Том 36, номер 06, статья № 1

Аннотация:

На основе спутниковых данных о выбросах в атмосферу черного углерода (black carbon – ВС) выполнены модельные оценки его концентрации в приземной атмосфере четырех районов Российской Арктики: на Кольском п-ове, в Архангельской обл., на территориях Ненецкого и Гыданского заповедников, зимой и летом 2000–2016 гг. Дальний перенос ВС в атмосфере анализируется по авторской методике расчета функции чувствительности к потенциальным источникам субмикронного аэрозоля, основанной на статистике обратных траекторий движения воздушных масс. В целом вклады антропогенных источников в содержание ВС в воздухе всех рассматриваемых районов преобладают над вкладами природных пожаров. Концентрация ВС в приземном воздухе максимальна в районе Ненецкого заповедника и над акваторией Печорского моря, где основным источником этой примеси круглый год являются факелы сжигания попутного газа в ближайших крупнейших нефтегазовых провинциях России. Приведены средние, медианные и максимальные концентрации ВС в приземном воздухе зимой и летом, рассчитанные по межгодовым вариациям этого показателя, которые обусловлены различиями циркуляции воздушных масс, переносящих примесь, а также пространственными и межгодовыми вариациями эмиссий ВС от пожаров.

Ключевые слова:

Российская Арктика, черный углерод, концентрация в приземной атмосфере, модельные расчеты, спутниковые данные об эмиссиях

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Petäjä T. et al. Overview: Integrative and Comprehensive Understanding on Polar Environments (iCUPE) – concept and initial results // Atmos. Chem. Phys. 2020. P. 8551–8592. DOI: 10.5194/acp-20-8551-2020.
2. Поповичева О.Б., Чичаева М.А., Кобелев В.О., Касимов Н.С. Региональные источники загрязнения атмосферы Арктики черным углеродом по данным измерений на острове Белый // Оптика атмосф. океана. 2022. Т. 35, № 12. С. 1043–1050. DOI: 10.15372/AOO20221212.
3. Cheng M.-D. Geolocating Russian sources for Arctic black carbon // Atmos. Environ. 2014. V. 92, N 4. P. 398–410. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.04.031.
4. AMAP Assessment 2015: Black Carbon and Ozone as Arctic Climate Forcers. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). Oslo, Norway.vii +, 2015. 116 p.
5. Шевченко В.П., Стародымова Д.П., Виноградова А.А., Лисицын А.П., Макаров В.Н., Попова С.А., Сивонен В.В., Сивонен В.П. Элементный и органический углерод в атмосферном аэрозоле над северо-западным побережьем Кандалакшского залива Белого моря // Докл. РАН. 2015. Т. 461, № 1. С. 70–74. DOI: 10.7868/S086956521507021X.
6. Панкратова Н.В., Беликов И.Б., Белоусов В.А., Копейкин В.М., Скороход А.И., Штабкин Ю.А., Малафеев Г.В., Флинт М.В. Концентрация метана, озона, черного углерода, оксидов азота, углерода и содержание d¹³C_СН4 над морями Российской Арктики (судовые наблюдения) // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 685–695. DOI: 10.31857/S0030157420050202.
7. Сакерин С.М., Круглинский И.А., Кабанов Д.М., Калашникова Д.А., Кравчишина М.Д., Макаров В.И., Попова С.А., Почуфаров А.О., Симонова Г.В., Турчинович Ю.С., Дарьин Ф.А. Пространственно-временная изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля над Карским, Баренцевым, Норвежским и Гренландским морями (экспедиции 2018–2021 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 6. С. 447–455; Sakerin S.M., Kruglinsky I.A., Kabanov D.M., Kalashnikova D.A., Kravchishina M.D., Makarov V.I., Popova S.A., Pochufarov A.O., Simonova G.V., Turchinovich Yu.S., Darin F.A. Spatiotemporal variations in atmospheric aerosol characteristics over the Kara, Barents, Norwegian, and Greenland Seas (2018–2021 expeditions) // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 6. P. 651–660.
8. Голобокова Л.П., Ходжер Т.В., Изосимова О.Н., Зенкова П.Н., Почуфаров А.О., Хуриганова О.И., Онищук Н.А., Маринайте И.И., Полькин В.В., Радионов В.Ф., Сакерин С.М., Лисицин А.П., Шевченко В.П. Химический состав атмосферного аэрозоля в арктическом районе по маршрутам морских экспе­диций 2018–2019 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 6. С. 421–429; Golobokova L.P., Khodzher T.V., Izosimova O.N., Zenkova P.N., Pochyufarov A.O., Khuriganowa O.I., Onishyuk N.A., Marinayte I.I., Polkin V.V., Radionov V.F., Sakerin S.M., Lisitzin A.P., Shevchenko V.P. Chemical composition of atmospheric aerosol in the arctic region and adjoining seas along the routes of marine expeditions in 2018–2019 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 5. P. 480–489.
9. Радионов В.Ф., Кабанов Д.М., Полькин В.В., Саке­рин С.М., Изосимова О.Н. Характеристики аэрозоля над арктическими морями Евразии: результаты измерений 2018 года и среднее пространственное распределение в летне-осенние периоды 2007–2018 годов // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65, № 4. С. 405–421. DOI: 10.30758/0555-2648-2019-65-4-405-421.
10. Zhu C., Kanaya Y., Takigawa M., Ikeda K., Tanimoto H., Taketani F., Miyakawa T., Kobayashi H., Pisso I. FLEXPART v10.1 simulation of source contributions to Arctic black carbon // Atmos. Chem. Phys. 2020. P. 1641–1656. DOI: 10.5194/acp-20-1641-2020.
11. Bond T.C., Doherty S.J., Fahey D.W., Forster P.M., Berntsen T., De Angelo B.J., Flanner M.G., Ghan S., Kärcher B., Koch D., Kinne S., Kondo Y., Quinn P.K., Sarofim M.C., Schultz M.G., Schulz M., Venkata­raman C., Zhang H., Zhang S., Bellouin N., Gutti­kunda S.K., Hopke P.K., Jacobson M.Z., Kaiser J.W., Klimont Z., Lohmann U., Schwarz J.P., Shindell D., Storelvmo T., Warren S.G., Zender C.S. Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment // J. Geophys. Res.: Atmos. V. 118, N. 11. P. 5380–5552. DOI: 10.1002/jgrd.50171.
12. Stohl A., Klimont Z., Eckhardt S., Kupiainen K., Shevchenko V.P., Kopeikin V.M., Novigatsky A.N. Black carbon in the Arctic: The underestimated role of gas flaring and residential combustion emissions // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 17. P. 8833–8855. DOI: 10.5194/acp-13-8833-2013.
13. Evangeliou N., Balkanski Y., Hao W.M., Petkov A., Silverstein R.P., Corley R., Nordgren B.L., Urbanski S.P., Eckhardt S., Stohl A., Tunved P., Crepinsek S., Jefferson A., Sharma S., Nøjgaard J.K., Skov H. Wildfires in northern Eurasia affect the budget of black carbon in the Arctic – a 12-year retrospective synopsis (2002–2013) // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N. 12. P. 7587–7604. DOI: 10.5194/acp-16-7587-2016.
14. Nagovitsyna E.S., Poddubny V.A., Karasev A.A., Kabanov D.M., Sidorova O.R., Maslovsky A.S. Assessment of the spatial structure of black carbon concentrations in the near-surface Arctic atmosphere // Atmosphere. 2023. V. 14. P. 139–150. DOI: 10.3390/atmos14010139.
15. Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 475–483; Vinogradova A.A., Ponomareva T.Ya. Atmospheric transport of anthropogenic impurities to the Russian Arctic (1986–2010) // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 414–422.
16. Виноградова А.А., Веремейчик А.О. Модельные оценки содержания антропогенной сажи (black carbon) в атмосфере Российской Арктики // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 6. С. 443–451.
17. Виноградова А.А., Смирнов Н.С., Коротков В.Н. Аномальные пожары 2010 и 2012 гг. на территории России и поступление черного углерода в Арктику // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 6. С. 482–487; Vinogradova A.A., Smirnov N.S., Korotkov V.N. Anomalous wildfires in 2010 and 2012 on the territory of Russia and supply of Black Carbon to the Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 5. P. 545–550.
18. Виноградова А.А., Васильева А.В. Модельные оценки концентрации черного углерода в приземном воздухе северных районов России // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 6. С. 467–475; Vinogradova A.A. and Vasileva A.V. Black Carbon in air over northern regions of Russia: Sources and spatiotemporal variations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 6. P. 533–541.
19. Виноградова А.А., Иванова Ю.А. Перенос воздушных масс и загрязнений к арктическим островам России (1986–2016): долговременные, межгодовые и сезонные вариации // Геофизические процессы и биосфера. 2017. Т. 16, № 4. С. 5–20.
20. Виноградова А.А., Васильева А.В., Иванова Ю.А. Загрязнение воздуха черным углеродом в районе острова Врангеля: сравнение источников и вкладов территорий Евразии и Америки // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 12. С. 907–912; Vinogradova A.A., Vasileva A.V., Ivanova Yu.A. Air pollution by Black Carbon in the region of Wrangel Island: Comparison of Eurasian and American sources and their contributions // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 2. P. 97–103.
21. ARL NOAA. Air Resources Laboratory: modified January 21, 2021. URL: http://www.arl.noaa.gov/ready/ (last access: 3.03.2023).
22. Stein A., Draxler R., Rolph G., Stunder B., Cohen M., Ngan F. NOAA's HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2015. V. 96. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
23. Barrie L.A. Arctic aerosols: Composition, sources and transport // NATO ASI Series. 1995. V. 130. P. 1–22. DOI: 10.1007/978-3-642-51172-1_1.
24. Черенкова Е.А., Титкова Т.Б., Михайлов А.Ю. Сезонные особенности Арктического фронта на территории России в ХХ и XXI веках // Криосфера Земли. 2014. Т. 18, № 4. С. 78–85.
25. Титкова Т.Б., Виноградова В.В., Михайлов А.Ю. Климатические вариации Арктического фронта в теплый период года и их проявления в ландшафтах Севера // Изв. РАН. Сер. геогр. 2015. № 4. С. 39–46. DOI: 10.15356/0373-2444-2015-4-39-46.
26. Виноградова А.А. Карпов А.В. Программа для ЭВМ. Рег. № 2019662239. Дата регистрации: 19.09.2019.
27. Виноградова А.А. Дистанционная оценка влияния загрязнения атмосферы на удаленные территории // Геофизические процессы и биосфера. 2014. Т. 13, № 4. С. 5–20.
28. EDGAR. Emissions Database for Global Atmospheric Research. URL: http://edgar.jrc.ec.europa.eu/overview. php?v=431 (last access: 3.03.2023).
29. GFED. Global Fire Emissions Database. URL: http: //www.globalfiredata.org (last access: 3.03.2023).
30. Gorchakov G.I., Sitnov S.A., Sviridenkov M.A., Semoutnikova E.G., Emilenko A.S., Isakov A.A., Kopeikin V.M., Karpov A.V., Gorchakova I.A., Verichev K.S., Kurbatov G.A., Ponomareva T.Ya. Satellite and ground-based monitoring of smoke in the atmosphere during the summer wildfires in European Russia in 2010 and Siberia in 2012 // Int. J. Remote Sens. 2014. V. 35, N 15. P. 5698–5721.
31. Ситнов С.А., Горчаков Г.И., Свириденков М.А., Копейкин В.М., Пономарева Т.Я., Карпов А.В. Влияние атмосферной циркуляции на эволюцию и радиационный форсинг дымового аэрозоля на европейской части России летом 2010 г. // Исследование Земли из космоса. 2013. № 2. С. 28–41. DOI: 10.7868/S0205961413010065.
32. Семутникова Е.Г., Горчаков Г.И., Ситнов С.А., Копейкин В.М., Карпов А.В., Горчакова И.А., Пономарева Т.Я., Исаков А.А., Гущин Р.А., Даценко О.И., Курбатов Г.А., Кузнецов Г.А. Сибирская дымная мгла над европейской территорией России в июле 2016 г. Загрязнение атмосферы и радиационные эффекты // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 962–970; Semoutnikova E.G., Gorchakov G.I., Sitnov S.A., Kopeikin V.M., Karpov A.V., Gorchakova I.A., Ponomareva T.Ya., Isakov A.A., Gushchin R.A., Datsenko O.I., Kurbatov G.A., Kuznetsov G.A. Siberian smoke haze over European territory of Russia in July 2016: Atmospheric pollution and radiative effects // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 171–180.
33. Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н. Региональная неравномерность летнего потепления материковой Арктики как индикатор природных границ северных ландшафтов // Арктика: экология и экономика. 2021. Т. 11, № 3. С. 386–396. DOI: 10.25283/2223-4594-2021-3-386-396.
34. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Kopeikin V.M., Kruglinsky I.A., Novigatsky A.N., Pol’kin V.V., Shevchenko V.P., Turchinovich Yu.S. Spatial distribution of black carbon concentrations in the atmosphere of the North Atlantic and the European sector of the Arctic Ocean // Atmosphere. 2021. V. 12. P. 949–965. DOI: 10.3390/atmos12080949.
35. Popovicheva O., Diapouli E., Makshtas A., Shonija N., Manousakas M., Saraga D., Uttal T., Eleftheriadis K. East Siberian Arctic background and black carbon polluted aerosols at HMO Tiksi // Sci. Tot. Environ. 2019. V. 655, N 3. P. 924–938. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.11.165.