Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

59

The in?ux of man-made nutrients in the form of inorganic nitrogen

compounds to coastal areas may result in the long-term decline of marine

life. Some undesirable events occurred in the Adriatic Sea in the past

decades: invasions of jellyfish and other species, hypertrophic formations

of mucilaginous aggregates, and an increased frequency of toxic

dyno?agellate appearance (1). Atmospherically derived dissolved inor-

ganic nitrogen (NO

3-

+ NH

4+

, components of acid rain) contributes 25-

35% of total loading of this primary nutrient (2,3,4). Model calcula-

tions show that approximately 80% of nitrogen compounds comes to

Croatia from neighbouring countries, while about 70% of nitrogen

from Croatian sources is deposited in Croatia (5,6). 

Computation of air parcel trajectories is a very powerful tool to esti-

mate the long-range transport of substances. To study atmospheric

transport to the northern, mid and southern Adriatic coast, 72-hours

backward isentropic trajectories were computed for three locations,

from 10 m asl once a day, beginning at 00 UTC, for the one year peri-

od October 1998 - September 1999. HYSPLIT4 (HYbrid Single-

Particle Lagrangian Integrated Trajectory) Model (7), developed in

NOAA Air Resources Laboratory (http://www. arl.noaa.gov/ready/

hysplit4.html) was used. Cluster analyses of trajectories in days with

precipitation was made using cluster program developed by Stunder

(8). For each cluster volume-weighted average pH value, nitrate and

ammonium concentrations and wet deposition were calculated.

The main differences between cluster-mean trajectories are in their

length and direction, depending specially if trajectories come from inland or

sea. At all three stations there are short (50-400 km), medium (50-400 km),

long (1500-2500 km) and very long (2000-5000 km) cluster-mean trajecto-

ries. Short trajectories, representing local and regional pollution transport,

are very frequent (about 50% of all) during all seasons. They are connected

with zero pressure gradient field, typical for summer, or the case of station-

ary low pressure field over the north Adriatic. Characteristics of those situa-

tions are weak winds of variable direction, maximum turbulent vertical

exchange in summer, but very stable conditions with temperature inversions

and no mixing in winter. Direction of short trajectories depends on location,

but more frequently they come from inland in warm part of the year and from

the sea in cold part of the year.The main characteristic of SW and W clus-

ter-mean trajectories is crossing over the Mediterranean Sea and coming to

the measurement site from the sea side. They are connected mostly with

Genoa low pressure field. The region they cross over is not very polluted, so

they do not bring a lot of anthropogenic air pollution. Those clusters contain

sometimes several trajectories from Sahara, bringing Saharan dust to the

Adriatic.

From NW-W come long and very long trajectories. In those situation

southwest Europe is under the high pressure field, while northeast under the

low pressure. Strong wind is mainly connected with frontal passages and fast

advection of cold air over the warm land. Trajectories cross over the sea with

natural sulphur emission (affecting chemical composition of precipitation,

specially pH) with significant part of their length. They also cross over the

west and northwest Europe with high anthropogenic pollution emission.

Most of trajectories are curved and very often the main direction of the

cluster differs from the direction of its incoming to the site. Local and region-

al conditions (meteorological, and specially orographic) cause turning of

general west and northwest air?ow, which is the most common for Croatia,

to local northeast. This analyses is made for one particular year.The conclu-

sions cannot be generalised. However, they agree with similar investigation

for the GAW regional station Zavizan (9) and for several other stations in

Croatia (10).

In precipitation days about 65% o trajectories on the northern, 71% on the

mid and 78% on the southern Adriatic come from western quadrant (Fig. 1).

On average the most acid is precipitation connected with short or medium

long trajectories from west, which are more or less curved before reaching

the monitoring station (Tab. 1). Those trajectories bring the greatest amount

of nitrate wet deposition to the northern and mid Adriatic coast. Air mass

belonging to those cluster-mean trajectories circulates over industrial devel-

oped, anthropogenic and natural polluted European regions, northern Italy,

Mediterranean and northern Adriatic (Kvarner Bay). The highest ammonium

wet deposition at the northern Adriatic is connected with short trajectories

from SE (inland sources), while at the mid Adriatic from S-SW (across the

sea). On the southern Adriatic wet deposition of both nitrogen compounds is

the greatest connected with short NW trajectories (inland), although they

bring only 15% of total precipitation amount. Concentration of nitrate and

ammonium ions could be very high in precipitation coming from very dis-

tant sources from NW or N, because of the high anthropogenic pollution in

NW Europe (11). It seems that Adriatic coast is under the combined in?u-

ence of local, regional and long-distant pollution sources. On average, high-

er nitrogen concentrations were found in weather situations re?ecting local

and regional pollution source in?uence, with frequency of about 20% of time

giving cca 20% of total precipitation amount. However, higher individually

concentrations were connected with weather situations re?ecting mainly dis-

tant source in?uence which frequency is about 45% of time and gives 60%

of total precipitation amount.

References

1 - Smodlaka, N., 1994, Outlines for a proposal of the Croatian monitoring

programme, Report of the consultation meeting on the 

evaluation of the

Croatian monitoring programme, UNEP (OCA)/ MED WG. 80/2., Anex

VIII, 1994.

2 - Fisher, D. C. and M. Oppenheimer, 1991, Atmospheric nitrogen deposition

at the Chesapeake Bay estuary.Ambio 20: 102-108.

3 - Hinga, K. R., A. A. Keller and C. A. Oviatt, 1991, Atmospheric deposition

and nitrogen inputs to coastal waters.Ambio 20: 256-260.

4 - Scudlark, J. R. and T. M. Church, 1993, Atmospheric input of inorganic

nitrogen to Delaware Bay Estuaries,Vol. 16, No. 4: 747-759. 

5 - EMEP/MSC-W Report 1/95, 1/97, 1/99.

6 - EMEP Report 1/99, Transboundary Acid Deposition in Europe, Edited by

Tarrason, L.and J. Schaug, July 1999, 246 pp.

7 - Draxler, R.R., G.D. Hess, 1997, Description of the HYSPLIT modeling

system, NOAA Technical Memorandum ERL AARL-224.

8 - Stunder, B., 1996, An assessment of the quality of forecast trajectories,

Jour.Appl. Met.,Vol. 35, 1319-1331.

9 - Bajic, A., 1998/99, Atmospheric transport to the GAW regional station

Zavizan and related precipitation chemistry,Croatian Met. Jour.,Vol. 33, Cro.

Met. Soc., Zagreb, (in print)

10 - Tudor, M., 2000, Atmospheric transport to Croatia (B.Sc. thesis, in

Croatian), University of Zagreb, 53 pp.

11 - Semb, A. et al., 1998, Pilot measurements of nitrogen containing species

in air, EMEP/CCC-Report 5/98, NILU, Norway, 58 pp.

ATMOSPHERIC INPUT OF INORGANIC NITROGEN TOTHE ADRIATIC SEA

Vesna Duricic

Meteorological and Hydrological Service of Croatia, Zagreb, Croatia-Vesna.Djuricic@cirus.dhz.hr

Abstract

In order to study atmospheric transport of pollution to the Croatian Adriatic coast, cluster analyses of isenthropic backward trajectories,

together with mean pH and nitrogen compounds precipitation concentration and wet deposition, for one-year period were calculated. In

that particular year west ?ow was predominant. Adriatic coast is under the combined in?uence of local, regional and long distant pollu-

tion sources. The in?uence of local and regional pollution sources prevail on average, but the in?uence of long distant sources can not be

neglected.

Keywords: Adriatic Sea, eutrophication, trajectory analyses.

Fig 1. Cluster mean trajectories in days with precipitation to the nor-

thern, mid and southern Adriatic coast, in the period October 1998 –

September 1999 (number at the end of cluster-mean trajectory indicates

Northern Adriatic

Mid - Adriatic

shortshort

ClustershortSWSWNW

l

NWNNW

vl

NESWNW

l

NWNW

vl

W

N

31282212561022929112641

S RR (mm)428.3500.9223.9157.354.113.638.63.8108.8227.6127.3293.215.80.4

pHvw5.394.985.475.415.336.706.106.106.46.36.15.76.77.8

(NO

3-

-N)vw0.861.060.680.750.70(2.2)0.79(1.4)0.940.850.720.740.70/

(NH

4+

-N)vw0.910.670.870.610.48(2.2)0.81(1.2)0.480.570.730.400.54/

Dep. NO

3

(g/m

2

)0.370.530.150.120.040.030.030.0050.100.190.090.220.01/

Dep. NH

4

(g/m

2

)0.390.330.200.100.030.030.030.0040.050.130.090.120.01/

Southern Adriatic

Clustershort NWshort SEE

l

WSWNWNW

l

NW-N

vl

N

1517173136783

S RR (mm)143.9164.6203.934.2151.5107.458.355.415.3

pHvw6.066.235.765.855.746.505.976.386.38

(NO

3-

-N)vw1.280.950.41(0.4)0.750.921.070.761.51

(NH

4+

-N)vw3.790.820.47(0.2)0.661.121.660.421.12

Dep. NO

3

(g/m

2

)0.1840.1560.0840.0140.1140.0990.0620.0420.023

Dep. NH

4

(g/m

2

)0.5450.1350.0960.0060.0990.1200.0970.0230.018

Table 1. Characteristics of wet deposition in different trajectory clusters on the

Adriatic coast, for the period Oct. 1998. to Sept. 1999. (N = number of trajecto-

ries;

S

RR = total precipitation amount in cluster (mm); pH

vw

= prec. volume-

weighted average pH; (NO

3-

-N)

vw

= prec. volume-weighted nitrate concentration

(mg/l); (NH

4+

-N)

vw

= prec. volume-weighted ammonium concentration (mg/l);

Dep.NO

3

= nitrogen wet deposition from nitrates (g/m

2

); Dep. NH

4

= nitrogen wet