3-dimensional simulation of the effects of wildfires on atmospheric pollution in Greece
| datacite.contributor.RelatedPerson | Αρμάου, Αντώνιος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Βαγενάς, Δημήτριος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Πανδής, Σπυρίδων | |
| dc.contributor.author | Καμηλάκη, Μυρτώ | |
| dc.contributor.other | Kamilaki, Myrto | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-27T10:06:39Z | |
| dc.date.available | 2026-02-27T10:06:39Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-26 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | As climate changes, wildfires are becoming an increasingly important source of air pollution, emitting both vapors and particles. This work focuses on the single most important pollutant resulting from these wildfires, biomass burning organic aerosols (bbOA). Part of these particles is emitted (primary), while the rest is produced in the atmosphere during the reactions of the emitted organic vapors (secondary). Wildfire events are on the rise in Greece and the rest of the Mediterranean region to the detriment of air quality impacting the environment and having negative effects on public health. This diploma thesis studies the evolution of wildfire emissions on the atmosphere of Greece using PMCAMx-SR, a three-dimensional Eulerian chemical transport model with explicit source resolution of bbOA focusing on their vertical evolution and effects far from the fire. Two wildfire episodes are studied: the fire in Dadia National Park in Northeastern Greece (21-28 July 2022) and the subsequent fires in southern Albania (30-31 July 2022). Using a zero-out analysis, the contribution of each wildfire episode to particulate matter (PM) concentrations in the atmosphere was isolated, quantified and visualized. In general, secondary aerosols are the dominant components of the bbOA far from the fire whereas primary dominate near the source. The Dadia wildfire produced sustained and widespread pollution across the Aegean Sea, and mainland Greece, while the Albanian fires had a smaller but clearly detectable impact over western and southern Greece. Significant impact, in these two case studies, is predicted up to 2km from the ground. Additional simulations examine the impact of fire emission injection height on the simulated wildfire plume. Assuming that all emissions are at the ground level instead of distributing them at different atmospheric heights, increased predicted surface concentrations of aerosols near the fire. Likewise placing all the emissions at a given altitude above ground results in a local maximum of the corresponding concentrations at that height. The spatial spread of bbOA is similar for every assumed injection height. However, the predicted vertical concentration profile of pollution both near and far from the source is affected by the assumed emission height. Overall, wildfires play a substantial part in atmospheric pollution affecting the air from ground surface up to elevated atmospheric layers, extending far from the fire location. PMCAMx-SR appears to be an effective 3D modelling tool that can capture wildfire plume dynamics and aid the management of air quality. | |
| dc.description.translatedabstract | Με την κλιματική αλλαγή, οι πυρκαγιές γίνονται μια όλο και πιο σημαντική πηγή ατμοσφαιρικής ρύπανσης, εκπέμποντας αέρια και σωματίδια στην ατμόσφαιρα. Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στον σημαντικότερο ρύπο που προκύπτει από αυτές τις πυρκαγιές, τα οργανικά αεροζόλ καύσης βιομάζας (bbOA). Μέρος αυτών των σωματιδίων εκπέμπεται (πρωτογενή), ενώ το υπόλοιπο έχει παραχθεί στην ατμόσφαιρα μέσω αντιδράσεων των εκπεμπόμενων οργανικών αερίων (δευτερογενή). Οι πυρκαγιές αυξάνονται στην Ελλάδα και στην υπόλοιπη περιοχή της Μεσογείου, σε βάρος της ποιότητας του αέρα, με επιπτώσεις στο περιβάλλον και στη δημόσια υγεία. Αυτή η διπλωματική εργασία μελετά την εξέλιξη των εκπομπών από τις πυρκαγιές στην ατμόσφαιρα της Ελλάδας χρησιμοποιώντας το PMCAMx-SR, ένα τρισδιάστατο Οιλεριανό μοντέλο χημικής μεταφοράς με ρητή ανάλυση της πηγής των bbOA, εστιάζοντας στην κατακόρυφη εξέλιξή τους και τις επιπτώσεις τους μακριά από την πυρκαγιά. Μελετώνται δύο επεισόδια πυρκαγιών: η πυρκαγιά στο Εθνικό Πάρκο Δαδιάς στη βορειοανατολική Ελλάδα (21-28 Ιουλίου 2022) και οι επακόλουθες πυρκαγιές στη νότια Αλβανία (30-31 Ιουλίου 2022). Χρησιμοποιώντας μια ανάλυση μηδενικής εξάλειψης, η συμβολή κάθε επεισοδίου πυρκαγιάς στις συγκεντρώσεις σωματιδίων (PM) στην ατμόσφαιρα απομονώθηκε, ποσοτικοποιήθηκε και οπτικοποιήθηκε. Γενικά, τα δευτερογενή σωματίδια είναι τα κυρίαρχα συστατικά των bbOA μακριά από την πυρκαγιά, ενώ τα πρωτογενή κυριαρχούν κοντά στην πηγή. Η πυρκαγιά στη Δάδια προκάλεσε παρατεταμένη και εκτεταμένη ρύπανση σε ολόκληρο το Αιγαίο Πέλαγος και την ηπειρωτική Ελλάδα, ενώ οι πυρκαγιές στην Αλβανία είχαν μικρότερη αλλά σαφή επίδραση σε δυτική και νότια Ελλάδα. Στις δύο αυτές περιπτωσιολογικές μελέτες, προβλέπεται σημαντική επίδραση σε ύψος έως 2 χλμ. από το έδαφος. Πρόσθετες προσομοιώσεις εξετάζουν την επίδραση του ύψους εισαγωγής εκπομπών της πυρκαγιάς στα αποτελέσματα της προσομοίωσης της επίδρασής της στην ατμόσφαιρα. Υποθέτοντας ότι όλες οι εκπομπές βρίσκονται στο επίπεδο του εδάφους αντί να κατανέμονται σε διαφορετικά ύψη της ατμόσφαιρας, προβλέπεται αύξηση των συγκεντρώσεων αερολυμάτων κοντά στην πυρκαγιά. Ομοίως, η τοποθέτηση όλων των εκπομπών σε ένα δεδομένο υψόμετρο πάνω από το έδαφος έχει ως αποτέλεσμα τοπική μεγιστοποίηση των αντίστοιχων συγκεντρώσεων σε αυτό το ύψος. Η χωρική εξάπλωση του bbOA είναι παρόμοια για κάθε ενδεχόμενο ύψος εκπομπής. Ωστόσο, το προβλεπόμενο κατακόρυφο προφίλ συγκέντρωσης της ρύπανσης τόσο κοντά όσο και μακριά από την πηγή επηρεάζεται από το ύψος εκπομπής. Συνολικά, οι πυρκαγιές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ατμοσφαιρική ρύπανση που επηρεάζει τον αέρα από την επιφάνεια του εδάφους έως τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, σε έκταση μακριά από την τοποθεσία της πυρκαγιάς. Το PMCAMx-SR φαίνεται να είναι ένα αποτελεσματικό εργαλείο τρισδιάστατης μοντελοποίησης που μπορεί να καταγράψει τη δυναμική της σωματιδιακής επίδρασης της πυρκαγιάς και να βοηθήσει στη διαχείριση της ποιότητας του αέρα. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31498 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights | CC0 1.0 Universal | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/ | |
| dc.subject | Atmospheric pollution | |
| dc.subject | Wildfires | |
| dc.subject | Organic aerosol | |
| dc.subject | Biomass nurning | |
| dc.subject | Chemical transport model | |
| dc.subject | Fine particulate matter | |
| dc.subject | Air quality | |
| dc.subject | Emission injection height | |
| dc.subject | PMCAMx-SR | |
| dc.subject | PM2.5 | |
| dc.subject.alternative | Ατμοσφαιρική ρύπανση | |
| dc.subject.alternative | Δασικές πυρκαγιές | |
| dc.subject.alternative | Οργανικό αεροζόλ | |
| dc.subject.alternative | Καύση βιομάζας | |
| dc.subject.alternative | Μοντέλο χημικής μεταφοράς | |
| dc.subject.alternative | Λεπτόκοκκα σωματίδια | |
| dc.subject.alternative | Ποιότητα αέρα | |
| dc.subject.alternative | Ύψος εισαγωγής εκπομπών | |
| dc.title | 3-dimensional simulation of the effects of wildfires on atmospheric pollution in Greece | |
| dc.title.alternative | Τρισδιάστατη προσομοίωση της επίδρασης των δασικών πυρκαγιών στην Ελλάδα στην ατμοσφαιρική ρύπανση |