Том 31, номер 04, статья № 9

Аннотация:

На основе данных многолетних (2004–2016 гг.) экспедиционных исследований проведены статистическое обобщение и районирование физико-химических характеристик аэрозоля в Восточной Атлантике (от Ла-Манша до Антарктиды). Для шести широтных зон Атлантического и Южного океанов (> 45° с.ш., 20–45° с.ш., 0–20° с.ш., 0–20° ю.ш., 20–55° ю.ш., >55° ю.ш.) представлены средние значения основных характеристик аэрозоля: аэрозольной оптической толщи атмосферы, мелко- и грубодисперсной компоненты аэрозольной оптической толщи, счетных концентраций частиц, массовых концентраций аэрозоля, «сажи», водорастворимых ионов (Na⁺, Mg²⁺, Cl^-, K⁺, Ca²⁺, NH₄⁺, NO₃^-, SO₄^2-) и газообразных примесей (SO₂, HCl, HNO₃, NH₃).
Показано, что диапазон зональной изменчивости оптических и микрофизических характеристик аэрозоля – около одного порядка: самые большие средние значения наблюдаются в тропической зоне, минимальные – над Южным океаном. Зональные различия (от 1,3 до 4,3 раз) концентраций ионов и газообразных примесей существенно меньше и сопоставимы с синоптической изменчивостью. Максимальные концентрации «морских» ионов зафиксированы над Южной Атлантикой, «континентальных» ионов – в тропической и субтропической зонах Северного полушария, а минимальные концентрации всех ионов – над Южным океаном. Отмечена специфика географического распределения газообразных примесей: максимальные концентрации HCl и NH₃ наблюдаются над Южной Атлантикой, SO₂ и HNO₃ – вблизи Европы, а самый низкий уровень – в тропической зоне.

Ключевые слова:

аэрозольная оптическая толща, концентрации аэрозоля, «сажи», ионов и газообразных примесей, пространственное распределение, Восточная Атлантика, Южный океан

Список литературы:

1. Бартенева О.Д., Никитинская Н.И., Сакунов Г.Г., Веселова Л.К. Прозрачность толщи атмосферы в видимой и ИК-области спектра. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 224 с.
2. Шифрин К.С., Волгин В.М., Волков Б.Н., Ершов О.А., Cмирнов А.В. Оптическая толщина аэрозоля атмосферы над морем // Исслед. Земли из космоса. 1985. № 4. С. 21–30.
3. Волгин В.М., Ершов О.А., Cмирнов А.В., Шифрин К.С. Оптическая толщина аэрозоля в характерных морских регионах // Изв. АН СССР. Физика атмосф. и океана. 1988. Т. 24, № 10. С. 1058–1064.
4. Tomasi C., Prodi F. Measurement of atmospheric turbidity and vertical mass loading of particulate matter in marine environments (Red Sea, Indian Ocean, and Somalian Coast) // J. Geophys. Res. 1982. V. 87, N C2. P. 1279–1286.
5. Moorthy K.K., Satheesh S.K., Baby S.S., Saha A. Large latitudinal gradients and temporal heterogeneity in aerosol black carbon and its mass mixing ratio over southern and northern oceans observed during a trans-continental cruise experiment // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. P. L14818. DOI: 10.1029/2005GL023267.
6. Копейкин В.М., Репина И.А., Гречко Е.И., Огородников Б.И. Измерение содержания сажевого аэрозоля над водной поверхностью в Южном и Северном полушариях // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 444–450; Kopeikin V.M., Repina I.A., Grechko E.I., Ogorodnikov B.I. Measurements of soot aerosol content in the near-water atmospheric layer in Southern and Northen semispheres // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 6. P. 500–507.
7. Bates T.S., Quinn P.K., Covert D.S., Coffman D.J., Johnson J.E., Wiedensohler A. Aerosol physical properties and controlling processes in lower marine boundary layer: A comparison of submicron data from ACE-1 and ACE-2 // Tellus B. 2000. V. 52. P. 258–272.
8. Raes F., Bates T.S, McGovern F., van Liedekerke M. The 2nd aerosol characterization experiment (ACE-2): General overview and main results // Tellus B. 2000. V. 52. P. 111–125.
9. Sakerin S.M., Kabanov D.M. Spatial inhomogeneities and the spectral behavior of atmospheric aerosol optical depth over the Atlantic Ocean // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3, part 1. P. 484–500.
10. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Smirnov A.V., Holben B.N. Aerosol optical depth of the atmosphere over ocean in the wavelength range 0.37–4 mm // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29, N 9. P. 2519–2547. DOI: 10.1080/01431160701767492.
11. Smirnov A., Holben B.N., Kaufman Y.J., Dubovik O., Eck T.F., Slutsker I., Pietras C., Halthore R.N. Optical properties of atmospheric aerosol in maritime environments // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3, part 1. P. 501–523.
12. Лисицын А.П. Аридная седиментация в Мировом океане. Рассеянное осадочное вещество атмосферы // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 10. С. 1398–1439.
13. Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Прозрачность атмосферы над Атлантическим океаном. Ч. 2. Вариации аэрозольной оптической толщи и влагосодержания атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 8. С. 715–722.
14. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Полькин В.В., Радионов В.Ф., Holben B.N., Smirnov A. Вариации оптических и микрофизических характеристик аэрозоля на маршруте Российских антарктических экспедиций в Восточной Атлантике // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 8. С. 666–678. DOI: 10.15372/ AOO20160808; Sakerin S.M., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Radionov V.F., Holben B.N., Smirnov A. Variations in aerosol optical and microphysical characteristics along the route of Russian Antarctic expeditions in the East Atlantic // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 1. P. 89–102.
15. Бартенева О.Д., Веселова Л.К., Никитинская Н.И. Об оптических свойствах атмосферного аэрозоля тропической зоны Атлантического океана // ТРОПЕКС-72. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. С. 482–493.
16. Шифрин К.С., Гашко В.А., Новогрудский Б.В. Спектральная прозрачность атмосферы над тропической частью Индийского океана // Гидрофизические и оптические исследования в Индийском океане. М.: Наука, 1975. С. 164–170.
17. Гашко В.А., Шифрин К.С. Спектральная прозрачность атмосферы в северо-западной части Тихого океана // Оптика моря. М.: Наука, 1983. С. 190–194.
18. Ершов О.А., Cмирнов А.В., Шифрин К.С. Исследование спектральной прозрачности и солнечного ореола в атмосфере над океаном // Изв. АН СССР. Физика атмосф. и океана. 1990. Т. 26, № 4. С. 388–394.
19. 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., de Leeuw 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.
20. Смеркалов В.А. Прикладная оптика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997. 334 с.
21. Smirnov A., Holben B.N., Slutsker I., Giles D., McClain C.R., Eck T.F., Sakerin S.M., Macke А., Croot P., Zibordi G., Quinn P., Sciare J., Kinne S., Harvey M., Smyth T., Piketh S., Zielinski T., Proshutinsky A., Goes J., Seigel D.A., Larouche P., Radionov V.F., Goloub P., Krishnamoorthy K., Matarrese R., Robertson L., Jourdin F. Maritime aerosol network as a component of Aerosol Robotic Network // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. P. D06204. DOI: 10.1029/2008JD011257.
22. Сакерин С.М., Власов Н.И., Кабанов Д.М., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Holben B.N., Smirnov A. Результаты спектральных измерений аэрозольной оптической толщины атмосферы солнечными фотометрами в 58 Российской антарктической экспедиции // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 27, № 12. С. 1059–1067; Sakerin S.M., Vlasov N.I., Kabanov D.M., Lubo-Lesnichenko K.E., Prakhov A.N., Radionov V.F., Turchinovich Yu.S., Holben B.N., Smirnov A. Results of spectral measurements of atmospheric aerosol optical depth with sun photometers in the 58th Russian Antarctic Expedition // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 5. P. 393–402.
23. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Панченко М.В., Полькин В.В. О широтной зависимости и взаимосвязях характеристик аэрозоля в атмосфере Южной Атлантики // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 7. С. 611–621.
24. Sakerin S.M., Smirnov A.V., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Holben B.N., Panchenko M.V., Kopelevich O.V. Aerosol optical and microphysical properties over the Atlantic Ocean during the 19th cruise of the research vessel “Akademik Sergey Vavilov” // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. D10220. DOI: 10.1029/ 2006JD007947.
25. Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Goloboko-va L.P., Polkin Vas.V., Polkin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, iss. 21. P. 12413–12443. DOI: 10.5194/acp-15-1-2015.
26. Knobelspiesse K.D., Pietras C., Fargion G.S., Wang M.H., Frouin R., Miller M.A., Subramaniam S., Balch W.M. Maritime aerosol optical thickness measured by handheld sunphotometers // Remote Sens. Environ. 2004. N 93. P. 87–106.
27. 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.
28. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Polkin V.V. Estimate of latitudinal and longitudinal boundaries of aerosol regions in the East Atlantic // Proc. SPIE Atmos. Phys. / G.G. Matvienko, O.A. Romanovskii (eds.). 2017. V. 10466. P. 10466‑19.
29. Kabanov D.M., Gulev S.K., Holben B.N., Radio-nov V.F., Sakerin S.M., Smirnov A. Latitudinal distribution of the aerosol optical depth over oceans in southern hemisphere // Proc. of SPIE. 2014. V. 9292. P. 9292940. DOI: 10.1117/12.2074564.
30. Acker J.G., Leptoukh G. Online analysis enhances use of NASA Earth Science Data // Eos, Trans. Amer. Geophys. Union. 2007. V. 88. P. 14–17.
31. 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. С. 222–228.
32. Полькин В.В., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Голобокова Л.П. Результаты сравнительных исследований оптических, микрофизических характеристик и химического состава аэрозоля над Каспийским морем в 26-м и 41-м рейсах НИС «Рифт» // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 8. С. 628–635; Pol’kin V.V., Kabanov D.M., Sakerin S.M., Golobokova L.P. Comparative studies of optical and microphysical characteristics and chemical composition of aerosol over water basin of Caspian sea in the 29th and 41st cruises of RV rift // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 1. P. 16–23.
33. Сакерин С.М., Голобокова Л.П., Кабанов Д.М., Полькин В.В., Турчинович Ю.С., Ходжер Т.В., Хуриганова О.И. Пространственно-временная изменчивость характеристик аэрозоля на маршруте Индо-Атлантической экспедиции НИС «Академик Николай Страхов» // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 1. С. 42–52. DOI: 10.15372/AOO20170106; Sakerin S.M., Golobokova L.P., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Turchinovich Yu.S., Khodzher T.V., Khuriganova O.I. Spatiotemporal variations in aerosol characteristics along the route of the Indian-Atlantic Expedition onboard the research vessel “Akademik Nikolaj Strakhov” // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 4. P. 349–359.