Том 23, номер 06, статья № 5

Аннотация:

Обсуждаются особенности радиационных характеристик аэрозоля в ситуациях дымов лесных пожаров и в обычных (фоновых) условиях Сибири. Анализ основан на результатах многолетних измерений аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы в диапазоне спектра 0,37-4 мкм. Для двух типов условий ("дым/фон") приводятся статистические характеристики АОТ, параметров Ангстрема, мелко- и грубодисперсных компонентов АОТ, восстановленных параметров микроструктуры аэрозоля и радиационного форсинга аэрозоля. Показано, что в области 0,5 мкм АОТ в условиях дымов увеличивается в среднем в 2,7 раза, мелкодисперсная компонента в 3 раза, а грубодисперсная в 1,5 раза. Приведено обоснование выбора входных параметров для радиационных расчетов, основанного на сочетании многолетних наземных, спутниковых измерений и модельных данных. Показано, что радиационный форсинг аэрозоля на нижней границе атмосферы в фоновых условиях составляет -22 Вт/м², в дымовых ситуациях увеличивается до -50Вт/м², а при сильных дымах может достигать -140 Вт/м² и более.

Ключевые слова:

аэрозольная оптическая толща, дымовой аэрозоль лесных пожаров, фоновые условия, радиационный форсинг аэрозоля, численное моделирование

Список литературы:

1. Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н., Яушева Е.П. Исследование особенностей динамики оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в дымовой мгле // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12. № 5. С. 406-410.
2. Самсонов Ю.Н., Попова С.А., Беленко О.А., Чанкина О.В. Химический состав и дисперсные характеристики дымовой аэрозольной эмиссии от пожаров в бореальных лесах Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21. № 6. С. 523-531.
3. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Макиенко Э.В. Некоторые особенности формирования дисперсной структуры дымовых аэрозолей при термическом разложении хвойной древесины. 1. Вариации массы сжигаемых образцов // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21. № 3. С. 218-222.
4. Абакумова Г.М., Горбаренко Е.В., Незваль Е.И., Шиловцева О.А. Влияние дымной мглы на прозрачность атмосферы, солнечную радиацию и естественную освещенность в Москве в 2002 г. // Метеорол. и гидрол. 2005. № 4. С. 18-29.
5. Тарасова Т.А., Горчакова И.А., Свириденков М.А., Аникин П.П., Ромашова Е.В. Оценка радиационного форсинга дымового аэрозоля по данным радиационных измерений на Звенигородской научной станции ИФА РАН летом 2002 года // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2004. Т. 40. № 4. С. 514-524.
6. Горчакова И.А., Мохов И.И., Рублев А.Н. Влияние аэрозоля на радиационный режим безоблачной атмосферы по данным звенигородских аэрозольно-облачно-радиационных экспериментов // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2005. Т. 41. № 4. С. 496-510.
7. Holben B.N., Tanre D., Smirnov A., Eck T.F., Slutsker I., Abuhassan N., Newcomb W.W., Schafer J.S., Chatenet B., Lavenu F., Kaufman Y.J., J. Vande Castle, Jr., Setzer A., Markham B., Clark D., Frouin R., Halthore R., Karneli A., O'Neill N.T., Pietras C., Pinker R.T., Voss K., Zibordi G. An emerging ground-based aerosol climatology: Aerosol optical depth from AERONET // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106. N 11. P. 12,067-12,097.
8. Eck T.F., Holben B.N., Ward D.E., Dubovik O., Reid J.S., Smirnov A., Mikelabai M.M., Hsu N.C., O'Neill N.T., Slutsker I. Characterization of the optical properties of biomass burning aerosols in Zambia during the 1997 ZIBBEE field campaign // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106. N 4. P. 3425-3448.
9. Stone R.S., Anderson G.P., Shettle E.P., Andrews E., Loukachine K., Dutton E.G., Schaaf C., Roman III M.O., Radiative impact of boreal smoke in the Arctic: Observed and modeled // J. Geophys. Res. 113, D14S16, doi:10.1029/2007JD009657.
10. Li X., Christopher S.A., Chou J., Welch R. Estimation of Shortwave Direct Radiative Forcing of Biomass-Burning Aerosols Using New Angular Models // J. Appl. Meteorol. 2000. V. 39. N 12. P. 2278-2291.
11. Abell V., Highwood E.J., Haywood J.M., Stringer M.A. The direct radiative effect of biomass burning aerosols over southern Africa // Atmos. Chem. Phys. 2005. V. 5. P. 1999-2018.
12. Christopher S.A., Zhang J. Daytime Variation of Shortwave Direct Radiative Forcing of Biomass Burning Aerosols from GOES-8 Imager // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59. N 3. P. 681-691.
13. Kabanov D.M., Sakerin S.M. Variations of the characteristics of the aerosol optical depth under conditions of forest fires // Proc. SPIE: Thirteenth Joint Int. Sympos. on "Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics." 2006. V. 6522. P. 65221J-1-65221J-6.
14. Макиенко Э.В., Кабанов Д.М., Рахимов Р.Ф., Сакерин С.М. Изменения микроструктуры аэрозоля под воздействием дымов по результатам обращения данных спектральных оптических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 4. C. 321-327.
15. Кабанов Д.М., Веретенников В.В., Воронина Ю.В., Сакерин С.М., Турчинович Ю.С. Информационная система для сетевых солнечных фотометров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22. № 1. C. 61-67.
16. Веретенников В.В. Обратные задачи солнечной фотометрии для интегральных аэрозольных распределений. I. Теория и численный экс-перимент в субмикронной области размеров частиц // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 4. С. 294-300.
17. Веретенников В.В. Обратные задачи солнечной фотометрии для интегральных аэрозольных распределений. II. Разделение на субмикронную и грубодисперсную фракции // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 4. С. 301-307.
18. Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Турчинович С.А. Солнечный фотометр для научного мониторинга (аппаратура, методики, алгоритмы) // Оптика атмосф. и океана. 2001. T. 14. № 12. C. 1162-1169.
19. 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.
20. Dubovik O., Smirnov A., Holben B., King M., Kaufman Y., Eck T., Slutsker I. Accuracy assessments of aerosol optical properties retrieved from Aerosol Robostic Network (AERONET) Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105. N 8. P. 9791-9806.
21. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Спектральная зависимость аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 0,34-4 мкм // Оп-тика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 2. C. 156-164.
22. Cакерин С.М., Кабанов Д.М. О взаимосвязях параметров формулы Ангстрема и аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 1-4 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 3. C. 222-228.
23. Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Фирсов К.М. Моделирование прямого радиационного форсинга аэрозоля для типичных летних условий Cибири. Часть 1: Метод расчета и выбор входных параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. T. 22. № 2. C. 163-172.
24. Tvorogov S.D., Zhuravleva T.B., Rodimova O.B., Firsov K.M. Theory of series of exponents and its application for analysis of radiation processes / A.P. Cracknell, V.F. Krapivin, and C.A. Varotsos (eds). // Problems of Global Climatology and Ecodynamics: Anthropogenic Effects on the State of Planet Earth. Springer/Praxis, Chichester, UK, 2008. Chapter 9. P. 211-240.
25. Chesnokova T.Yu., Voronin B.A., Bykov A.D., Zhuravleva T.B., Kozodoev A.V., Lugovskoy A.A., Tennyson J. Calculation of solar radiation atmospheric absorption with different H₂O spectral line data banks // J. Mol. Spectrosc. 2009. V. 256. N 1. P. 41-44.
26. Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Результаты исследований общего влагосодержания атмосферы методом оптической гигрометрии. Часть II. Характеристики изменчивости влагосодержания // Оптика атмосф. и океана. 1996. Т. 9. N 5. С. 656-663.
27. Горчаков Г.И., Аникин П.П., Волох А.А. Исследование состава задымленной атмосферы Москвы во время пожаров торфяников летом-осенью 2002 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2004. Т. 40. № 3. С. 370-384.
28. Козлов В.С., Панченко М.В., Яушева Е.П. Относительное содержание сажи в субмикронном аэрозоле как индикатор влияния дымов удаленных лесных пожаров // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 6. С. 484-491.
29. A preliminary cloudless standart atmosphere for radiation computation. World Climate Research Programme. WCP-112, WMO/TD N 24. 1986. 60 p.
30. 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.
31. Журавлева Т.Б., Сакерин С.М. Моделирование прямого радиационного форсинга аэрозоля для типичных летних условий Cибири. Часть 2: Диапазон изменчивости и чувствительность к входным параметрам // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22. № 2. C. 173-182.
32. Насртдинов И.М., Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Потоки коротковолновой радиации в безоблачной атмосфере: моделирование и результаты измерений в районе г. Томска // Тезисы докл. XVI Рабочей группы "Аэрозоли Сибири". Томск. Изд-во ИОА СО РАН, 2009. С. 80.
33. Zhou M., Yu H., Dickson R.E., Dubovik O., Holben B.N. A normalized description of the direct effect of key aerosol types on solar radiation as estimated from Aerosol Robotic Network aerosols and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer albedos // J. Geophys. Res. 2005. V.110. D19202. doi:10.1029/2005JD005909.
34. Moody E.G., King M.D., Platnick S., Schaaf C.B., Gao F. Spatially compete global spectral surface albedos: value-added datasets derived from Terra MODIS Land products // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2005. V. 43. N 1. P. 144-158.
35. 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. Version1.2. (см. также http://speclib.jpl.nasa.gov).
36. Горчакова И.А., Тарасова Т.А., Свириденков М.А., Аникин П.П., Ромашова Е.В. Моделирование радиационного форсинга фонового аэрозоля с использованием данных измерений // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2009. Т. 45. № 4. С. 501-512.