Том 30, номер 02, статья № 9

Аннотация:

Продолжительная серия регулярных измерений концентрации углекислого газа в поверхностной воде и потоков СО₂ в литоральной зоне Байкала показала, что в течение всего периода открытой воды (май–декабрь) явно проявляется суточный ритм, который связан с процессами фотосинтетической деятельности планктона. Для того чтобы на фоне воздействия множества факторов различной природы на изменение концентрации углекислого газа в поверхностной воде и его потоков в системе «атмосфера–вода» выделить роль только процесса фотопериодичности, в работе рассматривается схема суточного хода СО₂ в период открытой воды в 2007–2015 гг. в литоральной зоне Южного Байкала в координатах продолжительности солнечного сияния, которое рассчитывалось исходя из теоретически возможной продолжительности солнечного сияния (от восхода до захода солнца при условии ясного неба и открытом горизонте).
Предложенная схема параметризации, восстановления значения этих характеристик для каждого момента времени, может найти применение при проведении оценочных расчетов в моделях цикла углерода и будет полезна при планировании оптимального режима исследований биологических и химических процессов в оз. Байкал.

Ключевые слова:

углекислый газ, парциальное давление, поток, инсоляция, суточный ход, фотосинтез, деструкция, планктон, оз. Байкал

Список литературы:

1. Climate Change 2014: Synthesis Report. Core Writing Team / Eds. R.K. Pachauri, L.A. Meyer. Geneva: IPCC, 2014. 151 p.
2. Ciais P., Sabine C., Bala G., Bopp L., Brovkin V., Canadell J., Chhabra A., DeFries R., Galloway J., Heimann M., Jones C., Le Quéré C., Myneni R.B., Piao S., Thornton P. Carbon and other biogeochemical cycles // Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley. Cambridge, NY: Cambridge University Press, 2013. P. 465–570. DOI: 10.1017/CBO9781107415324.015.
3. Le Quéré C., Moriarty R., Andrew R.M. Global carbon budget 2014 // Earth Syst. Sci. Data. 2015. V. 7. P. 47–85. DOI: 10.5194/essd-7-47-2015.
4. Quegan S., Beer C., Shvidenko A., McCallum I., Handoh I.C., Peylin P., Rödenbeck C., Lucht W., Nilsson S., Schmullius C. Estimating the carbon balance of central Siberia using landscape-ecosystem approach, atmospheric inversion and dynamic global vegetation models // Glob. Change Biol. 2011. V. 17. P. 351–365. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2010.02275.x.
5. Tranvik L.J., Downing J.A., Cotner J.B., Loiselle S.A., Striegl R.G., Ballatore T.J., Dillon P., Finlay K., Fortino K., Knoll L.B., Kortelainen P.L., Kutser T., Larsen S., Laurion I., Leech D.M., McCallister S.L., McKnight D.M., Melack J.M., Overholt E., Porter J.A., Prairie Y., Renwick W.H., Roland F., Sherman B.S., Schindler D.W., Sobek S., Tremblay A., Vanni M.J., Verschoor A.M., von Wachenfeldt E., Weyhenmeyer G.A. Lakes and reservoirs as regulators of carbon cycling and climate // Limnol. Oceanogr. 2009. V. 54. P. 2298–2314.
6. Rantakari M., Kortelainen P. Interannual variation and climatic regulation of the CO₂ emission from large boreal lakes // Glob. Change Biol. 2005. V. 11. P. 1368–1380. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2005.00982.x.
7. Sobek S., Algesten G., Bergstrom A.K., Jansson M., Tranvik L.J. The catchment and climate regulation of P_CO2 in boreal lakes // Glob. Change Biol. 2003. V. 9. P. 630–641.
8. Emerson S. Gas exchange rates in small Canadian Shield lakes // Limnol. Oceanogr. 1975. V. 30. P. 754–761.
9. Huotari J., Ojala A., Peltomaa E., Pumpanen J., Hari P., Vesala T. Temporal variations in surface water CO₂ concentration in a boreal humic lake based on high-frequency measurements // Boreal Environ. Res. 2009. V. 14, suppl. A. P. 48–60.
10. Huotari J., Ojala A., Peltomaa E., Nordbo A., Launiainen S., Pumpanen J., Rasilo T., Hari P., Vesala T. Long-term direct CO₂ flux measurements over a boreal lake: Five years of eddy covariance data // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L18401. DOI: 10.1029/2011GL048753.
11. Вотинцев К.К., Мещерякова А.И., Поповская Г.И. Круговорот органического вещества в озере Байкал. Новосибирск: Наука, 1975. 189 с.
12. Панченко М.В., Домышева В.М., Пестунов Д.А., Сакирко М.В., Заворуев В.В., Новицкий А.Л. Экспериментальные исследования процессов газообмена СО₂ в системе «атмосфера–водная поверхность» оз. Байкал (постановка эксперимента) // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 5. С. 448–452.
13. Грачев М.А., Домышева В.М., Ходжер Т.В., Коровякова И.В., Голобокова Л.П., Погодаева Т.В., Верещагин А.Л., Гранин Н.Г., Гнатовский Р.Ю., Косторнова Т.Я. Глубинная вода озера Байкал – природный стандарт пресной воды // Химия в интересах устойчивого развития. 2004. № 12. C. 417–429.
14. Поповская Г.И. Годовые изменения фитопланктона // Тр. Лимнол. ин-т. СО АН СССР. 1971. Т. 12(32). С. 158–169.
15. Панин Г.Н. Тепло и массообмен между водоемом и атмосферой в естественных условиях. М.: Наука, 1985. 206 с.
16. Бютнер Э.К. Планетарный газообмен О₂ и СО₂. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 239 с.
17. Мизандронцев И.Б., Горбунова Л.А., Домышева В.М., Мизандронцева К.Н., Шимараев М.Н. Газообмен Байкала с атмосферой в осенний период // Геогр. и природ. ресурсы. 1998. № 1. С. 61–70.
18. Мизандронцев И.Б., Домышева В.М., Мизандронцева К.Н. О короткопериодной динамике состояния карбонатной системы трофогенного слоя Байкала // Геогр. и природ. ресурсы. 2003. № 3. С. 78–85.
19. Мизандронцев И.Б., Домышева В.М., Мизандронцева К.Н. Суточный ход интенсивности газообмена оз. Байкал с атмосферой // Водные ресурсы. 2003. Т. 30, № 3. С. 289–296.
20. Мизандронцев И.Б., Домышева В.М., Мизандронцева К.Н., Томас К. О суточной динамике концентраций свободной углекислоты и кислорода в воде Байкала // Геогр. и природ. ресурсы. 2002. № 1. С. 73–78.
21. Мизандронцев И.Б., Домышева В.М., Шимараев М.Н., Голобокова Л.П., Коровякова И.В., Мизандронцева К.Н., Жданов А.А., Гнатовский Р.Ю., Цехановский В.В., Чубаров М.П. Особенности газообмена Байкала с атмосферой при переходе от весеннего прогрева к летнему // Геогр. и природ. ресурсы. 2000. № 3. С. 55–62.
22. Домышева В.М., Пестунов Д.А., Панченко М.В., Хохрова О.М., Мизандронцев И.Б., Шмаргунов В.П., Ходжер Т.В., Белан Б.Д. О связи ритмов изменения содержания углекислого газа в приводном слое воздуха и химического состава воды озера Байкал // Докл. РАН. 2004. Т. 399, № 6. С. 825–828.
23. Заворуев В.В., Панченко М.В., Домышева В.М., Сакирко М.В., Белых О.В., Поповская Г.И. Суточный ход газообмена СО₂ и интенсивности фотосинтеза в поверхностной воде озера Байкал // Докл. РАН. 2007. Т. 413, № 3. С. 403–407.
24. Сакирко М.В., Панченко М.В., Домышева В.М., Пестунов Д.А. Суточные ритмы концентрации диоксида углерода в приводном слое воздуха и в поверхностной воде оз. Байкал в разные гидрологические сезоны // Метеорол. и гидрол. 2008. № 2. С. 79–86.
25. Домышева В.М., Сакирко М.В., Пестунов Д.А., Панченко М.В. Сезонный ход процесса газообмена СО₂ в системе «атмосфера–вода» в литорали Южного Байкала. 1. Гидрологическая весна // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 12. С. 1067–1074; Dоmyshevа V.М., Sаkirkо М.V., Pеstunоv D.А., Pаnchenkо М.V. Seasonal behavior of the СО₂ gas exchange process in the “atmosphere–water” system of the littoral zone of Southern Baikal. 1. Hydrological spring // Atmos. Ocean Opt. 2011. V. 24, N 3. P. 253–260.
26. Домышева В.М., Сакирко М.В., Пестунов Д.А., Панченко М.В. Сезонный ход процесса газообмена СО₂ в системе «атмосфера–вода» в литорали Южного Байкала. 2. Гидрологическое лето // Оптика атмосф. и океана. 2011. V. 24, N 9. P. 737–742; Domysheva V.M., Sakirko M.V., Pestunov D.A., Panchenko M.V. Seasonal behavior of the CO₂ gas exchange process in the “atmosphere–water” system of littoral zone of Southern Baikal. 2. Hydrological summer // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 163–169.
27. Домышева В.М., Сакирко М.В., Пестунов Д.А., Панченко Д.А. Сезонный ход процесса газообмена СО₂ в системе «атмосфера–вода» в литорали Южного Байкала. 3. Осень // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 826–832; Dоmyshevа V.М., Sаkirkо М.V., Pеstunоv D.А., Pаnchenkо М.V. Seasonal behavior of the СО₂ gas exchange process in the “atmosphere–water” system of the littoral zone of Southern Baikal. 3. Autumn // Atmos. Ocean Opt. 2013. V. 26, N 3. P. 252–258.
28. Panchenko M., Pestunov D., Sakirko M., Domysheva V. Air-water carbon dioxide exchange in the littoral zone of Lake Baikal (ice-free period) // Int. J. Geosci. 2013. V. 4. P. 1339–1345.
29. Одум Ю. Экология. Т. 1–2. М.: Прогресс, 1986. 620 с.
30 The Daily Growth Cycle of Phytoplankton / Eds. T. Berman, H.J. Gons, L.R. Mur // Proc. Fifth Inter-national Workshop of the Group for Aquatic Primary Productivity (GAP), held at Breukelen, The Netherlands 20–28 April. 1990. V. 76. Р. 1–35.
31. Back R.С., Bolgrin D.W., Guselnikova N.E., Bondarenko N.A. Phytoplankton photosynthesis in Southern Lake Baikal // J. Great Lakes Res. 1991. V. 17, N 2. P. 194–202.
32. Бондаренко Н.А., Гусельникова Н.Е., Перова Т.С., Покатилова Т.Н. Световые оптимумы для фотосинтеза фитопланктона в Байкале // Круговорот вещества и энергии в водоемах: Тез. докл. V Всесоюз. лимнол. совещ. Лиственичное-на-Байкале, 2–4 сент. 1981 г. Иркутск, 1981. Вып. 1. С. 44–45.
33. Бондаренко Н.А., Евстафьев В.К. Солнечные ритмы фитопланктона озера Байкал // II съезд биофизиков России: Тез. докл. 1999. T. III. С. 864–865.
34. Пестунов Д.А., Панченко М.В., Шамрин А.М. База данных содержания углекислого газа в атмосфере и в воде и потоков углекислого газа в системе «атмосфера–вода» в литорали озера Байкал: Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2015620798. Заяв. 22.06.2015.
35. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. 2-е изд. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 752 с.
36. Домышева В.М., Пестунов Д.А., Сакирко М.В., Шамрин А.М., Панченко М.В. К оценке бюджета потоков углекислого газа в системе «атмосфера–вода» в литорали Южного Байкала с применением метода плавающих камер // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 6. С. 552–560; Dоmyshevа V.М., Pеstunоv D.А., Sаkirkо М.V., Shamrin A.M., Pаnchenkо М.V. Estimation of СО₂ fluxes in the “atmosphere–water” system in the South Lake Baikal littoral with the floating chamber method // Atmos. Ocean Opt. 2015. V. 28, N 6. P. 543–550.
37. Панова Г.П. Спектральная и интегральная прозрачность атмосферы на озере Байкал. Новосибирск: Наука, 1980. 73 с.
38. Мартьянова Г.Н. Радиационно-оптическая характеристика атмосферы на южном побережье озера Байкал // Геогр. и природ. ресурсы. 1992. № 4. С. 68–84.
39 Мартьянова Г.Н. Изменчивость прозрачности атмосферы в котловине озера Байкал и ее влияние на приход радиации в отдельных участках спектра // Геогр. и природ. ресурсы. 1994. № 1. С. 76–82.
40. Заяханов А.С., Жамсуева Г.С., Нагуслаев С.А., Цыдыпов В.В., Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Тащилин М.А. Результаты исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы в Байкальском регионе // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 466–470.