Том 35, номер 03, статья № 3

Аннотация:

Проведено сопоставление измерений содержания СО₂ в нижней стратосфере (слой 12–18 км) по данным наземных измерений ИК Фурье-спектрометром Bruker 125HR и спутниковых измерений прибором ACE в период 2009–2019 гг. Анализ двух типов измерений показал, что между ними наблюдается хорошее согласие. В среднем данные наземных измерений СО₂ превышают спутниковые на 2,8 ppm (менее 1%), стандартные отклонения составляют ~ 5,0 ppm. Коэффициент корреляции между результатами измерений двумя методами – 0,77. Наземные и спутниковые данные демонстрируют слабые сезонные вариации, которые противоположны сезонным вариациям СО₂ в тропосфере: в нижней стратосфере максимальные значения содержания СО₂ наблюдаются летом, а минимальные – зимой.

Ключевые слова:

метод измерения содержания СО2 в стратосфере, мониторинг углекислого газа, наземные спектроскопические измерения, спутниковые измерения, Bruker 125HR, ACE-FTS

Список литературы:

1. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
2. Ciais P., Dolman A.J., Bombelli A., Duren R., Peregon A., Rayner P.J., Miller C., Gobron N., Kinderman G., Marland G., Gruber N., Chevallier F., Andres R.J., Balsamo G., Bopp L., Bréon F.-M., Broquet G., Dargaville R., Battin T.J., Borges A., Bovensmann H., Buchwitz M., Butler J., Canadell J.G., Cook R.B., DeFries R., Engelen R., Gurney K.R., Heinze C., Heimann M., Held A., Henry M., Law B., Luyssaert S., Miller J., Moriyama T., Moulin C., Myneni R.B., Nussli C., Obersteiner M., Ojima D., Pan Y., Paris J.-D., Piao S.L., Poulter B., Plummer S., Quegan S., Raymond P., Reichstein M., Rivier L., Sabine C., Schimel D., Tarasova O., Valentini R., Wang R., van der Werf G., Wickland D., Williams M., Zehner C. Current systematic carbon-cycle observations and the need for implementing a policy-relevant carbon observing system // Biogeosci. 2014. V. 11. P. 3547–3602. DOI: 10.5194/bg-11-3547-2014.
3. A Guidebook on the Use of Satellite Greenhouse Gases Observation Data to Evaluate and Improve Greenhouse Gas Emission Inventories, 1-st / Matsunaga T., Maksyutov S. (eds.). Japan: Satellite Observation Center, National Institute for Environmental Studies, 2018. 129 p.
4. Тимофеев Ю.М. Исследования атмосферы Земли методом прозрачности. СПб.: Наука, 2016. 367 с.
5. Kuai L., Wunch D., Shia R.-L., Connor B., Miller C., Yung Y. Vertically constrained CO₂ retrievals from TCCON measurements // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113, iss. 14. P. 1753–1761.
6. Connor B.J., Sherlock V., Toon G., Wunch D., Wennber P.O. GFIT2: An experimental algorithm for vertical profile retrieval from near-IR spectra // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9. P. 3513–3525. DOI: 10.5194/ amt-9-3513-2016.
7. Тимофеев Ю.М., Неробелов Г.М., Поберовский А.В., Филиппов Н.Н. Определение содержания СО₂ в тропосфере и стратосфере наземным ИК методом // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. T. 57, № 3. С. 322–333. DOI: 10.31857/S0002351521020115.
8. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Креков Г.М., Фофонов А.В., Бабченко С.В., Inoue G., Machida Т., Maksutov Sh., Sasakawa M., Shimoyama K. Динамика вертикального распределения парниковых газов в атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 12. С. 1051–1061.
9. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Nédélec P., Paris J.-D., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Вертикальное распределение газовых и аэрозольных примесей воздуха над Российским сектором Арктики // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 12. С. 1043–1052; Antokhina O.Yu., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Nédélec P., Paris J.-D., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Vertical distributions of gaseous and aerosol admixtures in air over the Russian Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 300–310.
10. Reuter M., Buchwitz M., Schneising O., Noël S., Bovensmann H., Burrows J.P., Boesch H., Di Noia A., Anand J., Parker R.J., Somkuti P., Wu L., Hasekamp O.P., Aben I., Kuze A., Suto H., Shiomi K., Yoshida Yu., Morino I., Crisp D., O'Dell C.W., Notholt J., Petri C., Warneke T., Velazco V.A., Deutscher N.M., Griffith D.W.T., Kivi R., Pollard D.F., Hase F., Sussmann R., Té Y.V., Strong K., Roche S., Sha M.K., De Mazière M., Feist D.G., Iraci L.T., Roehl C.M., Retscher C., Schepers D. Ensemble-based satellite-derived carbon dioxide and methane column-averaged dry-air mole fraction data sets (2003–2018) for carbon and climate applications // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. P. 789–819. DOI: 10.5194/amt-13-789-2020.
11. Timofeyev Yu., Virolainen Y., Makarova M., Poberovsky A., Polyakov A., Ionov D., Osipov S., Imhasin H. Ground-based spectroscopic measurements of atmospheric gas composition near Saint Petersburg (Russia) // J. Mol. Spectrosc. 2016. V. 323. P. 2–14. DOI: 10.1016/j.jms.2015.12.007.
12. Hase F., Hannigan J.W., Coffey M.T., Goldman A., Höpfner M., Jones N.B., Rinsland C.P., Wood S.W. Intercomparison of retrieval codes used for the analysis of high-resolution, ground-based FTIR measurements // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2004. V. 87. P. 25–52.
13. Barthlott S., Schneider M., Hase F., Wiegele A., Christner E., González Y., Blumenstock T., Dohe S., García O.E., Sepúlveda E., Strong K., Mendonca J., Weaver D., Palm M., Deutscher N.M., Warneke T., Notholt J., Lejeune B., Mahieu E., Jones N., Griffith D.W.T., Velazco V.A., Smale D., Robinson J., Kivi R., Heikkinen P., Raffalski U. Using XCO₂ retrievals for assessing the long-term consistency of NDACC/FTIR data sets // Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8. P. 1555–1573. DOI:10.5194/amt-8-1555-2015.
14. Virolainen Y.A., Nikitenko A.A., Timofeyev Y.M. Intercalibration of satellite and ground-based measurements of CO₂ content at the NDACC St. Petersburg station // J. Appl. Spectrosc. 2020. V. 87, iss. 5. P. 888–892. DOI: 10.1007/s10812-020-01085-0.
15. Virolainen Ya.A. Methodical aspects of the determination of carbon dioxide in atmosphere using FTIR spectroscopy // J. Appl. Spectrosc. 2018. V. 85, iss. 3. P. 462–469. DOI: 10.1007/s10812-018-0673-x.
16. Bernath P.F. The Atmospheric Chemistry Experiment (ACE) // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2016. V. 186. P. 3–16. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2016.04.006.
17. Bernath P., Boone C., Fernando A., Jone S. Low altitude CO₂ from the Atmospheric Chemistry Experiment (ACE) satellite // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 238. P. 106528.
18. URL: https://databace.scisat.ca/level2. (last access: 9.10.2021).
19. Boone C.D., Bernath P.F., Cok D., Jones S.C., Steffen J. Version 4 retrievals for the Atmospheric Chemistry Experiment Fourier Transform Spectrometer (ACE-FTS) and Imagers // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 247. P. 106939. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2020. 106939.
20. Diallo M., Legras B., Ray E., Engel A., Añel J.A. Global distribution of CO₂ in the upper troposphere and stratosphere // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 3861–3878. DOI:10.5194/acp-17-3861-2017.