Том 30, номер 01, статья № 1

Аннотация:

По данным AERONET проанализирована обусловленная вариациями содержания коричневого и черного углерода изменчивость радиационных характеристик аэрозоля в смогах мегаполисов на примере Пекина, Сан-Паулу, Сантьяго и Мехико. Показано, что в смогах вклад коричневого углерода в мнимую часть коэффициента преломления на длине волны 440 нм может в 3 раза превышать вклад черного углерода. В смогах мегаполисов спектральные зависимости аэрозольной оптической толщины поглощения с удовлетворительной точностью аппроксимируются степенными функциями, за исключением некоторых смогов Пекина на длине волны 440 нм при больших относительных концентрациях коричневого углерода. Показано, что в смогах мегаполисов вклад грубодисперсной фракции аэрозоля в суммарную аэрозольную оптическую толщину ослабления может составлять от 6 до 20% для длин волн 440 и 1020 нм соответственно, а вклад в аэрозольную оптическую толщину поглощения от 22% на длине волны 440 нм до 38% и более на длине волны 1020 нм. От дымового аэрозоля, образующегося при крупномасштабных пожарах в бореальных лесах России, аэрозоль в смогах мегаполисов отличается повышенным вкладом грубодисперсной фракции аэрозоля в его суммарный объем и сравнительно большими значениями мнимой части коэффициента преломления и, как следствие, более высокой поглощательной способностью.

Ключевые слова:

смоги мегаполисов, коричневый углерод, черный углерод, коэффициент преломления, аэрозольная оптическая толщина, альбедо однократного рассеяния

Список литературы:

1. Feng Y., Ramanthan V., Katamarthi V.R. Brown carbon: a significant atmospheric absorber of solar radiation? // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 17. P. 8607–8621.
2. Holben B.N., Eck T.F, Slutsker I., Tanre D., Buis I.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J; Nakajima N., Lavenu F., Jakowiak L., Smirnov A. AERONET – A federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1–16.
3. Gorchakov G.I., Sitnov S.A., Sviridenkov M.A., Semoutnikova E.G., Emilenko A.S., Isakov A.A., Kopei-kin 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.
4. Kozlov V.S., Yausheva E.P., Terpugova S.A., Panchenko M.V., Chernov D.G., Shmargunov V.P. Optical-microphysical properties of smoke haze from Siberian forest fires in summer 2012 // Int. J. Remote Sens. 2014. V. 35, N 15. P. 5722–5741.
5. Голицын Г.С., Горчаков Г.И., Гречко Е.И., Семутникова Е.Г., Ракитин В.С., Фокеева Е.В., Карпов А.В., Курбатов Г.А., Байкова Е.С., Сафрыгина Т.П. Экстремальное загрязнение угарным газом пограничного слоя атмосферы в Московском регионе летом 2010 г. // Докл. АН. 2011. Т. 441, № 4. С. 532–538.
6. Голицын Г.С., Шукуров А.Х., Гинзбург А.С., Сутугин А.Г., Андронова А.В. Комплексное исследование микрофизических и оптических свойств дымового аэрозоля // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24, № 3. С. 227–234.
7. Мохов И.И. Особенности формирования летней жары 2010 г. на европейской территории России в контексте общих изменений климата и его аномалий // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 709–716.
8. Горчакова И.А., Мохов И.И. Радиационный и температурный эффекты дымового аэрозоля в Московском регионе в период летних пожаров 2010 г. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 5. С. 496–503.
9. Бондур В.Г. Космический мониторинг природных пожаров в России в условиях аномальной жары 2010 г. // Исслед. Земли из космоса. 2011. № 3. С. 3–13.
10. Бондур В.Г. Космический мониторинг эмиссий малых газовых компонент и аэрозолей при природных пожарах в России // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 6. С. 21–25.
11. Chubarova N., Nezval E., Sviridenkov M., Smirnov A., Slutsker I. Smoke aerosol and its radiative effects during extreme fire event over Central Russia in summer 2010 // Atmos. Measur. Technol. 2012. V. 5, N 3. P. 557–568.
12. Еланский Н.Ф., Мохов И.И., Беликов И.Б., Березина Е.В., Елохов А.С., Иванов В.А., Панкратова Н.В., Постыляков О.В., Сафронов А.Н., Скороход А.И., Шумский Р.А. Газовые примеси в атмосфере над Москвой летом 2010 г. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 729–738.
13. Кузнецова И.Н., Звягинцев А.М., Семутникова Е.Г. Экологические последствия погодных аномалий летом 2010 г. // Анализ условий аномальной погоды летом 2010 года. М.: Природа, 2010. С. 58–64.
14. 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. // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 2. С. 28–41.
15. Горчаков Г.И., Свириденков М.А., Семутникова Е.Г., Чубарова Н.Е., Холбен Б.Н., Смирнов А.В., Емиленко А.С., Исаков А.А., Копейкин В. М., Карпов А.В., Лезина Е.А., Задорожная О.С. Оптические и микрофизические характеристики аэрозоля задымленной атмосферы московского региона в 2010 году // Докл. АН. 2011. Т. 437, № 5. С. 686–690.
16. Дудорова Н.В., Белан Б.Д. Оценка факторов, определяющих формирование городского острова тепла в г. Томске // Оптика атмосф. и океана 2016. Т. 29, № 5. С. 426–436.
17. Панченко М.В., Журавлева Т.Б., Козлов В.С., Насртдинов И.М., Полькин В.В., Терпугова С.А., Чернов Д.Г. Оценка радиационных эффектов аэрозоля в дымовых и задымленных условиях атмосферы Сибири // Метеорол. и гидрол. 2016. № 2. С. 45–54.
18. Скляднева Т.К., Ивлев Г.А., Белан Б.Д., Аршинов М.Ю., Симоненков Д.В. Радиационный режим г. Томска в условиях дымной мглы // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 3. С. 215–222.
19. Eck T.F., Holben B.N., Reid J.S., Sinyk A., Hyer E.J., O’Neil N.T., Shaw G.E., Vandle Castle J.R., Chapin F.S., Dubovick O., Smirnov A., Vermote E., Schafer J.S., Giles D., Slutsker I., Sorokine M., New-Comb W.W. Optical properties of boreal region biomass burning aerosols in Central Alaska and seasonal variation of aerosol optical depth at an Arctic coastal site // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. D11201. 14 p.
20. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 256 с.
21. Lewis K., Arnott W.P., Moosmuller H., Wold C.E. Strong spectral variations of biomass smoke light absorption and single scattering albedo observed with a novel dual wavelength photoacoustic instrument // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D16203. DOI: 10.1029/2007JD009699.
22. Kirchstetter T.V., Novakov T., Hobbs P.V. Evidence that the spectral dependence of light absorption by aerosols is affected by organic carbon // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D21208. DOI: 10.1029/2004JD004999.
23. Dubovic O., King M.D. A flexible inversion algorithm for the retrieval of aerosol optical properties from Sun and Sky radiance measurements // J. Geophys. Res. D. 2000. V. 105, N 16. P. 20673–20696.
24. Schnaiter M., Linke C., Mohler O., Naumann K.-H., Saathoff H., Schmidt H., Wagner R., Wehner B. Absorption amplification of black carbon internally mixed with secondary organic aerosol // J. Geophys. Res. 2005.  V. 110.  D19204.  DOI:  10.1029/2005JD006046.
25. Haywood J.M., Ramaswamy V. Global sensitivity studies of the direct radiative forcing due to anthropogenic sulfate and black carbon aerosols // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 6. P. 6043–6058.
26. Fuller K.A., Malm W.C., Kreidenweis S.M. Effects of mixing on extinction by carbonacedus particles // J. Geophys. Res. D. V. 104, N 13. P. 15941–15954.
27. Chyleck P.V., Srivastava M., Pinnick R.G., Wang R.T. Scattering of electromagnetic waves by composite spherical particles. Experiment and effective medium approximations //Appl. Opt. 1998. V. 27, N 12. P. 2396–2404.
28. Горчаков Г.И., Аникин П.П., Волох А.А., Емиленко А.С., Исаков А.А., Копейкин В.М., Пономарева Т.Я., Семутникова Е.Г., Свириденков М.А., Шукуров К.А. Исследование состава задымленной атмосферы московского региона // Докл. АН. 2003. Т. 390, № 5. С. 251–254.
29. Горчаков Г.И., Аникин П.П., Волох А.А., Емиленко А.С., Исаков А.А., Копейкин В.М., Пономарева Т.Я., Семутникова Е.Г., Свириденков М.А., Шукуров К.А. Исследование состава задымленной атмосферы Москвы во время пожаров торфяников летом – осенью 2002 г. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 3. С. 370–384.
30. Bergstrom R.W., Russel P.B., Hignett P. Wavelength Dependence the Absorption of Black Carbon PARTIUCLES: Predictions and Results from TARFOX Experiment and Implications for the Aerosol Single Scattering Albedo // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. P. 567–577.
31. Dubovic O., Holben B., Eck T.F., Smirnov A., Kaufman Y.J., King M.O., 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.