Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2013 номер 6

Выполнены первые модельные оценки распространения антропогенной сажи, или черного элементного углерода (black carbon – ВС), в атмосфере от городов и регионов России в район Ненецкого заповедника, расположенного в дельте р. Печора на юго-восточном побережье Баренцева моря. Анализ пространственного поступления воздушных масс в район заповедника основан на 10-летних (2001–2010) массивах ежедневных траекторий для января, апреля, июля и октября (модель HYSPLIT4 на базе данных реанализа метеорологической информации на сайте http://www.arl.noaa.gov/ready). Рассчитаны и приведены на картах средние распределения функции потенциальных источников для разных месяцев, ранжирующие окружающие территории по эффективности переноса от них сажи на субмикронном аэрозоле в район заповедника. Эти результаты могут быть использованы для анализа влияния как уже существующих, так и новых проектируемых точечных источников сажи (отдельных городов и производственных комплексов), а также протяженных источников сажи (пожаров) на ее содержание в удаленных районах Восточно-Европейской Арктики. Получены оценки концентрации антропогенной сажи в воздухе и в осадках, а также ее потоков на поверхность, которые разумно соответствуют немногочисленным литературным данным измерений и других модельных расчетов. Обсуждаются основные проблемы, связанные с моделированием рассматриваемых процессов, и приводится краткий обзор последних экспериментальных и модельных исследований содержания ВС в воздухе и на поверхности в Российской Арктике.

На основе региональной модели «Северный Ледовитый океан (СЛО) – Северная Атлантика», разработанной в ИВМиМГ СО РАН, проведены расчеты по моделированию состояния водных масс СЛО на период с 1948 по 2010 г. Анализ термохалинных характеристик Восточно-Сибирского шельфа показал наличие положительного тренда придонной температуры в результатах расчета, что соответствует данным измерений. В предположении увеличения газовой проницаемости многолетних мерзлых донных осадков, как следствия климатических изменений, были проведены численные эксперименты по поступлению растворенного метана в воды шельфа из донных резервуаров в виде диффузионных потоков. Из анализа результатов модельных экспериментов следует, что суммарная эмиссия метана на шельфе морей Восточной Арктики за период 2002–2010 гг. может составить от 16 до 54 кт/год.

Представлены результаты исследований динамики термодинамического состояния тропосферы, полученные в 2012 г. с помощью микроволнового многоканального измерительного комплекса «Микрорадком». В состав комплекса входят 4 СВЧ-радиометра с частотами 53–58 (многоканальный), 56,6 (сканирующий), 22,235 и 37 ГГц, радиолокационный измеритель интенсивности жидких осадков и видеосистема наблюдения за облачностью. Комплекс обеспечивает измерение профилей температуры атмосферы в диапазоне высот 0–10 км с детализацией в пограничном слое (0–1,5 км), общего содержания водяного пара в столбе атмосферы и водозапаса облаков. Измерения проводились в г. Долгопрудный Московской области в период с 1 марта по 31 декабря 2012 г. Приведены примеры наиболее интересных с точки зрения физики облаков результатов измерений, а также данные сравнений результатов дистанционных измерений профилей температуры и влагозапаса атмосферы с данными радиозондирования.

Рассматриваются результаты исследования ионного состава и кислотности атмосферных осадков на сельских станциях сети EAНET – Листвянка (Иркутская область) и Приморская (Приморский край) за период 2005–2011 гг. Исследования показали, что атмосферные осадки на станции Листвянка имеют в среднем меньшую минерализацию, но более закислены, чем на станции Приморская. За наблюдаемый период в осадках ст. Листвянка произошел рост минерализации и рН, на ст. Приморская – снижение. В формировании кислотности осадков на обеих станциях все более увеличивается вклад нитратов, концентрации которых за наблюдаемый период выросли. Для определения влияния внешних источников на формирование состава осадков проведены расчеты на модели HYSPLIT. Анализ обратных траекторий движения воздушных масс показал, что в 2011 г. наиболее низкие значения рН в осадках на ст. Приморская отмечались при выходе юго-западных циклонов с территории Китая и Кореи. В Листвянке их повышенная кислотность наблюдалась при перемещении воздушных масс с северо-запада, когда осадки формировались над промышленными районами Восточной Сибири.

Представлены результаты исследований компонентного состава аэрозолей в атмосфере Монголии, полученные в ходе российско-монгольской экспедиции в 2011 г. Выявлено, что в зимний период в Южной Гоби (Ханбогд и Даланзадгад) химический состав аэрозолей определяется выбросами, связанными с горнодобывающей промышленностью в регионе. Обнаружено, что в Сайншанде, где отсутствуют крупные источники антропогенных выбросов, основную роль в формировании аэрозолей играет дальний перенос загрязняющих примесей со стороны Китая. Сравнительный анализ аэрозолей показал, что компонентный состав аэрозольных частиц в Улан-Баторе имеет значительное сходство с аэрозолями в Пекине в зимнее время.

Предложена двухпараметрическая модель, позволяющая восстанавливать коэффициенты аэрозольного ослабления излучения в видимом диапазоне длин волн на протяженной приземной трассе по небольшому числу параметров, полученных в локальном объеме воздуха. Входными параметрами модели служат коэффициент направленного аэрозольного рассеяния под углом 45° на длине волны 0,52 мкм и массовая концентрация микрокристаллического углерода в атмосферном воздухе. Получена оценка спектральной зависимости альбедо однократного рассеяния в диапазоне длин волн 0,45–3,9 мкм.

Представлена динамика основных химических компонентов аэрозольной фазы в период задымленности атмосферы в г. Новосибирске и его пригороде от лесных пожаров Томской области и Красноярского края. По сравнению с наблюдениями в тех же пунктах в 2010 и 2011 гг. в задымленные периоды 2012 г. зафиксирован существенный рост массовой концентрации субмикронной фракции атмосферного аэрозоля (АА). Это увеличение связано с высоким содержанием органического вещества в атмосфере и сопровождается повышенной кислотностью и более высокой концентрацией ионов калия K⁺ и формиата HCOO^– при отсутствии изменений в элементном составе АА.

Техногенное геохимическое преобразование атмосферного воздуха урбанизированных территорий – один из актуальных вопросов современной экологии. Наиболее чутким, доступным и достоверным индикатором уровня загрязнения атмосферного воздуха и площади распространения потоков загрязняющих веществ в условиях города является снеговой покров.

Приводятся результаты статистического анализа данных 12-летних измерений концентраций 10 ионов (NO₂^–, HCO₃^–, SO₄^2–, NO₃^–, CL^–, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и NH₄⁺) в атмосферных осадках Южного Прибайкалья. Отмечены их сильные суточные вариации, достигающие в отдельных случаях двух порядков. Результаты вычисления сглаженных средних величин четко указывают на существование сезонного хода концентраций всех вышеперечисленных ионов: их содержание в зимних осадках в 2–3 раза превышает таковое в летних. В большинстве случаев отмечен нормальный логарифмический вид функции распределения концентраций по числу проб. Констатирован факт единого распределения ионов по концентрациям для станций с сильно разнящимися физико-географическими условиями: в г. Иркутске, в пос. Листвянка на берегу Байкала и на высокогорной обсерватории Монды с высотой 2005 м над у.м. Приводятся табличные данные среднегеометрических концентраций ионов и соответствующие дисперсии.

По данным наблюдений тропосферного содержания диоксида азота (NO₂) спутниковым прибором OMI проведен анализ изменений NO₂ по дням недели над крупнейшими мировыми городскими и промышленными агломерациями, включая г. Москву. С привлечением теста Крускала–Уоллиса получены оценки статистической значимости внутринедельных различий NO₂. Над всеми рассматриваемыми территориями содержание NO₂ в тропосфере в рабочие дни выше, чем в выходные дни, при этом размах значимых недельных сигналов существенно различается, варьируя в диапазоне от 14 (Каир, Джакарта) до 64% (Лос-Анджелес). Внутринедельные различия NO₂ над густонаселенными Шанхаем и Дели статистически не значимы и не превышают 7%. Более подробно исследована недельная цикличность содержания NO₂ в тропосфере над Московской агломерацией. Проведен анализ изменений по дням недели пространственного распределения NO₂ в Московском регионе. Проведено сопоставление недельных сигналов NO₂ в спутниковых и наземных данных, выявлено их согласие. Анализируются изменения суточного хода концентрации NO₂ в приземном воздухе по дням недели в летний и зимний периоды.

Предложен способ определения общего балла облачности по цветным панорамным изображениям всего небосвода путем анализа цветовых составляющих каждой точки изображения с использованием RGB-модели синтеза цвета. Точке исходного изображения присваивается значение «синева неба», если значение ее синей составляющей больше значения и красной и зеленой составляющих. И наоборот, значение «не синева неба» присваивается тем точкам, у которых значение синей составляющей ниже, чем значение или красной или зеленой составляющих. Общий балл облачности определяется как относительное количество точек изображения, которым присвоено значение «не синева неба». Проведено сравнение значений общего балла облачности, полученных визуальным способом по данным метеообсерватории ИМКЭС СО РАН и с помощью программы «Синева», реализующей предлагаемый способ.

Исследована седиментация пыльцевых частиц кукурузы, пихты сибирской, клена ясенелистного, ореха маньчжурского, облепихи крушиновидной, дуба черешчатого. Показано, что при распылении пыльцы данных шести видов растений образуется значительное количество агломератов из 2 или большего числа зерен, на долю которых приходится от 33,3 до 44,8% образующихся частиц, при этом в состав данных агломератов входит от 60,4 до 72,3% распыленной пыльцы. Определена скорость седиментации агломератов, в состав которых входит от 1 до 6 зерен пыльцы. Установлена зависимость скорости седиментации агломерата от числа входящих в него пыльцевых зерен.

В 2006–2010 гг. в рамках 52–56-й Российских антарктических экспедиций по маршруту следования НЭС «Академик Федоров» проводились детальные измерения микрофизических и химических параметров аэрозоля наряду с подробными измерениями метеорологических характеристик и параметров верхнего навигационного слоя океана. Анализируются широтное распределение и межгодовая изменчивость интегральных аэрозольных параметров: счетной N_a, массовой M_a концентраций аэрозоля и массовой концентрации поглощающего аэрозоля (сажи) M_вс, химического состава растворимой фракции приводного аэрозоля в связи с изменчивостью гидрометеорологических параметров на трансатлантическом разрезе, выполненном в 2006–2010 гг.

Дана оценка экологических рисков аварийных разливов нефти с использованием спутниковых данных. Представлено применение данных со спутников TERRA и Landsat с 1999 по 2007 г. Использованы архивы тематических продуктов TERRA/MODIS (MOD11A1, MOD13Q1) и космических снимков Landsat. Разработан подход с использованием MOD11A1 и архивных погодных данных оценки вероятности атмосферной коррозии нефтепроводов. Приведены графики средних значений NDVI за 2000, 2001, 2007 гг. на механически нарушенных и нефтезагрязненных территориях. Рассчитаны коэффициенты корреляции между данными MOD13Q1 на нефтяных месторождениях и показателями погодных условий.