of this work is to analyse aerosol optical depth τa(z) values measured from 2004 to 2012 at the observatory, which is located in a remote and relatively unstudied area of Pampa Amarilla, Argentina. The aerosol optical depth is in average quite low - annual mean τa(3.5km)~0.04 - and shows a seasonal trend with a winter minimum - τa(3.5km)~0.03 -, and a summer maximum - τa(3.5km)~0.06 -, and an unexpected increase from August to September - τa(3.5km)~0.055. We computed backward trajectories for the years 2005 to 2012 to interpret the air mass origin. Winter nights with low aerosol concentrations show air masses originating from the Pacific Ocean. Average concentrations are affected by continental sources (wind-blown dust and urban pollution), whilst the peak observed in September and October could be linked to biomass burning in the northern part of Argentina or air pollution coming from surrounding urban areas.
| Original language | British English |
|---|---|
| Pages (from-to) | 120-135 |
| Number of pages | 16 |
| Journal | Atmospheric Research |
| Volume | 149 |
| DOIs | |
| State | Published - Nov 2014 |
UN SDGs
This output contributes to the following UN Sustainable Development Goals (SDGs)
-
SDG 11 Sustainable Cities and Communities
Keywords
- Aerosol
- Air masses
- Atmospheric effect
- Cosmic ray
- GDAS
- HYSPLIT
Fingerprint
Dive into the research topics of 'Origin of atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory using studies of air mass trajectories in South America'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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}
In: Atmospheric Research, Vol. 149, 11.2014, p. 120-135.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Origin of atmospheric aerosols at the Pierre Auger Observatory using studies of air mass trajectories in South America
AU - Aab, A.
AU - Abreu, P.
AU - Aglietta, M.
AU - Ahlers, M.
AU - Ahn, E. J.
AU - Albuquerque, I. F.M.
AU - Allekotte, I.
AU - Allen, J.
AU - Allison, P.
AU - Almela, A.
AU - Alvarez Castillo, J.
AU - Alvarez-Muñiz, J.
AU - Alves Batista, R.
AU - Ambrosio, M.
AU - Aminaei, A.
AU - Anchordoqui, L.
AU - Andringa, S.
AU - Anticic, T.
AU - Aramo, C.
AU - Arqueros, F.
AU - Asorey, H.
AU - Assis, P.
AU - Aublin, J.
AU - Ave, M.
AU - Avenier, M.
AU - Avila, G.
AU - Badescu, A. M.
AU - Barber, K. B.
AU - Bardenet, R.
AU - Bäuml, J.
AU - Baus, C.
AU - Beatty, J. J.
AU - Becker, K. H.
AU - Bellido, J. A.
AU - BenZvi, S.
AU - Berat, C.
AU - Bertou, X.
AU - Biermann, P. L.
AU - Billoir, P.
AU - Blanco, F.
AU - Blanco, M.
AU - Bleve, C.
AU - Blümer, H.
AU - Bohácová, M.
AU - Boncioli, D.
AU - Bonifazi, C.
AU - Bonino, R.
AU - Borodai, N.
AU - Brack, J.
AU - Brancus, I.
AU - Brogueira, P.
AU - Brown, W. C.
AU - Buchholz, P.
AU - Bueno, A.
AU - Buscemi, M.
AU - Caballero-Mora, K. S.
AU - Caccianiga, B.
AU - Caccianiga, L.
AU - Candusso, M.
AU - Caramete, L.
AU - Caruso, R.
AU - Castellina, A.
AU - Cataldi, G.
AU - Cazon, L.
AU - Cester, R.
AU - Cheng, S. H.
AU - Chiavassa, A.
AU - Chinellato, J. A.
AU - Chudoba, J.
AU - Cilmo, M.
AU - Clay, R. W.
AU - Cocciolo, G.
AU - Colalillo, R.
AU - Collica, L.
AU - Coluccia, M. R.
AU - Conceição, R.
AU - Contreras, F.
AU - Cooper, M. J.
AU - Coutu, S.
AU - Covault, C. E.
AU - Criss, A.
AU - Cronin, J.
AU - Curutiu, A.
AU - Dallier, R.
AU - Daniel, B.
AU - Dasso, S.
AU - Daumiller, K.
AU - Dawson, B. R.
AU - de Almeida, R. M.
AU - De Domenico, M.
AU - de Jong, S. J.
AU - De La Vega, G.
AU - de Mello Junior, W. J.M.
AU - de Mello Neto, J. R.T.
AU - De Mitri, I.
AU - de Souza, V.
AU - de Vries, K. D.
AU - del Peral, L.
AU - Deligny, O.
AU - Dembinski, H.
AU - Dhital, N.
AU - Di Giulio, C.
AU - Di Matteo, A.
AU - Diaz, J. C.
AU - Díaz Castro, M. L.
AU - Diep, P. N.
AU - Diogo, F.
AU - Dobrigkeit, C.
AU - Docters, W.
AU - D'Olivo, J. C.
AU - Dong, P. N.
AU - Dorofeev, A.
AU - dos Anjos, J. C.
AU - Dova, M. T.
AU - Ebr, J.
AU - Engel, R.
AU - Erdmann, M.
AU - Escobar, C. O.
AU - Espadanal, J.
AU - Etchegoyen, A.
AU - Facal San Luis, P.
AU - Falcke, H.
AU - Fang, K.
AU - Farrar, G.
AU - Fauth, A. C.
AU - Fazzini, N.
AU - Ferguson, A. P.
AU - Fick, B.
AU - Figueira, J. M.
AU - Filevich, A.
AU - Filipcic, A.
AU - Foerster, N.
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AU - Fracchiolla, C. E.
AU - Fraenkel, E. D.
AU - Fratu, O.
AU - Fröhlich, U.
AU - Fuchs, B.
AU - Gaior, R.
AU - Gamarra, R. F.
AU - Gambetta, S.
AU - García, B.
AU - Garcia Roca, S. T.
AU - Garcia-Gamez, D.
AU - Garcia-Pinto, D.
AU - Garilli, G.
AU - Gascon Bravo, A.
AU - Gemmeke, H.
AU - Ghia, P. L.
AU - Giammarchi, M.
AU - Giller, M.
AU - Gitto, J.
AU - Glaser, C.
AU - Glass, H.
AU - Gomez Albarracin, F.
AU - Gómez Berisso, M.
AU - Gómez Vitale, P. F.
AU - Gonçalves, P.
AU - Gonzalez, J. G.
AU - Gookin, B.
AU - Gorgi, A.
AU - Gorham, P.
AU - Gouffon, P.
AU - Grebe, S.
AU - Griffith, N.
AU - Grillo, A. F.
AU - Grubb, T. D.
AU - Guardincerri, Y.
AU - Guarino, F.
AU - Guedes, G. P.
AU - Hansen, P.
AU - Harari, D.
AU - Harrison, T. A.
AU - Harton, J. L.
AU - Haungs, A.
AU - Hebbeker, T.
AU - Heck, D.
AU - Herve, A. E.
AU - Hill, G. C.
AU - Hojvat, C.
AU - Hollon, N.
AU - Holt, E.
AU - Homola, P.
AU - Hörandel, J. R.
AU - Horvath, P.
AU - Hrabovský, M.
AU - Huber, D.
AU - Huege, T.
AU - Insolia, A.
AU - Isar, P. G.
AU - Jansen, S.
AU - Jarne, C.
AU - Josebachuili, M.
AU - Kadija, K.
AU - Kambeitz, O.
AU - Kampert, K. H.
AU - Karhan, P.
AU - Kasper, P.
AU - Katkov, I.
AU - Kégl, B.
AU - Keilhauer, B.
AU - Keivani, A.
AU - Kemp, E.
AU - Kieckhafer, R. M.
AU - Klages, H. O.
AU - Kleifges, M.
AU - Kleinfeller, J.
AU - Knapp, J.
AU - Krause, R.
AU - Krohm, N.
AU - Krömer, O.
AU - Kruppke-Hansen, D.
AU - Kuempel, D.
AU - Kunka, N.
AU - La Rosa, G.
AU - LaHurd, D.
AU - Latronico, L.
AU - Lauer, R.
AU - Lauscher, M.
AU - Lautridou, P.
AU - Le Coz, S.
AU - Leão, M. S.A.B.
AU - Lebrun, D.
AU - Lebrun, P.
AU - Leigui de Oliveira, M. A.
AU - Letessier-Selvon, A.
AU - Lhenry-Yvon, I.
AU - Link, K.
AU - López, R.
AU - Lopez Agüera, A.
AU - Louedec, K.
AU - Lozano Bahilo, J.
AU - Lu, L.
AU - Lucero, A.
AU - Ludwig, M.
AU - Lyberis, H.
AU - Maccarone, M. C.
AU - Malacari, M.
AU - Maldera, S.
AU - Maller, J.
AU - Mandat, D.
AU - Mantsch, P.
AU - Mariazzi, A. G.
AU - Marin, V.
AU - Maris, I. C.
AU - Marquez Falcon, H. R.
AU - Marsella, G.
AU - Martello, D.
AU - Martin, L.
AU - Martinez, H.
AU - Martínez Bravo, O.
AU - Martraire, D.
AU - Masías Meza, J. J.
AU - Mathes, H. J.
AU - Matthews, J.
AU - Matthews, J. A.J.
AU - Matthiae, G.
AU - Maurel, D.
AU - Maurizio, D.
AU - Mayotte, E.
AU - Mazur, P. O.
AU - Medina, C.
AU - Medina-Tanco, G.
AU - Melissas, M.
AU - Melo, D.
AU - Menichetti, E.
AU - Menshikov, A.
AU - Messina, S.
AU - Meyhandan, R.
AU - Micanovic, S.
AU - Micheletti, M. I.
AU - Middendorf, L.
AU - Minaya, I. A.
AU - Miramonti, L.
AU - Mitrica, B.
AU - Molina-Bueno, L.
AU - Mollerach, S.
AU - Monasor, M.
AU - Monnier Ragaigne, D.
AU - Montanet, F.
AU - Morales, B.
AU - Morello, C.
AU - Moreno, J. C.
AU - Mostafá, M.
AU - Moura, C. A.
AU - Muller, M. A.
AU - Müller, G.
AU - Münchmeyer, M.
AU - Mussa, R.
AU - Navarra, G.
AU - Navarro, J. L.
AU - Navas, S.
AU - Necesal, P.
AU - Nellen, L.
AU - Nelles, A.
AU - Neuser, J.
AU - Nhung, P. T.
AU - Niechciol, M.
AU - Niemietz, L.
AU - Niggemann, T.
AU - Nitz, D.
AU - Nosek, D.
AU - Nožka, L.
AU - Oehlschläger, J.
AU - Olinto, A.
AU - Oliveira, M.
AU - Ortiz, M.
AU - Pacheco, N.
AU - Pakk Selmi-Dei, D.
AU - Palatka, M.
AU - Pallotta, J.
AU - Palmieri, N.
AU - Parente, G.
AU - Parra, A.
AU - Pastor, S.
AU - Paul, T.
AU - Pech, M.
AU - kala, J. P.
AU - Pelayo, R.
AU - Pepe, I. M.
AU - Perrone, L.
AU - Pesce, R.
AU - Petermann, E.
AU - Petrera, S.
AU - Petrolini, A.
AU - Petrov, Y.
AU - Piegaia, R.
AU - Pierog, T.
AU - Pieroni, P.
AU - Pimenta, M.
AU - Pirronello, V.
AU - Platino, M.
AU - Plum, M.
AU - Pontz, M.
AU - Porcelli, A.
AU - Preda, T.
AU - Privitera, P.
AU - Prouza, M.
AU - Quel, E. J.
AU - Querchfeld, S.
AU - Quinn, S.
AU - Rautenberg, J.
AU - Ravel, O.
AU - Ravignani, D.
AU - Revenu, B.
AU - Ridky, J.
AU - Riggi, S.
AU - Risse, M.
AU - Ristori, P.
AU - Rivera, H.
AU - Rizi, V.
AU - Roberts, J.
AU - Rodrigues de Carvalho, W.
AU - Rodriguez Cabo, I.
AU - Rodriguez Fernandez, G.
AU - Rodriguez Martino, J.
AU - Rodriguez Rojo, J.
AU - Rodríguez-Frías, M. D.
AU - Ros, G.
AU - Rosado, J.
AU - Rossler, T.
AU - Roth, M.
AU - Rouillé-d'Orfeuil, B.
AU - Roulet, E.
AU - Rovero, A. C.
AU - Rühle, C.
AU - Saffi, S. J.
AU - Saftoiu, A.
AU - Salamida, F.
AU - Salazar, H.
AU - Salesa Greus, F.
AU - Salina, G.
AU - Sánchez, F.
AU - Sanchez-Lucas, P.
AU - Santo, C. E.
AU - Santos, E.
AU - Santos, E. M.
AU - Sarazin, F.
AU - Sarkar, B.
AU - Sarmento, R.
AU - Sato, R.
AU - Scharf, N.
AU - Scherini, V.
AU - Schieler, H.
AU - Schiffer, P.
AU - Schmidt, A.
AU - Scholten, O.
AU - Schoorlemmer, H.
AU - Schovánek, P.
AU - Schröder, F. G.
AU - Schulz, A.
AU - Schulz, J.
AU - Sciutto, S. J.
AU - Scuderi, M.
AU - Segreto, A.
AU - Settimo, M.
AU - Shadkam, A.
AU - Shellard, R. C.
AU - Sidelnik, I.
AU - Sigl, G.
AU - Sima, O.
AU - Smialkowski, A.
AU - Šmída, R.
AU - Snow, G. R.
AU - Sommers, P.
AU - Sorokin, J.
AU - Spinka, H.
AU - Squartini, R.
AU - Srivastava, Y. N.
AU - Stanic, S.
AU - Stapleton, J.
AU - Stasielak, J.
AU - Stephan, M.
AU - Straub, M.
AU - Stutz, A.
AU - Suarez, F.
AU - Suomijärvi, T.
AU - Supanitsky, A. D.
AU - Šuša, T.
AU - Sutherland, M. S.
AU - Swain, J.
AU - Szadkowski, Z.
AU - Szuba, M.
AU - Tapia, A.
AU - Tartare, M.
AU - Tascau, O.
AU - Thao, N. T.
AU - Tiffenberg, J.
AU - Timmermans, C.
AU - Tkaczyk, W.
AU - Todero Peixoto, C. J.
AU - Toma, G.
AU - Tomankova, L.
AU - Tomé, B.
AU - Tonachini, A.
AU - Torralba Elipe, G.
AU - Torres Machado, D.
AU - Travnicek, P.
AU - Tridapalli, D. B.
AU - Trovato, E.
AU - Tueros, M.
AU - Ulrich, R.
AU - Unger, M.
AU - Valdés Galicia, J. F.
AU - Valiño, I.
AU - Valore, L.
AU - van Aar, G.
AU - van den Berg, A. M.
AU - van Velzen, S.
AU - van Vliet, A.
AU - Varela, E.
AU - Vargas Cárdenas, B.
AU - Varner, G.
AU - Vázquez, J. R.
AU - Vázquez, R. A.
AU - Veberic, D.
AU - Verzi, V.
AU - Vicha, J.
AU - Videla, M.
AU - Villaseñor, L.
AU - Wahlberg, H.
AU - Wahrlich, P.
AU - Wainberg, O.
AU - Walz, D.
AU - Watson, A. A.
AU - Weber, M.
AU - Weidenhaupt, K.
AU - Weindl, A.
AU - Werner, F.
AU - Westerhoff, S.
AU - Whelan, B. J.
AU - Widom, A.
AU - Wieczorek, G.
AU - Wiencke, L.
AU - Wilczynska, B.
AU - Wilczynski, H.
AU - Will, M.
AU - Williams, C.
AU - Winchen, T.
AU - Wundheiler, B.
AU - Wykes, S.
AU - Yamamoto, T.
AU - Yapici, T.
AU - Younk, P.
AU - Yuan, G.
AU - Yushkov, A.
AU - Zamorano, B.
AU - Zas, E.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zaw, I.
AU - Zepeda, A.
AU - Zhou, J.
AU - Zhu, Y.
AU - Zimbres Silva, M.
AU - Ziolkowski, M.
AU - Curci, G.
N1 - Funding Information: The successful installation, commissioning, and operation of the Pierre Auger Observatory would not have been possible without the strong commitment and effort from the technical and administrative staff in Malargüe. G. Curci was supported by the Italian Space Agency (ASI) in the frame of PRIMES project. Funding Information: We are very grateful to the following agencies and organizations for financial support: Comisión Nacional de Energía Atómica, Gobierno de Argentina , Fundación Antorchas, Gobierno De La Provincia de Mendoza, Municipalidad de Malargüe, NDM Holdings and Valle Las Leñas, in gratitude for their continuing cooperation over land access, Argentina; the Australian Research Council ; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Rio de Janeiro (FAPERJ), São Paulo Research Foundation ( FAPESP ) Grants # 2010/07359-6 , # 1999/05404-3 , Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT), Brazil; AVCR, MSMT - CR LG13007 , 7AMB12AR013, MSM0021620859, and TACR TA01010517 , Czech Republic; Centre de Calcul IN2P3/CNRS , Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Conseil Régional Ile-de-France, Département Physique Nucléaire et Corpusculaire (PNC-IN2P3/CNRS), Département Sciences de l’Univers (SDU-INSU/CNRS), France; Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Finanzministerium Baden-Württemberg, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), Ministerium für Wissenschaft und Forschung, Nordrhein-Westfalen , Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg , Germany; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), Gran Sasso Center for Astroparticle Physics (CFA), CETEMPS Center of Excellence , Italy; Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología ( CONACYT ), Mexico; Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap, Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), Netherlands; Ministry of Science and Higher Education , Grant Nos. N N202 200239 and N N202 207238 , The National Centre for Research and Development Grant No ERA-NET-ASPERA/02/11 , Poland; Portuguese national funds and FEDER funds within COMPETE — Programa Operacional Factores de Competitividade through Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Portugal; Romanian Authority for Scientific Research ANCS , CNDI-UEFISCDI partnership projects nr.20/2012 and nr.194/2012, project nr.1/ASPERA2/2012 ERA-NET , PN-II-RU-PD-2011-3-0145-17 , and PN-II-RU-PD-2011-3-0062 , Romania; Ministry for Higher Education, Science, and Technology , Slovenian Research Agency , Slovenia; Comunidad de Madrid, FEDER funds, Ministerio de Ciencia e Innovación and Consolider-Ingenio 2010 (CPAN), Xunta de Galicia , Spain; The Leverhulme Foundation , Science and Technology Facilities Council , United Kingdom; Department of Energy , Contract Nos. DE-AC02-07CH11359 , DE-FR02-04ER41300 , DE-FG02-99ER41107, National Science Foundation, Grant No. 0450696, 0855680, 1207605, The Grainger Foundation USA ; NAFOSTED , Vietnam; Marie Curie-IRSES/EPLANET, European Particle Physics Latin American Network , European Union 7th Framework Program , Grant No. PIRSES-2009-GA-246806 ; and UNESCO .
PY - 2014/11
Y1 - 2014/11
N2 - The Pierre Auger Observatory is making significant contributions towards understanding the nature and origin of ultra-high energy cosmic rays. One of its main challenges is the monitoring of the atmosphere, both in terms of its state variables and its optical properties. The aim of this work is to analyse aerosol optical depth τa(z) values measured from 2004 to 2012 at the observatory, which is located in a remote and relatively unstudied area of Pampa Amarilla, Argentina. The aerosol optical depth is in average quite low - annual mean τa(3.5km)~0.04 - and shows a seasonal trend with a winter minimum - τa(3.5km)~0.03 -, and a summer maximum - τa(3.5km)~0.06 -, and an unexpected increase from August to September - τa(3.5km)~0.055. We computed backward trajectories for the years 2005 to 2012 to interpret the air mass origin. Winter nights with low aerosol concentrations show air masses originating from the Pacific Ocean. Average concentrations are affected by continental sources (wind-blown dust and urban pollution), whilst the peak observed in September and October could be linked to biomass burning in the northern part of Argentina or air pollution coming from surrounding urban areas.
AB - The Pierre Auger Observatory is making significant contributions towards understanding the nature and origin of ultra-high energy cosmic rays. One of its main challenges is the monitoring of the atmosphere, both in terms of its state variables and its optical properties. The aim of this work is to analyse aerosol optical depth τa(z) values measured from 2004 to 2012 at the observatory, which is located in a remote and relatively unstudied area of Pampa Amarilla, Argentina. The aerosol optical depth is in average quite low - annual mean τa(3.5km)~0.04 - and shows a seasonal trend with a winter minimum - τa(3.5km)~0.03 -, and a summer maximum - τa(3.5km)~0.06 -, and an unexpected increase from August to September - τa(3.5km)~0.055. We computed backward trajectories for the years 2005 to 2012 to interpret the air mass origin. Winter nights with low aerosol concentrations show air masses originating from the Pacific Ocean. Average concentrations are affected by continental sources (wind-blown dust and urban pollution), whilst the peak observed in September and October could be linked to biomass burning in the northern part of Argentina or air pollution coming from surrounding urban areas.
KW - Aerosol
KW - Air masses
KW - Atmospheric effect
KW - Cosmic ray
KW - GDAS
KW - HYSPLIT
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/84903648409
U2 - 10.1016/j.atmosres.2014.05.021
DO - 10.1016/j.atmosres.2014.05.021
M3 - Article
AN - SCOPUS:84903648409
SN - 0169-8095
VL - 149
SP - 120
EP - 135
JO - Atmospheric Research
JF - Atmospheric Research
ER -