Том 26, номер 07, статья № 6

Насртдинов И. М., Журавлева Т. Б., Сакерин С. М. Оценки радиационного форсинга аэрозоля для трех районов Мирового океана. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 07. С. 572-578.    PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Представлены результаты численного моделирования радиационного форсинга аэрозоля для трех районов Мирового океана: прибрежной зоны Антарктиды, Японского моря и "Моря мрака". При моделировании радиационного воздействия аэрозоля для отдельных районов океана использовались результаты судовых измерений аэрозольной оптической толщи и влагосодержания атмосферы. Данные об альбедо однократного рассеяния и факторе асимметрии индикатрисы представлены по модельным (прибрежная зона Антарктиды - модель OPAC) и многолетним наблюдениям на фотометрических станциях AERONET (Японское море - ст. Noto и Море мрака - ст. Cape Verde). Расчеты показали, что выхолаживающий эффект аэрозоля над Японским морем/Морем мрака на границах атмосферы увеличивается примерно на порядок по сравнению с чистой атмосферой вблизи Антарктиды. При этом среднесуточные значения радиационного форсинга аэрозоля изменяются следующим образом: на уровне подстилающей поверхности от -2,3 (Антарктика) до -30,3/-32,6 Вт/м2 (Японское море/Море мрака), на уровне верхней границы атмосферы от -1,9 до -16,1/-18 Вт/м2. Полученные оценки находятся в удовлетворительном согласии с результатами других авторов.

Ключевые слова:

аэрозоль, радиационный форсинг аэрозоля над океаном, численное моделирование

Список литературы:

1. Кондратьев К.Я. Аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы. 2. Прямое и косвенное воздействие на климат // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 4. С. 301-320.
2. Кондратьев К.Я. Аэрозоль и климат: современное состояние и перспективы разработок. 3. Аэрозольное радиационное возмущающее воздействие // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 7. С. 565-575.
3. Haywood J., Boucher O. Estimates of the direct and indirect radiative forcing due to tropospheric aerosols: A review // Rev. Geophys. 2000. V. 38, N 4. P. 513-543.
4. Zhou M., Yu H., Dickinson R., Dubovik O., Holben B. A normalized description of the direct effect of key aerosol types on solar radiation as estimated from AERONET aerosols and MODIS albedo // Geophys. Res. 2005. V. 110. D19202. doi: 10.1029/2005JD005909.
5. Yu H., Kaufman Y., Chin M., Feingold G., Remer L., Anderson T., Balkanski Y., Bellouin N., Boucher O., Christopher S., DeCola P., Kahn R., Koch D., Loeb N., Reddy M., Schulz M., Takemura T., Zhou M. A review of measurement-based assessments of the aerosol direct radiative effect and forcing // Atmos. Chem. Phys. 2006. N 6. P. 613-666.
6. Collins W.D., Rasch Ph.J., Eaton B.E., Fillmore D.W., Kiehl J.T., Beck C.T., Zender Ch.S. Simulation of aerosol distributions and radiative forcing for INDOEX: Regional climate impacts // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 19. 8028. doi: 10.1029/2000JD000032. P. INX2 27-1-INX2 27-19.
7. Бартенева О.Д., Никитинская Н.И., Сакунов Г.Г., Веселова Л.К. Прозрачность толщи атмосферы в видимой и ближней ИК-области спектра. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 224 с.
8. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Smirnov A.V., Holben B.N. Aerosol optical depth of the atmosphere over ocean in the wavelength range 0.37-4 m // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29, N 9. doi: 10.1080/01431160701767492. P. 2519-2547.
9. Smirnov A., Holben B.N., Kaufman Y.J., Dubovik O., Eck T.F., Slutsker I., Pietras C., Halthore R.N. Optical Properties of Atmospheric Aerosol in Maritime Environments // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. Part 1. P. 501-523.
10. Smirnov A., Holben B.N., Slutsker I., Giles D., McClain C.R., Eck T.F., Sakerin S.M., Macke А., Croot P., Zibordi G., Quinn P., Sciare J., Kinne S., Harvey M., Smyth T., Piketh S., Zielinski T., Proshutinsky A., Goes J., Seigel D.A., Larouche P., Radionov V.F., Goloub P., Krishnamoorthy K., Matarrese R., Robertson L., Jourdin F. Maritime Aerosol Network as a component of Aerosol Robotic Network // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. D06204. doi: 10.1029/2008JD011257.
11. Smirnov A., Holben B.N., Giles D.M., Slutsker I., O'Neill N.T., Eck T.F., Macke A., Croot P., Courcoux Y., Sakerin S.M., Smyth T.J., Zielinski T., Zibordi G., Goes J.I., Harvey M., Quinn P.K., Nelson N.B., Radionov V.F., Duarte C.M., Losno R., Sciare J., Voss K., Kinne S., Nalli N.R., Joseph E., Krishna Moorthy K., Covert D., Gulev S.K., Milinevsky G., Larouche P., Belanger S., Horne E., Chin M., Remer L.A., Kahn R.A., Reid J.S., Schulz M., Heald C.L., Zhang J., Lapina K., Kleidman R.G., Griesfeller J., Gaitley B.J., Tan Q., Diehl T.L. Maritime Aerosol Network as a component of AERONET - first results and comparison with global aerosol models and satellite retrievals // Atmos. Measur. Techn. 2011. N 4. P. 583-597.
12. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Пространственное распределение аэрозольной компоненты прозрачности атмосферы над Атлантическим океаном // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 2. С. 99-104.
13. Sakerin S.M., Kabanov D.M. Spatial inhomogeneities and the spectral behavior of atmospheric aerosol optical depth over the Atlantic Ocean // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. Part 1. P. 484-500.
14. Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Прозрачность атмосферы над Атлантическим океаном. Ч. 1. Пространственные неоднородности прозрачности // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 8. С. 709-715.
15. Сакерин С.М., Павлов А.Н., Букин О.А., Кабанов Д.М., Корниенко Г.И., Полькин В.В., Столярчук С.Ю., Турчинович Ю.С., Шмирко К.А. Результаты комплексного аэрозольного эксперимента в переходной зоне "материк-океан" (Приморье и Японское море). Часть 1. Вариации аэрозольной оптической толщи атмосферы и вертикальные профили // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. С. 691-699.
16. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Tanre D., Buis J.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakadjima T., Lavenu F., Jankowiak I., Smirnov A. AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1-16.
17. Dubovik O.T., King M. A flexible inversion algorithm for retrieval aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105, N 16. P. 20673-20696.
18. Hignett P., Taylor J.P., Francis P.N., Glew M.D. Comparison of observed and modeled direct aerosol forcing during TARFOX // J. Geophys. Res. D. 1999. V. 104, N 2. P. 2279-2287.
19. Russel P.B., Livingston J.M., Hignett P., Kinne S., Wong J., Chien A., Bergstrom R., Durkee P., Hobbs P.V. Aerosol-induced radiative flux changes off the United States mid-Atlantic coast: comparison of values calculated from sun photometer and in situ data with those measured by airborne pyranometer // J. Geophys. Res. D. 1999. V. 104, N 2. P. 2289-2307.
20. Podgorny I.A., Conant W., Ramanathan V., Satheesh K. Aerosol modulation of atmospheric and surface solar heating over the tropical Indian Ocean // Tellus B. 2000. V. 3, N 52. P. 947-958.
21. Eck T.F., Holben B.N., Dubovik O., Smirnov A., Slutsker I., Lobert J.M., Ramanathan V. Column-integrated aerosol optical properties over Maldives during the northeast monsoon for 1998-2000 // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106, N 22. P. 28555-28566.
22. Tanre D., Haywood J., Pelon J., Leon J.F., Chatenet B., Formenti P., Francis P., Goloub P., Highwood E.J., Myhre G. Measurement and modeling of the Saharan dust radiative impact: Overview of the Saharan Dust Experiment (SHADE) // J. Geophys. Res. D. 2003. V. 108, N 18. 8574. doi: 10.1029/2002JD003273.
23. Bates T.S., Huebert B.J., Gras J.L., Griffiths F.B., Durkee P.A. International Global Atmospheric Chemistry (IGAC) Project's First Aerosol Characterization Experiment (ACE 1): Overview // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 13. P. 16297-16318.
24. Huebert B.T., Bates T., Russell P.B., Shi G.Y., Kim Y.J., Kawamura K., Carmichael G., Nakajima T. An overview of ACE-Asia: Strategies for quantifying the relationships between Asian aerosols and their climatic impacts // J. Geophys. Res. D. 2003. V. 108, N 23. 8633. doi: 10.1029/2003JD003550.
25. Yu H., Dickinson R.E., Chin M., Kaufman Y.J., Zhou M., Zhou L., Tian Y., Dubovik O., Holben B.N. The direct radiative effect of aerosols as determined from a combination of MODIS retrievals and GOCART simulations // J. Geophys. Res. D. 2004. V. 109, N 3. doi: 10.1029/2003JD003914.
26. Jin Z., Stamnes K. Radiative transfer in nonuniformly refracting layered media: atmosphere-ocean system // Appl. Opt. 1994. V. 33, N 3. P. 431-442.
27. Jin Z., Charlock T.P., Rutledge K. Analysis of broadband solar radiation and albedo over the ocean surface at COVE // J. Atmos. Oceanic Technol. 2002. V. 19, N 10. P. 1585-1601.
28. Kim S.W., Yoon S.C., Kim J., Kim S.Y. Seasonal and monthly variations of columnar aerosol optical properties over east Asia determined from multi-year MODIS, LIDAR and AERONET Sun/sky radiometer measurements // Atmos. Environ. 2007. V. 41, N 8. P. 1634-1651.
29. Кондратьев К.Я., Григорьев Ал.А., Покровский О.М., Шалина Е.В. Космическое дистанционное зондирование атмосферного аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 216 с.
30. Tomasi C., Vitale V., Lupi A., Carmine C.D., Campanelli M., Herber A., Treffeisen R., Stone R.S., Andrews E., Sharma S., Radionov V., von Hoyningen-Huene W., Stebel K., Hansen G.H., Myhre C.L., Wehrli C., Aaltonen V., Lihavainen H., Virkkula A., Hillamo R., Strom J., Toledano C., Cachorro V.E., Ortiz P., de Frutos A.M., Blindheim S., Frioud M., Gausa M., Zielinski T., Petelski T., Yamanouchi T. Aerosols in polar regions: A historical overview based on optical depth and in situ observations // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D16205. doi: 10.1029/2007JD008432.
31. Tomasi C., Lupi A., Mazzola M., Stone R.S., Dutton E.G., Herber A., Radionov V.F., Holblen B.N., Sorokin M.G., Sakerin S.M., Terpugova S.A., Sobolewski P.S., Lanconelli C., Petkov B.H., Busetto M., Vitale V. An update on polar aerosol optical properties using POLAR-AOD and other measurements performed during the International Polar Year // Atmos. Environ. 2012. V. 52. 10.1016/j.atmosenv.2012.02.055. P. 29-47.
32. Радионов В.Ф., Русина Е.Н., Сакерин С.М., Сибир Е.Е., Смирнов А.В. Составляющие радиационного режима атмосферы и аэрозольно-оптические параметры в Антарктике в период МПГ на фоне их многолетней изменчивости // Метеорологические и геофизические исследования / Под ред. Г.В. Алексеева. М.: Paulsen, 2011. С. 158-169.
33. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Радионов В.Ф., Slutsker I.A., Smirnov A.V., Терпугова С.А., Holben B.N. О результатах исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы во время кругосветной экспедиции вокруг Антарктиды (53-я РАЭ) // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 12. С. 1032-1037.
34. Cакерин С.М., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Тихомиров А.Б., Власов Н.И., Радионов В.Ф., Смирнов А.В., Холбен Б.Н., Слуцкер И.А., Голобокова Л.П. Результаты исследований характеристик аэрозоля в 52-й РАЭ // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 77. С. 67-75.
35. Gadhavi H., Jayaraman A. Aerosol characteristics and aerosol radiative forcing over Maitri, Antarctica // Current Science. 2004. V. 86, N 2. P. 296-304.
36. Hess M., Koepke P., Schult I. Optical properties of aerosols and clouds: The software package OPAC // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1998. V. 79, N 5. P. 831-844.
37. Насртдинов И.М., Журавлева Т.Б., Сакерин С.М., Бедарева Т.В., Кабанов Д.М., Чеснокова Т.Ю. Сравнение измеренных и модельных потоков солнечной радиации на уровне подстилающей поверхности в безоблачной атмосфере // Сб. докл. XVIII Междунар. симпоз. "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы". Иркутск, 2-6 июля 2012. Томск: ИОА СО РАН, CD-ROM. С. 128-131.
38. Сакерин С.М., Андреев С.Ю., Бедарева Т.В., Кабанов Д.М. Особенности пространственного распределения аэрозольной оптической толщи атмосферы в азиатской части России // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 484-490.
39. Сакерин С.М., Андреев С.Ю., Бедарева Т.В., Кабанов Д.М., Корниенко Г.И., Holben B., Smirnov А. Аэрозольная оптическая толща атмосферы в Дальневосточном Приморье по данным спутниковых и наземных наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 8. С. 654-660.
40. Kim K.Y., Kim Y.J., Oh S.J. Visibility impairment during yellow sand periods in the urban atmosphere of Kwangju, Korea // Atmos. Environ. 2001. V. 35, N 30. P. 5157-5167.
41. Dubovik O., Holben B., Eck T.F., Smirnov A., Kaufman Y.J., King M.D., Tanre D., Slutsker I. Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. P. 590-608.
42. Hook S.J. ASTER Spectral Library: Johns Hopkins University (JHU) spectral library; Jet Propulsion Laboratory (JPL) spectral library; The United States Geological Survey (USGS-Reston) spectral library. 1998. Dedicated CD-ROM. Version 1.2 (см. также http://speclib.jpl.nasa.gov).
43. Журавлева Т.Б. Моделирование переноса солнечного излучения в различных атмосферных условиях. Часть 1. Детерминированная атмосфера // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 2. С. 99-114.
44. Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Фирсов К.М. Моделирование прямого радиационного форсинга аэрозоля для типичных летних условий Сибири. Часть 1. Метод расчета и выбор входных параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. С. 163-172.
45. Seinfeld J.H., Carmichael G.R., Arimoto R., Conant W.C., Brechtel F.J., Bates T.S., Cahill T.A., Clarke A.D., Doherty S.J., Flatau P.J., Huebert B.J., Kim J., Markowicz K.M., Quinn P.K., Russell L.M., Russell P.B., Shimizu A., Shinozuka Y., Song C.H., Tang Y., Uno I., Vogelmann A.M., Weber R.J., Woo J., Zhang X.Y. ACE-ASIA: Regional Climatic and Atmospheric Chemical Effects of Asian Dust and Pollution // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2004. V. 85, N 3. P. 367-380.
46. Myhre G., Bellouin N., Bergle T.F., Berntsen T.K., Boucher O., Grini A., Isaksen I.S.A., Johnsrud M., Mishchenko M.I., Stordal F., Tanre D. Comparison of the radiative properties and direct radiative effect of aerosols from a global aerosol model and remote sensing data over ocean // Tellus B. 2007. V. 59, N 1. P. 115-129.