Том 36, номер 06, статья № 2

Аннотация:

На основе наблюдений характеристик аэрозоля в Баренцбурге (архипелаг Шпицберген) в 2011–2021 гг. проанализированы сезонная и межгодовая изменчивости аэрозольной оптической толщи атмосферы (АОТ), объемная концентрация аэрозоля и массовая концентрация черного углерода в приземном слое. В годовом ходе всех характеристик можно выделить два максимума: весенний (или зимне-весенний) и летний, обусловленных переносом загрязняющих веществ из средних широт в зимне-весенний период и дымового аэрозоля летом. В межгодовой изменчивости отмечается значимый отрицательный тренд грубодисперсной компоненты АОТ (-0,012 за 11 лет) и массовой концентрации поглощающего вещества (на 46,7 нг/м³ за 10 лет).

Ключевые слова:

аэрозольная оптическая толща атмосферы, концентрация аэрозоля, содержание поглощающего вещества, годовой ход, межгодовая изменчивость, архипелаг Шпицберген

Список литературы:

1. Physics and Chemistry of the Arctic Atmosphere / A. Kokhanovsky, C. Tomasi (eds.). England: Springer, 2020. 717 p. DOI: 10.1007/978-3-030-33566-3.
2. Asmi E., Kondratyev V., Brus D., Laurila T., Lihavainen H., Backman J., Vakkari V., Aurela M., Hatakka J., Viisanen Y., Uttal T., Ivakhov V., Makshtas A. Aerosol size distribution seasonal characteristics measured in Tiksi, Russian Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16, N 3. P. 1271–1287. DOI: 10.5194/acp-16-1271-2016.
3. Сакерин С.М., Голобокова Л.П., Кабанов Д.М., Калашникова Д.А., Козлов В.С., Круглинский И.А., Макаров В.И., Макштас А.П., Попова С.А., Радионов В.Ф., Симонова Г.В., Турчинович Ю.С., Ходжер Т.В., Хуриганова О.И., Чанкина О.В., Чернов Д.Г. Результаты измерений физико-химических характеристик атмосферного аэрозоля на научно-исследовательском стационаре «Ледовая база “Мыс Баранова”» в 2018 г. // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 6. С. 421–429; Sakerin S.M., Golobokova L.P., Kabanov D.M., Kalashnikova D.A., Kozlov V.S., Kruglinsky I.A., Makarov V.I., Makshtas A.P., Popova S.A., Radionov V.F., Simonova G.V., Turchinovich Yu.S., Khodzher T.V., Khuriganowa O.I., Chankina O.V., Chernov D.G. Measurements of physicochemical characteristics of atmospheric aerosol at research station ice base Cape Baranov in 2018 // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 5. P. 511–520. DOI: 10.1134/ S1024856019050130.
4. Сакерин С.М., Чернов Д.Г., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Радионов В.Ф. Предварительные результаты исследований аэрозольных характеристик атмосферы в районе Баренцбурга (Шпицберген) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. Т. 9, № 1. С. 20–31.
5. The current state of the natural environment on Spitzbergen archipelago / L.M. Savatyugin. St. Petersburg: AARI, 2020. 302 p. DOI: 10. 30758/978-5-98364-101-3.
6. Kabanov D.M., Ritter С., Sakerin S.M. Interannual and seasonal variations in aerosol optical depth of the atmosphere in two regions of Spitsbergen Archipelago (2002–2018) // Atmos. Meas. Techniq. 2020. V. 13, N 10. P. 5303–5317. DOI: 10.5194/amt-13-5303-2020.
7. Herber A., Thomason L.W., Gernandt H., Leiterer U., Nagel D., Schulz K., Kaptu J., Albrecht T., Notholt J. Continuous day and night aerosol optical depth observations in the Arctic between 1991 and 1999 // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N D10. P. AAC6-1–AAC6-13. DOI: 10.1029/2001JD000536.
8. Glantz P., Bourassa A., Herber A., Iversen T., Karlsson J., Kirkevåg A., Maturilli M., Seland Ø., Stebel K., Struthers H., Matthias M., Thomason L. Remote sensing of aerosols in the Arctic for an evaluation of global climate model simulations // J. Geophys. Res.: Atmos. 2014. V. 119, N 13. P. 8169–8188. DOI: 10.1002/2013JD021279.
9. Chen Y.-C., Hamre B., Frette Q., Muyimbwa D., Blindheim S., Stebel K., Sobolewski P., Toledano C., Stamnes J. Aerosol optical properties in Northern Norway and Svalbard // Appl. Opt. 2016. V. 55, N 4. P. 660–672. DOI: 10.1364/AO.55.000660.
10. Pakszys Р., Zielinski T. Aerosol optical properties over Svalbard: A comparison between Ny-Ålesund and Hornsund // Oceanologia. 2017. V. 59, N 4. P. 431–444. DOI: 10.1016/j.oceano.2017.05.002.
11. Счетчик аэрозольных частиц АЗ-10-0. URL: https:// eco-intech.com/product/schetchik-chastits-az-10 (дата обращения: 6.05.2022).
12. Petzold A., Ogren J.A., Fiebig M., Laj P., Li S.-M., Baltensperger U., Holzer-Popp T., Kinne S., Pappalardo G., Sugimoto N., Wehrli C., Wiedensohler A., Zhang X.-Y. Recommendations for reporting “black carbon” measurements // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 16. P. 8365–8379. URL: www.atmos-chem-phys.net/13/8365/2013/. DOI: 10.5194/acp-13-8365-2013.
13. Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 155–157.
14. Kozlov V.S., Shmargunov V.P., Panchenko M.V. Modified aethalometer for monitoring of black carbon concentration in atmospheric aerosol and technique for correction of the spot loading effect // Proc. SPIE. 2016. P. 1003530. DOI: 10.1117/12.2248009.
15. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Ростов А.П., Турчинович С.А., Князев В.В. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 12. С. 1112–1117; Sakerin S.M., Kabanov D.M., Rostov A.P., Turchinovich S.A., Knyazev V.V. Sun photometers for measuring spectral air transparency in stationary and mobile conditions // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 4. P. 352–356.
16. Turchinovich Yu.S., Pochufarov A.O., Sakerin S.M. Algorithm of controlling the quality and retrieval of data from measurements of aerosol and black carbon concentrations in marine expeditions // Proc. SPIE. 2021. V. 11916. DOI: 10.1117/12.2600591.
17. Kabanov D.M., Maslovsky A.S., Radionov V.F., Sakerin S.M., Sidorova O.R., Chernov D.G. Estimate of contribution from different variability scales to variation in aerosol characteristics on Spitsbergen Archipelago // Proc. SPIE. DOI: 10.1117/12.2644068.
18. Lawrence Z.D., Perlwitz J., Butler A.H., Manney G.L., Newman P.A., Lee S.H., Nash E.R. The remarkably strong arctic stratospheric polar vortex of winter 2020: links to record-breaking Arctic Oscillation and ozone loss // J. Geophys. Res.: Atmos. 2020. V. 125, N 22. DOI: 10.1029/2020JD033271.
19. Engelmann R., Ansmann A., Ohneiser K., Griesche H., Radenz M., Hofer J., Althausen D., Dahlke S., Maturilli M., Veselovskii I., Jimenez C., Wiesen R., Baars H., Bühl J., Gebauer H., Haarig M., Seifert P., Wandinger U., Macke A. Wildfire smoke, Arctic haze, and aerosol effects on mixed-phase and cirrus clouds over the North Pole region during MOSAiC // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21, N 17. P. 13397–13423. DOI: 10.5194/acp-21-13397-2021.
20. Johnson M.S., Strawbridge K., Knowland K.E., Keller C., Travis M. Long-range transport of Siberian biomass burning emissions to North America during FIREX-AQ // Atmos. Environ. 2021. V. 252. P. 118241. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2021.118241.
21. Baars H., Ansmann A., Ohneiser K., Haarig M., Engelmann R., Althausen D., Hanssen I., Gausa M., Pietruczuk A., Szkop A., Stachlewska I.S., Wang D., Reichardt J., Skupin A., Mattis I., Trickl T., Vogelmann H., Navas-Guzmán F., Haefele A., Acheson K., Ruth A.A., Tatarov B., Müller D., Hu Q., Podvin T., Goloub P., Veselovskii I., Pietras C., Haeffelin M., Fréville P., Sicard M., Comerón A., Fernández García A.J., Molero Menéndez F., Córdoba-Jabonero C., Guerrero-Rascado J.L., Alados-Arboledas L., Bortoli D., Costa M.J., Dionisi D., Liberti G.L., Wang X., Sannino A., Papagiannopoulos N., Boselli A., Mona L., D’Amico G., Romano S., Perrone M.R., Belegante L., Nicolae D., Grigorov I., Gialitaki A., Amiridis V., Soupiona O., Papayannis A., Mamouri R.-E., Nisantzi A., Heese B., Hofer J., Schechner Y.Y., Wandinger U., Pappalardo G. The unprecedented 2017–2018 stratospheric smoke event: Decay phase and aerosol properties observed with the EARLINET // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 15183–15198. DOI: 10.5194/acp-19-15183-2019.
22. Tomasi C., Kokhanovsky A.A., Lupi A., Ritter C., Smirnov A., Mazzola M., Stone R.S., Lanconelli C., Vitale V., Holben B.N., Nyeki S., Wehrli C., Altonen V., deLeeuw G., Rodriguez E., Herber A.B., Stebel K., Stohl A., O’Neill N.T., Radionov V.F., Zielinski T., Petelski T., Sakerin S.M., Kaba­nov D.M., Xue Y., Mei L., Istomina L., Wagener R., McArthur B., Sobolewski P.S., Butler J., Kivi R., Courcoux Y., Larouche P., Broccardo S., Piketh S.J. Aerosol remote sensing in polar regions // Earth-Sci. Rev. 2015. V. 140. P. 108–157. DOI: 10.1016/j.earscirev. 2014.11.001.
23. Shaw G.E. Atmospheric turbidity in the Polar regions // J. Appl. Meteorol. 1982. V. 21. P. 1080–1088.
24. Kondratyev K.Ya., Ivlev L.S., Krapivin V.F., Varotsos C.A. Atmospheric aerosol properties, formation processes, and impacts: From nano- to global scales. Chichester, UK: Springer, 2006. 572 p.
25. Quinn P., Shaw G., Andrews E., Dutton E.G., Ruoho-Airola T., Gong S.L. Arctic haze: Current trends and knowledge gaps // Tellus B. 2007. V. 59, N 1. P. 99–114. DOI: 10.1111/j.1600-0889.2006.00238.x.
26. Sharma S., Ishizawa M., Chan D., Lavoué D., Andrews E., Eleftheriadis K., Maksyutov S. 16-year simulation of Arctic black carbon: Transport, source contribution, and sensitivity analysis on deposition // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 1. P. 943–964.
27. 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.
28. Yttri K.E., Lund Myhre C., Eckhardt S., Fiebig M., Dye C., Hirdman D., Ström J., Klimont Z., Stohl A. Quantifying black carbon from biomass burning by means of levoglucosan – a one-year time series at the Arctic observatory Zeppelin // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 6427–6442. DOI: 10.5194/acp-14-6427-2014.
29. Breider T.J., Mickley L.J., Jacob D.J., Wang Q., Fisher J.A., Chang R.Y.-W., Alexander B. Annual distributions and sources of Arctic aerosol components, aerosol optical depth, and aerosol absorption // J. Geophys. Res.: Atmos. 2014. V. 119, N 7. P. 4107–4124. DOI: 10.1002/2013JD020996.
30. Wang H., Rasch P.J., Easter R.C., Singh B., Zhang R., Ma P.-L., Qian Y., Ghan S.J., Beagley N. Using an explicit emission tagging method in global modeling of source-receptor relationships for black carbon in the Arctic: Variations, sources, and transport pathways // J. Geophys. Res.: Atmos. 2014. V. 119, N 22. P. 12888–12909. DOI: 10.1002/2014JD022297.
31. Ikeda K., Tanimoto H., Sugita T., Akiyoshi H., Kanaya Y., Zhu C., Taketani F. Tagged tracer simulations of black carbon in the Arctic: Transport, source contributions, and budget // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 17. P. 10515–10533. DOI: 10.5194/acp-17-10515-2017.
32. Eleftheriadis K., Vratolis S., Nyeki S. Aerosol black carbon in the European Arctic: Measurements at Zeppelin station, Ny-Ålesund, Svalbard from 1998–2007 // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36. L02809. DOI: 10.1029/2008GL035741.
33. Stone R.S., Sharma S., Herber A., Eleftheriadis K., Nelson D.W. A characterization of Arctic aerosols on the basis of aerosol optical depth and black carbon measurements // ELEMENTA. 2014. V. 2. DOI: 10.12952/journal.elementa.000027.
34. Xu Jun-Wei, Martin R.V., Morrow A., Sharma S., Huang L., Leaitch W.R., Burkart J., Schulz H., Zanatta M., Willis M.D., Henze D.K., Lee C.J., Herber A.B., Abbatt J.P.D. Source attribution of Arctic black carbon constrained by aircraft and surface measurements // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, N 19. P. 11971–11989. DOI: 10.5194/acp-17-11971-2017.
35. Hirdman D., Burkhart J.F., Sodemann H., Eckhardt S., Jefferson A., Quinn P.K., Sharma S., Ström J., Stoh A. Long-term trends of black carbon and sulphate aerosol in the Arctic: Changes in atmospheric transport and source region emissions // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10, N 19. P. 9351–9368. DOI: 10.5194/acp-10-9351-2010.
36. Molders N., Edwin S.G. Review of Black Carbon in the Arctic – origin, measurement methods, and observations // Open J. Air Pollut. 2018. V. 7, N 2. P. 181–213. DOI: 10.4236/ojap.2018.72010.
37. Журавлева Т.Б., Артюшина А.В., Виноградова А.А., Воронина Ю.В. Черный углерод в приземной атмосфере вдали от источников эмиссий: сравнение результатов измерений и реанализа MERRA-2 // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 250–260; Zhuravleva T.B., Artyushina A.V., Vinogradova A.A., Voronina Yu.V. Black carbon in the near-surface atmosphere far away from emission sources: Comparison of measurements and MERRA-2 reanalysis data // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 6. P. 591–601.