Том 30, номер 11, статья № 10

Белан Б.Д., Савкин Д.Е., Толмачев Г.Н. Зависимость образования озона в приземном слое от температуры воздуха. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 11. С. 971–979.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

По данным измерений в фоновом районе исследуется зависимость скорости образования в атмосфере озона от температуры воздуха. Для установления вида этой зависимости применяется метод, основанный на сопоставлении изменения концентрации озона при прохождении через пункт измерений волн тепла и холода. Такой подход позволил впервые получить не качественную, а количественную зависимость. Ее коэффициенты определяются как температурой воздуха, так и начальной концентрацией озона. Так, в минимуме приземной концентрации озона в многолетнем ходе (1999 г.) при температуре 30 °С изменению ее на 1 °С соответствует прирост концентрации 5 мкг/м3. В максимуме концентрации (2001 г.) при той же температуре прирост составляет почти 25 мкг/м3 на 1 °С. Для промежуточных периодов (1997 и 2010 гг.) эта величина имеет значение порядка 14 мкг/м3 на 1 °С. Анализ показывает, что квадратичный характер данной зависимости обусловлен нелинейным ростом констант реакций и квадратичным ростом выделения углеводородов растительностью при увеличении температуры воздуха.

Ключевые слова:

атмосфера, воздух, зависимость, озон, приземный слой, температура

Список литературы:

1. Monks P.S, Archibald A.T., Colette A., Cooper O., Coyle M., Derwent R., Fowler D., Granier C., Law K.S., Mills G.E., Stevenson D.S., Tarasova O., Thouret V., von Schneidemesser E., Sommariva R., Wild O., Williams M.L. Tropospheric ozone and its precursors from the urban to the global scale from air quality to short-lived climate forcer // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 15. P. 8889–8973.
2. Pavón-Domínguez P., Jiménez-Hornero F.J., Gutiérrez de Ravé E. Proposal for estimating ground-level ozone concentrations at urban areas based on multivariate statistical methods // Atmos. Environ. 2014. V. 90. P. 59–70.
3. Pao-Wen Grace Liu, Jiun-Horng Tsai, Hsin-Chih Lai, Der-Min Tsai, Li-Wei Li. Establishing multiple regression models for ozone sensitivity analysis to temperature variation in Taiwan // Atmos. Environ. 2013. V. 79. P. 225–235.
4. Otero N., Sillmann J., Schnell J.L., Rust H.W., Butler T. Synoptic and meteorological drivers of extreme ozone concentrations over Europe // Environ. Res. Lett. 2016. V. 11. Р. 024005.
5. Gvozdić V., Kovač-Andrić E., Brana J. Influence of meteorological factors NO2, SO2, CO and PM10 on the concentration of O3 in the urban atmosphere of Eastern Croatia // Environ. Model. Assess. 2011. V. 16, N 5. P. 491–501.
6. Silva A.A., Tomaz L.M. Surface ozone concentrations and local cloud cover at an urban, tropical site in the Southern Hemisphere // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2013. V. 105–106. P. 54–60.
7. Monache L.D., Hacher J.P., Zhou Y., Deng X., Stull R.B. Probabilistic aspect of meteorological and ozone regional ensemble forecasts // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D24307. DOI: 10.1029/2005JD006917.
8. Krupa S., Nosal M., Ferdinand J.A., Stevenson R.E., Skelly J.M. A multi-variate stratistical model integrating passive sampler and meteorology data to predict the frequency distribution of hourly ambient ozone (O3) concentrations // Environ. Pollut. 2003. V. 124, N 1. P. 173–178.
9. Blond N., Vautard R. Three-dimensional ozone analyses and their use for short-term ozone forecast // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. D17303. DOI: 10.1029/2004JD004515.
10. Monache L.D., Nipen T., Deng X., Zhou Y., Stull R. Ozone ensemble forecasts: 2. A Kalman Filter Predictor bias correction // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. P. D05308. DOI: 10.1029/2005JD006311.
11. Chelani A.B. Prediction of daily maximum ground ozone concentration using support vector machine // Environ. Monit. Assess. 2010. V. 162, N 1–4. P. 169–176.
12. Brunelli U., Piazza V., Pignato L., Sorbello F., Vitabile S. Two-days ahead prediction Palermo, Italy // Atmos. Environ. 2007. V. 41, N 14. P. 2967–2995.
13. Cobourn W.G. Accuracy and reliability of an automated air quality forecast system for ozone in seven Kentucky metropolitan area // Atmos. Environ. 2007. V. 41, N 28. P. 5863–5875.
14. Звягинцев А.М., Крученицкий Г.М. Об эмпирической модели приземной концентрации озона вблизи Москвы (г. Долгопрудный) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1996. Т. 32, № 1. С. 96–100.
15. Звягинцев А.М., Крученицкий Г.М. Приземная концентрация озона в окрестностях Москвы в 1991–1999 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 2. С. 175–178.
16. Шалыгина И.Ю., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Лезина Е.А., Звягинцев А.М. О прогнозировании приземного озона в большом городе (на примере Москвы) // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 7. С. 651–658.
17. Звягинцев А.М. Статистическое прогнозирование концентрации приземного озона в г. Москва // Метеорол. и гидрол. 2008. № 8. С. 49–59.
18. Звягинцев А.М., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Какаджанова Г.Б., Кузнецова И.Н., Тарасова О.А., Шалыгина И.Ю. Статистическое моделирование максимальных суточных концентраций приземного озона // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 2. С. 127–135; Zvyagintsev А.М., Bеlikov I.B., Еlаnskii N.F., Kаkаdzhanova G.B., Kuznetsova I.N., Таrаsоvа О.А., Shаlygina I.Yu. Statistical modeling of daily maximum surface ozone concentrations // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 4. P. 284–292.
19. Антохин П.Н., Белан Б.Д., Савкин Д.Е., Толмачев Г.Н. Сравнение различных методов статистического прогнозирования суточной динамики приземной концентрации озона // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 12. С. 1082–1089.
20. Заяханов А.С., Жамсуева Г.С., Цыдыпов В.В., Бальжанов Т.С. Результаты мониторинга приземного озона в атмосфере г. Улан-Удэ // Метеорол. и гидрол. 2013. № 12. С. 76–84.
21. Jasaitis D., Vasiliauskien V., Chadyšien R., Peciuliene M. Surface ozone concentration and its relationship with UV radiation, meteorological parameters and Radon on the eastern coast of the Baltic Sea // Atmosphere. 2016. V. 7, N 27. DOI: 10.3390/atmos7020027.
22. Toh Y.Y., Lim S.F., von Glasow R. The influence of meteorological factors and biomass burning on surface ozone concentrations at Tanah Rata, Malaysia // Atmos. Environ. 2013. V. 70. P. 435–446.
23. Yerramsetti V.S., Navlur N.G., Rapolu V., Dhulipala N.S.K.C., Sinha P.R., Srinavasan S., Anupoju G.R. Role of nitrogen oxides, black carbon, and meteorological parameters on the variation of surface ozone levels at a tropical urban site – Hyderabad, India // CLEAN: Soil, Air, Water. 2013. V. 41, N 3. P. 215–225.
24. Тереб Н.В., Милехин Л.И., Милехин В.Л., Гниломедов В.Д., Нечаев Д.Р., Кулижникова Л.К., Широтов В.В. Содержание приземного озона в условиях аномального лета 2010 г. по измерениям в г. Обнинск // Метеорол. и гидрол. 2013. № 5. С. 14–25.
25. Zlatev Z. Impact of future climatic changes on high ozone levels in European suburban areas // Clim. Change. 2010. V. 101, N 3–4. P. 447–483.
26. Isaksen I.S.A., Berntsen T.K., Dalsøren S.B., Eleftheratos K., Orsolini Y., Rognerud B., Stordal F., Søvde O.A., Zerefos C., Holmes C.D. Atmospheric ozone and methane in a changing climate // Atmosphere. 2014. V. 5, N 3. P. 518–535.
27. Звягинцев А.М., Блюм О.Б., Глазкова А.А., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Миллер Е.А., Миляев В.А., Попиков А.П., Семутникова Е.Г., Тарасова О.А., Шалыгина И.Ю. Загрязнение воздуха на Европейской части России и Украине в условиях жаркого лета 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 757–766.
28. Dear K., Ranmuthugala G., Kjellström T., Skinner C., Hanigan I. Effects of temperature and ozone on daily mortality during the August 2003 heat wave in France // Arch. Environ. Occup. Health. 2005. V. 60, N 4. P. 205–212.
29. Ren C., Williams G.M., Morawska L., Mengersen K., Tong S. Ozone modifies associations between temperature and cardiovascular mortality: Analysis of the NMMAPS data // Occup. Environ. Med. 2008. V. 65. P. 255–260.
30. Melkonyan A., Wagner P. Ozone and its projection in regard to climate change // Atmos. Environ. 2013. V. 67. P. 287–295.
31. Varotsos K.V., Tombrou M., Giannakopoulos C. Statistical estimations of the number of future ozone exceedances due to climate change in Europe // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 12. P. 6080–6099.
32. Cooper O.R., Gao R.-S., Tarasick D., Leblanc T., Sweeney C. Long-term ozone trends at rural ozone monitorring sites across the United States, 1990–2010 // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. D22307. DOI: 10.1029/2012JD018261.
33. Rasmussen D.J., Fiore A.M., Naik V., Horowitz L.W., McGinnis S.J., Schultz M.G. Surface ozone-temperature relationships in the eastern US: A monthly climatology for evaluating chemistry-climate models // Atmos. Environ. 2012. V. 47. P. 142–153.
34. Yadav R., Sahu L.K., Beig G., Jaaffrey S.N.A. Role of long-range transport and local meteorology in seasonal variation of surface ozone and its precursors at an urban site in India // Atmos. Res. 2016. V. 176–177. P. 96–107.
35. Shen L., Mickley L.J., Gilleland E. Impact of increa-sing heat waves on U.S. ozone episodes in the 2050s: Results from a multimodel analysis using extreme value theory // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43, N 8. P. 4017–4025.
36. Im U., Markakis K., Poupkou A., Melas D., Unal A., Gerasopoulos E., Daskalakis N., Kindap T., Kanakidou M. The impact of temperature changes on summer time ozone and its precursors in the Eastern Mediterranean // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 8. P. 3847–3864.
37. Gunthe S.S., Beig G., Sahu L.K. Study of relationship between daily maxima in ozone and temperature in an urban site in India // Curr. Sci. 2016. V. 110, N 10. P. 1994–1999.
38. Lee Y.C., Shindell D.T., Faluvegi G., Wenig M., Lam Y.F., Ning Z., Hao S., Lai C.S. Increase of ozone concentrations, its temperature sensitivity and the precursor factor in South China // Tellus B. 2014. V. 66. P. 23455. DOI: 10.3402/tellusb.v66.23455.
39. Munir S., Habeebullah T.M., Ropkins K., Seroji A.R. Modelling ozone-temperature slope under atypically high temperature in arid climatic conditions of Makkah, Saudi Arabia // Aerosol Air Qual. Res. 2015. V. 15, N 4. P. 1281–1290.
40. Atkinson R., Baulch D.L., Cok R.A., Crowley J.N., Hampson R.F., Hynes R.G., Jenkin M.E., Rossi M.J., Troe J. Evaluated kinetic and Photochemical data for atmocpheric chemistry; Volume 1–gas phase reactions of Ox, HOx, NOx and SOx species // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4, N 6. P. 1461–1738.
41. Исидоров В.А. Летучие выделения растений: состав, скорость эмиссии и экологическая роль. СПб.: Алга, 1994. 188 с.
42. Chih-Chung Chang, Jia-Lin Wang, Shih-Chun Candice Lung, Chih-Yuan Chang, Po-Ju Lee, Clock Chew, Wei-Cheng Liao, Wei-Nai Chen, Chang-Feng Ou-Yang. Sea-sonal characteristics of biogenic and anthropogenic isoprene in tropicalesubtropical urban environments // Atmos. Environ. 2014. V. 99. P. 298–308.
43. Brilli F., Gioli B., Zona D., Pallozzi E., Zenone T., Fratini G., Calfapietra C., Loreto F., Janssens I.A., Ceulemans R. Simultaneous leaf- and ecosystem-level fluxes of volatile organic compounds from a poplar-based SRC plantation // Agric. For. Meteorol. 2014. V. 187. P. 22–35.
44. Park J.-H., Fares S., Weber R., Goldstein A.H. Biogenic volatile organic compound emissions during BEARPEX 2009 measured by eddy covariance and flux–gradient similarity methods // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 1. P. 231–244.
45. Bourtsoukidis E., Williams J., Kesselmeier J., Jacobi S., Bonn B. From emissions to ambient mixing ratios: Online seasonal field measurements of volatile organic compounds over a Norway spruce-dominated forest in central Germany // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14, N 13. P. 6495–6510.
46. Curci G., Beekmann M., Vautard R., Smiatek G., Steinrecher R., Theloke J., Friedrich R. Modelling study of the impact of isoprene and terpene biogenic emissions on European ozone levels // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 7. P. 1444–1455.
47. Monteiro A., Strunk A., Carvalho A., Tchepel O., Miranda A.I., Borrego C., Saavedra S., Rodriguez A., Souto J., Casares J., Friese E., Elbern H. Investigating a high ozone episode in a rural mountain site // Environ. Pollut. 2012. V. 162, N 1–4. P. 176–189.
48. Cristofanelli P., Scheel H.-E., Steinbacher M., Saliba M., Azzopardi F., Ellul R., Frohlich M., Tositti L., Brattich E., Maione M., Calzolari F., Duchi R., Landi T.C., Marinoni A., Bonasoni P. Long-term surface ozone variability at Mt. Cimone WMO/GAW global station (2165 m a.s.l., Italy) // Atmos. Environ. 2015. V. 101. P. 23–33.
49. Vieno M., Dore A.J., Stevenson D.S., Doherty R., Heal M.R., Reis S., Hallsworth S., Tarrason L., Wind P., Fowler D., Simpson D., Sutton M.A. Modelling surface ozone during the 2003 heat-wave in the UK // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10, N 16. P. 7963–7978.
50. Белан Б.Д., Савкин Д.Е., Толмачев Г.Н. Зависимость образования озона от температуры в приземном слое воздуха // Тез. докл. XXII Рабочей группы «Аэрозоли Сибири». Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2015. С. 17.
51. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Зуев В.В., Зуев В.Е., Ковалевский В.К., Лиготский А.В., Мелешкин В.Е., Панченко М.В., Покровский Е.В., Рогов А.Н., Симоненков Д.В., Толмачев Г.Н. TOR-станция мониторинга атмосферных параметров // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 8. С. 1085–1092.
52. Белан Б.Д., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н. Результаты 10-летнего мониторинга концентрации тропосферного озона в районе Томска // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 9. C. 826–832.
53. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Зуев В.B., Краснов О.А., Пирогов В.А., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н. Многолетние вариации приземной концентрации озона как отражение солнечной активности // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 11. С. 987–992.
54. Аршинова В.Г., Белан Б.Д., Рассказчикова Т.М., Рогов А.Н., Толмачев Г.Н. Изменение концентрации озона в приземном слое воздуха при прохождении атмосферных фронтов // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8, № 4. С. 625–631.
55. Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н. Многолетняя изменчивость концентрации озона и аэрозоля в приземном слое атмосферы и прогноз ее изменения на основании предсказанного в 24 цикле уровня солнечной активности // Солнечно-земная физика. 2012. № 21 (134). С. 46–50.
56 Белан Б.Д. Озон в тропосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2010. 488 с.
57. Белан Б.Д., Скляднева Т.К. Тропосферный озон. 4. Фотохимическое образование тропосферного озона: роль солнечной радиации // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 10. С. 858–868.
58. Белан Б.Д., Ивлев Г.А., Скляднева Т.К. Многолетний мониторинг суммарной и ультрафиолетовой (В) радиации в районе Томска // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 1. С. 61–65; Bеlan B.D., Ivlev G.А., Sklyadnevа Т.K. Long-term monitoring of total and UV–B radiation in Tomsk // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 4. P. 281–285.
59. Белан Б.Д., Зуев В.В., Скляднева Т.К., Смирнов С.В., Толмачев Г.Н. О роли суммарного озона в фотохимическом образовании его тропосферной части // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 10. С. 928–932.
60. Антохин П.Н., Белан Б.Д. Регулирование динамики тропосферного озона через стратосферу // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 10. С. 890–895; Аntokhin P.N., Bеlan B.D. Control of the dynamics of tropospheric ozone through the stratosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 3. P. 207–213.
61. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 3. Содержание озона в тропосфере. Механизмы и факторы, его определяющие // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 7. С. 600–618.
62. Bauer D., D’Ottone L., Hynes A.J. O1D quantum yields from photolysis in the near UV region O3 between 305 and 375 nm // Phys. Chem. Chem. Phys. 2000. V. 2. P. 1421–1424.
63. Benas N., Mourtzanou E., Kouvarakis G., Bais A., Mihalopoulos N., Vardavas I. Surface ozone photolysis rate trends in the Eastern Mediterranean: Modeling the effects of aerosols and total column ozone based on Terra MODIS data // Atmos. Environ. 2013. V. 74. P. 1–9.
64. Matsumi Y., Comes F.J., Hancock G., Hofzumahaus A., Hynes A.J., Kawasaki M., Ravishankara A.R. Quantum yields for production of O(1D) in the ultraviolet photolysis of ozone: Recommendation based on evaluation of laboratory data // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 3. P. 4024. DOI: 10.1029/2001JD000510.
65. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 7. Стоки озона в тропосфере // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 2. С. 108–127.
66. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 5. Газы – предшественники озона // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 3. С. 230–268.
67. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 6. Компоненты озоновых циклов // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 4. С. 358–379.

Вернуться