Том 32, номер 11, статья № 1

Аннотация:

Исследованы особенности микроструктуры аэрозоля в приземном слое и в вертикальном столбе атмосферы при поступлении в атмосферу дымов пожаров. Микроструктурные параметры аэрозоля определялись из решения обратной задачи для спектральных измерений коэффициента аэрозольного ослабления света трассовым методом и аэрозольной оптической толщины методом солнечной фотометрии в условиях чистой атмосферы и при ее задымлении в районе Томска. Были рассчитаны геометрическое сечение, объемная концентрация и средний радиус частиц субмикронной и грубодисперсной фракций аэрозоля. Для фоновых условий типично преобладание грубодисперсной фракции в суммарном объеме аэрозоля. При задымлении воздуха в объемном содержании доминирующей становится субмикронная фракция аэрозольных частиц. В результате в задымленной атмосфере уменьшается средний по суммарному ансамблю радиус частиц. Также при задымлении атмосферы существенно меняется характер регрессионных связей между параметрами микроструктуры разных фракций аэрозоля и спектральными характеристиками аэрозольного ослабления света.

Ключевые слова:

ослабление света, микроструктура аэрозоля, дымы, обратные задачи, регрессия

Список литературы:

1. Fuzzi S., Baltensperger U., Carslaw K., Decesari S., Denier van der Gon H., Facchini M.C., Fowler D., Koren I., Langford B., Lohmann U., Nemitz E., Pandis S., Riipinen I., Rudich Y., Schaap M., Slowik J.G., Spracklen D.V., Vignati E., Wild M., Williams M., Gilardoni S. Particulate matter, air quality and climate: Lessons learned and future needs // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 8217–8299.
2. Climate Change 2007: The Physical Science Basis / S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, H.L. Miller (eds.). Cambridge University Press, 2007. 996 p.
3. Boucher O., Randall D., Artaxo P., Bretherton C., Feingold G., Forster P., Kerminen V.-M., Kondo Y., Liao H., Lohmann U., Rasch P., Satheesh S.K., Sherwood S., Stevens B., Zhang X.Y. Clouds and Aerosols // Climate Change 2013: The Physical Science Basis / 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 University Press, 2014. DOI: 10.1017/CBO9781107415324.
4. Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. World Health Organization, 2003.
5. WHO Air Quality Guidelines for Particulate Matter, Ozone, Nitrogen Dioxide and Sulfur Dioxide. WHO, 2006. URL: https://apps.who.int/iris/handle/10665/107823 (last access: 11.05.2019).
6. Health Effects of Particulate Matter: Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. World Health Organization, 2013.
7. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Оптические и микрофизические свойства смешанного дыма по данным поляризационных спектронефелометрических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 1. С. 59–68.
8. Рахимов Р.Ф., Козлов В.С., Панченко М.В., Тумаков А.Г., Шмаргунов В.П. Свойства атмосферного аэрозоля в дымовых шлейфах лесных пожаров по данным спектронефелометрических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 2. С. 126–133; Rаkhimov R.F., Kоzlov V.S., Pаnchenkо М.V., Тumakov А.G., Shmargunov V.P. Properties of atmospheric aerosol in smoke plumes from forest fires according to spectronephelometer measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 3. P. 275–282.
9. Поповичева О.Б., Козлов В.С., Рахимов Р.Ф., Шмаргунов В.П., Киреева Е.Д., Персианцева Н.М., Тимофеев М.А., Engling G., Elephteriadis K., Diapouli L., Панченко М.В., Zimmermann R., Schnelle-Kreis J. Оптико-микрофизические и физико-химические характеристики дымов горения сибирских биомасс: эксперименты в аэрозольной камере // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 4. С. 323–331; Popovicheva O.B., Kozlov V.S., Rakhimov R.F., Shmargunov V.P., Kireeva E.D., Persiantseva N.M., Timofeev M.A., Engling G., Eleftheriadis K., Diapouli L., Panchenko M.V., Zimmermann R., Schnelle-Kreis J. Optical-microphysical and physical-chemical characteristics of Siberian biomass burning: Experiments in aerosol chamber // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 6. P. 492–500.
10. Козлов В.С., Рахимов Р.Ф., Шмаргунов В.П. Изменчивость конденсационных свойств смешанного дыма горения биомассы на различных стадиях его эволюции // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 10. С. 846–855; Kozlov V.S., Rakhimov R.F., Shmargunov V.P. Variations in condensation properties of mixed smoke from biomass burning at different smoke evolution stages // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 1. P. 9–18. URL: https://doi.org/10.1134/ S1024856018010086 (last access: 14.02.2019).
11. Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Воронецкая Н.Г., Головко А.К., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Козлов А.С., Малышкин С.Б., Певнева Г.С., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Органический аэрозоль в атмосфере Сибири и Арктики. Ч. 3. Продукты лесных пожаров // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 9. С. 740–749.
12. Ситнов С.А., Горчаков Г.И., Свириденков М.А., Горчакова И.А., Карпов А.В., Колесникова А.Б. Аэрокосмический мониторинг дымового аэрозоля на европейской части России в период массовых пожаров лесов и торфяников в июле–августе 2010 г. // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 12. С. 1062–1076; Sitnov S.A., Gorchakov G.I., Sviridenkov M.A., Gorchakova I.A., Karpov A.V., Kolesnikova A.B. Aerospace monitoring of smoke aerosol over the European part of Russia in the period of massive forest and peatbog fires in July–August of 2010 // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 4. P. 265–280.
13. Ситнов С.А., Мохов И.И., Горчаков Г.И., Джола А.В. Дымная мгла на европейской части России летом 2016 г.: связь с лесными пожарами в Сибири и аномалиями атмосферной циркуляции // Метеорол. и гидрол. 2017. № 8. С. 50–63.
14. Томшин О.А., Соловьев В.С. Исследование крупномасштабных неоднородностей аэрозольных полей, вызванных лесными пожарами в Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 7. С. 598–602.
15. Журавлева Т.Б., Панченко М.В., Козлов В.С., Насртдинов И.М., Полькин В.В., Терпугова С.А., Чернов Д.Г. Модельные оценки динамики вертикальной структуры поглощения солнечного излучения и температурных эффектов в фоновых условиях и экстремально задымленной атмосфере по данным самолетных наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 10. С. 834–839; Zhuravleva T.B., Panchenko M.V., Kozlov V.S., Nasrtdinov I.M., Pol’kin V.V., Terpugova S.A., Chernov D.G. Model estimates of dynamics of the vertical structure of solar absorption and temperature effects under background conditions and in extremely smoke-laden atmosphere according to data of aircraft observations // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 1. P. 25–30.
16. Скляднева Т.К., Белан Б.Д., Аршинов М.Ю. Радиационный режим г. Томска в условиях дымной мглы // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 3. С. 215–222.
17. Горчакова И.А., Мохов И.И. Радиационный и температурный эффекты дымового аэрозоля в Московском регионе в период летних пожаров 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 5. С. 496–503.
18. 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 фоновых и задымленных условиях атмосферы Сибири на основе эмпирических данных // Метеорол. и гидрол. 2016. № 2. С. 45–54.
19. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Tumakov A.G., Shmargunov V.P., Yausheva E.P. Some peculiarities of the mutual variability of the content of soot and sub-micron aerosol in the near-ground air layer // J. Aerosol Sci. 1997. V. 28, N 1. P. 231–232.
20. Yausheva E.P., Kozlov V.S., Panchenko M.V., Shmargunov V.P. Long-term variability of aerosol and Black Carbon concentrations in the atmospheric surface layer as results of 20-years measurements at the IAO Aerosol Station // Proc. SPIE. 2017. V. 10466. P. 10466-3I.
21. Panchenko M.V., Sviridenkov M.A., Terpugova S.A., Kozlov V.S. Active spectral nephelometry as a method for the study of submicron atmospheric aerosols // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29, N 9. P. 2567–2583.
22. Веретенников В.В., Меньщикова С.С. Особенности восстановления микроструктурных параметров аэрозоля из измерений аэрозольной оптической толщины. Часть II. Результаты обращения // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 4. С. 313–324; Veretennikov V.V., Men'shchikova S.S. Features of retrieval of microstructural parameters of aerosol from measurements of aerosol optical depth. Part II. Inversion results // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 6. P. 480–491.
23. 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. С. 321–327; Makienko E.V., Kabanov D.M., Rakhimov R.F., Sakerin S.M. Variations of aerosol microstructure under smoke effect assessed from inversion of spectral optical measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2007. V. 20, N 4. P. 287–293.
24. Сакерин С.М., Веретенников В.В., Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Насртдинов И.М. Сравнительный анализ радиационных характеристик аэрозоля в ситуациях дымов пожаров и обычных условиях // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 451–461.
25. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н. Автоматизированный многоволновой измеритель спектральной прозрачности приземной атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 6. С. 667–671.
26. Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Турчинович С.А. Солнечный фотометр для научного мониторинга (аппаратура, методики, алгоритмы) // Оптика атмосф. и океана. 2001. Т. 14, № 12. С. 1132–1169.
27. Веретенников В.В., Меньщикова С.С. Особенности восстановления микроструктурных параметров аэрозоля из измерений аэрозольной оптической толщины. Часть I. Методика решения обратной задачи // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 4. С. 306–312; Veretennikov V.V., Men'shchikova S.S. Features of retrieval of microstructural parameters of aerosol from measurements of aerosol optical depth. Part I. Technique for solving the inverse problem // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 6. P. 473–479.