Том 32, номер 03, статья № 8

Аннотация:

Предложен механизм влияния атмосферного блокирования на газовый и аэрозольный состав приземного слоя атмосферы в зимний период. Согласно этому механизму рост концентрации метана (СН₄) и углекислого газа (СО₂) наблюдается в циклонической части блокинга, сформированной адвекцией полярных воздушных масс и чаще локализованной в южных районах Западной Сибири. Увеличение концентрации происходит за счет уменьшения высоты пограничного слоя атмосферы и формирования инверсии. Для подтверждения предложенного механизма исследована изменчивость CH₄ и CO₂ в фоновых районах Западной Сибири (сеть JR-STATION, Japan–Russia Siberian Tall Tower Inland Observation Network) в периоды атмосферного блокирования. Всего было проанализировано 12 периодов блокирования. Оказалось, что в период блокирования концентрация CH₄ и CO₂ возрастает в большей части событий для станций, расположенных на юге Западной Сибири. Средняя разница концентрации CH₄ между периодами блокингов и периодами, предшествующими им, составила 133 млрд^-1 (диапазон изменчивости от 50 до 370 млрд^-1), для CО₂ – 9,5 млн^-1 (диапазон изменчивости от 4 до 17 млн^-1). Средний рост концентрации в период блокирования составил для CH₄ 48 млрд^-1/день (максимальное значение 182 млрд^-1/день, минимальное – 12 млрд^-1/день), для СО₂ – 3 млн^-1/день (максимальное значение 9 млн^-1/день, минимальное – 1 млн^-1/день). Средний прирост для CH₄ составил 268 млрд^-1, для СО₂ – 17 млн^-1.

Ключевые слова:

атмосферное блокирование, метан, углекислый газ, концентрация, JR-STATION, зимний период, высота пограничного слоя, приземное давление

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley (eds.). Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
2. Climate Change 2007: The Physical Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / S. Solomon, D. Qin, M. Manning et al. (eds.). Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2007. 40 p.
3. Давыдов Д.К. Исследование изменения состава воздуха на территории Западной Сибири с применением автоматизированных комплексов: дис. … канд. физ.-мат. наук. Томск, 2018. 177 с.
4. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Inoue G., Краснов О.А., Machida Т., Maksutov Sh. Sh., Недэлэк Ф., Рамонет М., Сиас Ф., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Организация мониторинга парниковых и окисляющих атмосферу компонент над территорией Сибири и некоторые его результаты. 1. Газовый состав // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 11. С. 948–955.
5. Sasakawa M., Shimoyama K., Machida T., Tsuda N., Suto H., Arshinov M., Davydov D., Fofonov A., Krasnov O., Saeki T., Koyama Y., Maksyutov S. Continuous measurements of methane from a tower network over Siberia // Tellus B. 2010. V. 62, N 5. P. 403–416.
6. Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Аршинова В.Г., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Рассказчикова Т.М., Фофонов А.В., Machida T. Изменения концентрации СО₂ в разные сезоны года при прохождении атмосферных фронтов по территории Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 24–31.
7. Антохин П.Н., Антохина О.Ю., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Скляднева Т.К., Фофонов А.В., Sasakawa M., Machida Т. Влияние атмосферного блокирования в Западной Сибири на изменение концентрации метана в летний период // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 5. С. 393–403.
8. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Краснов О.А., Симоненков Д.В, Фофонов А.В., Черников С.А. Изменение концентрации диоксида углерода в периоды летнего атмосферного блокирования над Западной Сибирью // Тезисы XII Сибирского совещания по климато-экологическому мониторингу. 2017. C. 11–12.
9. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Inoue G., Максютов Ш.Ш., Machida Т., Фофонов А.В. Пространственная и временная изменчивость концентрации СО₂ и СН₄ в приземном слое воздуха на территории Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. С. 183–192; Arshinov М.Yu., Bеlаn B.D., Davydov D.K., Inoue G., Maksyutov S.S., Machida Т., Fofonov А.V. Spatial and temporal variability of CO₂ and CH₄ concentrations in the surface atmospheric layer over West Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 1. P. 84–93.
10. Белан Б.Д., Креков Г.М. Влияние антропогенного фактора на содержание парниковых газов в тропосфере. 1. Метан // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 4. С. 361–373.
11. Berchet A., Pison I., Chevallier F., Paris J.-D., Bousquet P., Bonne J.-L., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Cressot C., Davydov D.K., Dlugokencky E.J., Fofonov A.V., Galanin A., Lavrič J., Machida T., Parker R., Sasakawa M., Spahni R., Stocker B.D., Winderlich J. Natural and anthropogenic methane fluxes in Eurasia: A meso-scale quantification by generalized atmospheric inversion // Biogeosciences. 2015. V. 12, N 18. P. 5393–5414.
12. Ахметшина А.С. Инверсии температуры воздуха как фактор, влияющий на уровень загрязнения пограничного слоя атмосферы (на примере г. Томска): дис. … канд. геогр. наук. Томск, 2015. 210 с.
13. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 8. С. 1045–1054.
14. Devasthale A., Thomas M.A. An investigation of statistical link between inversion strength and carbon monoxide over Scandinavia in winter using AIRS data // Atmos. Environ. 2012. V. 56. P. 109–114.
15. Hou P., Wu S. Long-term Changes in Extreme Air Pollution Meteorology and the Implications for Air Quality // Sci. Rep. 2016. V. 6, N 1. P. 23792.
16. Lawrence E. Atmospheric pollution during spells of low-level air temperature inversion // Atmos. Environ. 1967. V. 1, N 5. P. 561–576.
17. Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Рассказчикова Т.М., Фофонов А.В. Блокирующая роль Уральских гор в трансграничном переносе примесей из Европы в Азию // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 11. С. 937–941; Аtokhin P.N., Arshinovа V.G., Arshinov М.Yu., Bеlаn B.D., Bеlаn S.B., Davydov D.K., Ivlev G.А., Kоzlоv А.V., Rasskazchikovа Т.М., Fоfonov А.V. The blocking role of the Ural Mountains in the transborder transfer of impurities from Europe to Asia // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 3. P. 242–246.
18. Виноградова А.А., Васильева А.В. Черный углерод в воздухе северных районов России: источники, пространственные и временные вариации // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 6. С. 467–475; Vinogradovа А.А., Vasilevа А.V. Black carbon in air over northern regions of Russia: Sources and spatiotemporal variations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 6. P. 533–541.
19. Freitag S., Clarke A.D., Howell S.G., Kapustin V.N., Campos T., Brekhovskikh V.L., Zhou J. Combining airborne gas and aerosol measurements with HYSPLIT: A visualization tool for simultaneous evaluation of air mass history and back trajectory consistency // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7. P. 107–128.
20. Mokhov I.I., Semenov V.A. Weather and Climate Anomalies in Russian Regions Related to Global Climate Change // Rus. Meteorol. Hydrol. 2016. V. 41, N 2. P. 84–92.
21. Антохин П.Н., Пененко А.В., Антохина О.Ю. Алгоритм восстановления вертикального распределения мощностей источников и стоков субстанции в пограничном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 49–56.
22. Dee D.P., Uppala S.M., Simons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayshi S., Andrae U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold P., Beljoars A.C.M., Berg L., Bidlot J., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S.B., Hersback H., Holm E.V., Isaksen L., Kalberg P., Kohler H., Matricardi M., McNally A.P., Monge-Sanz B.M., Morcrette J.-J., Park B.-K., Peubey C., Rosnay P., Tarolato C., Thepaut N., Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Q. J. R. Meteorol.  Soc. 2011. V. 137, N 656. P. 553–597.
23. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Зоркальцева О.С., Девятова Е.В. Атмосферные блокинги в Западной Сибири. Часть I: Особенности обнаружения, объективные критерии и их сравнение // Метеорол. и гидрол. 2017. № 10. С. 34—45.
24. Tibaldi S., Molteni F. On the operational predictability of blocking // Tellus. 1990. V. 42A. P. 343–365.
25. Lejenäs H., Оkland H. Characteristics of northern hemisphere blocking as determined from a long time series of observational data // Tellus A. 1983. V. 35, N 5. P. 350–362.
26. Barriopedro D., García-Herrera R., Lupo A.R., Hernández E. A Climatology of Northern Hemisphere Blocking // J. Clim. 2006. V. 19, N 6. P. 1042–1063.
27. Pelly J.L., Hoskins B.J. A new perspective on blocking // J. Atmos. Sci. 2003. V. 60. P. 743–755.
28. Masato G., Hoskins B.J., Woollings T.J. Wave-breaking characteristics of mid-latitude blocking // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2011. V. 138, N 666. P. 1285–1296.
29. Антохин П.Н., Антохина О.Ю., Девятова Е.В., Мартынова Ю.В. Атмосферные блокинги в Западной Сибири. Часть II: Долговременные вариации и их связь с климатической изменчивостью в Азии // Метеорол. и гидрол. 2018. № 3. С. 16–27.
30. Antokhina O.Y., Antokhin P.N., Devyatova E.V., Martynova Y.V. 2004–2016. Wintertime Atmospheric Blocking Events over Western Siberia and Their Effect on Surface Temperature Anomalies // Atmos. 2018. V. 9. P. 72.
31. Давыдов Д.К., Белан Б.Д., Антохин П.Н., Антохина О.Ю., Антонович В.В., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Ахлестин А.Ю., Белан С.Б., Дудорова Н.В., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Пестунов Д.А., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фазлиев А.З., Фофонов А.В. Мониторинг атмосферных параметров: 25 лет TOR-станции ИОА СО РАН // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 10. С. 845–853.