Том 35, номер 06, статья № 3

Аннотация:

Обсуждаются результаты измерений физико-химических характеристик аэрозоля летом 2021 г. в Гренландско-Карском секторе Северного Ледовитого океана (83-й и 84-й рейсы НИС «Академик Мстислав Келдыш»). Исследовались аэрозольная оптическая толща атмосферы, концентрации аэрозоля и черного углерода, а также химический состав аэрозольных проб – концентрации основных элементов, органического и элементного углерода, изотопный состав углерода. Для большинства характеристик аэрозоля отмечены более низкие средние значения в сравнении с тремя предшествующими экспедициями. С учетом данных предшествующих экспедиций оцениваются различия концентраций аэрозоля и черного углерода над Карским, Баренцевым, Норвежским и Гренландским морями.

Ключевые слова:

атмосфера над океаном, аэрозоль, черный углерод, элементный и органический углерод, элементный и изотопный состав

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Маршунова М.С., Мишин А.А. Мониторинг прозрачности атмосферы в полярных областях // Мониторинг климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. C. 132–140.
2. Бартенева О.Д., Никитинская Н.И., Сакунов Г.Г., Веселова Л.К. Прозрачность толщи атмосферы в видимой и ближней ИК-области спектра. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 224 с.
3. Радионов В.Ф., Маршунова М.С., Русина Е.Н., Лубо-Лесниченко К.Е., Пиманова Ю.Е. Аэрозольная мутность атмосферы в полярных районах // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1994. Т. 30, № 6. С. 797–801.
4. Шевченко В.П., Лисицын А.П., Виноградова А.А., Смирнов В.В., Серова В.В., Штайн Р. Аэрозоли Арктики – результаты десятилетних исследований // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 6–7. С. 551–576.
5. Аэрозоли Сибири / под ред. К.П. Куценогого. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. 548 с.
6. Лисицын А.П. Современные представления об осадкообразовании в океанах и морях. Океан как природный самописец взаимодействия геосфер Земли // Мировой океан. Т. 2. Физика, химия и биология океана. Осадкообразование в океане и взаимодействие геосфер Земли. М.: Научный мир, 2014. C. 331–571.
7. Xing J., Bian L., Hu Q., Yu J., Sun C., Xie Z. Atmospheric black carbon along a cruise path through the Arctic Ocean during the Fifth Chinese Arctic Research Expedition // Atmosphere. 2014. N 5. P. 292–306.
8. Ferrero L., Sangiorgi G., Perrone M.G., Rizzi C., Cataldi M., Markuszewski P., Pakszys P., Makuch P., Petelski T., Becagli S., Traversi R., Bolzacchini E., Zielinski T. Chemical composition of aerosol over the Arctic Ocean from summer ARcticEXpedition (AREX) 2011–2012 cruises: Ions, amines, elemental carbon, organic matter, polycyclic aromatichydrocarbons, n-Alkanes, metals, and rare Earth elements // Atmosphere. 2019. V. 10, N 54. DOI: 10.3390/atmos10020054.
9. Park J., Dall’Osto M., Park K., Gim Y., Kang H.J., Jang E., Park K.-T., Park M., Yum S.S., Jung J., Lee B.Y., Yoon Y.J. Shipborne observations reveal contrasting Arctic marine, Arctic terrestrial and Pacific marine aerosol properties // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20, N 5. P. 5573–5590. DOI: 10.5194/acp-20-5573-2020.
10. Шевченко В.П., Копейкин В.М., Новигатский А.Н., Малафеев Г.В. Черный углерод в приводном слое атмосферы над Северной Атлантикой и морями Российской Арктики в июле-сентябре 2017 г. // Океанология. 2019. Т. 59, № 5. С. 771–776. DOI: 10.31857/S0030-1574595771-776.
11. Сакерин С.М., Зенкова П.Н., Кабанов Д.М., Калашникова Д.А., Лисицын А.П., Макаров В.И., Полькин В.В., Попова С.А., Симонова Г.А., Чанкина О.В., Шевченко В.П. Результаты исследований физико-химических характеристик атмосферного аэрозоля в 71-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 5. C. 358–367. DOI: 10.15372/AOO20200505; Sakerin S.M., Zenkova P.N., Kabanov D.M., Kalashnikova D.A., Lisitzin A.P., Makarov V.I., Polkin V.V., Popova S.A., Simonova G.V., Chankina O.V., Shevchenko V.P. Results of studying physicochemical characteristics of atmospheric aerosol in the 71st cruise of RV Akademik Mstislav Keldysh // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 5. P. 470–479.
12. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Калашникова Д.А., Круглинский И.А., Макаров В.И., Новигатский А.Н., Полькин В.В., Попова С.А., Почуфаров А.О., Симонова Г.В., Турчинович Ю.С., Шевченко В.П. Результаты измерений характеристик аэрозоля в 80-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» на маршруте от Балтийского моря до Баренцева моря // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 7. C. 515–523; Sakerin S.M., Kabanov D.M., Kalashnikova D.A., Kruglinsky I.A., Makarov V.I., Novigatinsky A.N., Polkin V.V., Popova S.A., Pochufarov A.O., Simonova G.V., Turchinovich Yu.S., Shevchenko V.P. Measurements of aerosol physicochemical characteristics in the 80th cruise of RV Akademik Mstislav Keldysh on the route from the Baltic to Barents Sea // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 5. P. 455–463.
13. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Makarov V.I., Polkin V.V., Popova S.A., Chankina O.V., Pochufarov A.O., Radionov V.F., Rize D.D. Spatial distribution of atmospheric aerosol physicochemical characteristics in Russian sector of the Arctic Ocean // Atmosphere. 2020. V. 11, N 11. P. 1170. DOI: 10.3390/atmos1111170.
14. 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. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2014. 11.001.
15. Asmi E., Kondratyev V., Brus D., Laurila T., Lihavainen H., Backman J., Vakkari V., Aurela M., Hatakka J., Viisanen Y., Uttal T., Ivakhov V., Makshtas A. Aerosol size distribution seasonal characteristics measured in Tiksi, Russian Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 1271–1287. DOI: 10.5194/acp-16-1271-2016.
16. Виноградова А.А., Титкова Т.Б., Иванова Ю.А. Эпизоды аномально высокой концентрации черного углерода в приземном воздухе в районе станции Тикси, Якутия // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 10. С. 837–844; Vinogradova A.A., Titkova T.B., Ivanova Yu.A. Episodes with anomalously high black carbon concentration in surface air in the region of Tiksi Station, Yakutiya // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 1. P. 94–102.
17. 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 Ph., 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; 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.
18. Зенкова П.Н., Чернов Д.Г., Шмаргунов В.П., Панченко М.В., Белан Б.Д. Субмикронный аэрозоль и поглощающее вещество в тропосфере российского сектора Арктики по данным измерений самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик» в 2020 г. // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 11. С. 882–890. DOI: 10.15372/AOO20211108; Zenkova P.N., Chernov D.G., Shmargunov V.P., Panchenko M.V., Belan B.D. Submicron aerosol and absorbing substance in the troposphere of the Russian sector of the Arctic according to measurements onboard the Tu-134 Optik aircraft laboratory in 2020 // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 1. P. 43–51.
19. Cheng M.-D. Geolocating Russian sources for Arctic black carbon // Atmos. Environ. 2014. V. 92, N 4. P. 398–410. DOI: org/10.1016/j.atmosenv.2014.04.031.
20. Huang K., Fu J.S., Prikhodko V.Y., Storey J.M., Romanov A., Hodson E.L., Cresko J., Morozova I., Ignatieva Y., Cabaniss J. Russian anthropogenic black carbon: Emission reconstruction and Arctic black carbon simulation // J. Geophys. Res.: Atmos. 2015. V. 120, P. 11. P. 306–333. DOI: 10.1002/2015JD023358.
21. 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. C. 467–475; Vinogradova A.A., Vasileva A.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.
22. Журавлева Т.Б., Артюшина А.В., Виноградова А.А., Воронина Ю.В. Черный углерод в приземной атмосфере вдали от источников эмиссий: сравнение результатов измерений и реанализа MERRA-2 // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 250–260; Zhuravleva T.B., Artyushina A.V., Vinogradova A.A., Voronina Yu.V. Black carbon in the near-surface atmosphere far away from emission sources: Comparison of measurements and MERRA-2 reanalysis data // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 6. P. 591–601. DOI: 10.1134/S102485602006025.
23. Magee Scientific. Magee Scientific Aerosol d.o.o, Aethalometer Model AE33 User’s Manual. URL:https://www.benchmarkmonitoring.com.au/sites/default/files/documents/AE33_UsersManual_Rev154.pdf (last access: 14.01.2021).
24. Kozlov V.S., Shmargunov V.P., Panchenko M.V. Modified aethalometer for monitoring of black carbon concentration in atmospheric aerosol and technique for correction of the spot loading effect // Proc. SPIE. 2016. P. 1003530. DOI: 10.1117/12.2248009.
25. Petzold A., Ogren J.A., Fiebig M., Laj P., Li S.-M., Baltensperger U., Holzer-Popp T., Kinne S., Pappalardo G., Sugimoto N., Wehrli C., Wiedensohler A., Zhang X.-Y. Recommendations for reporting “black carbon” measurements // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 8365–8379. DOI: 10.5194/acp-13-8365-2013.
26. Turchinovich Yu.S., Pochufarov A.O., Sakerin S.M. Algorithm of controlling the quality and retrieval of data from measurements of aerosol and black carbon concentrations in marine expeditions // Proc. SPIE. 2021. V. 11916. DOI: 10.1117/12.2600591.
27. Piminov P.A., Baranov G.N., Bogomyagkov A.V., Berkaev D.E., Borin V.M., Dorokhov V.L., Karnaev S.E., Kiselev V.A., Levichev E.B., Meshkov O.I., Mishnev S.I., Nikitin S.A., Nikolaev I.B., Sinyatkin S.V., Vobly P.D., Zolotarev K.V., Zhuravlev A.N. Synchrotron radiation research and application at VEPP-4 // Phys. Procedia. 2016. V. 84. P. 19–26. DOI: 10.1016/j.phpro.2016.11.005.
28. Makarov V.I., Koutsenogii K.P., Koutsenogii P.K. Daily and seasonal changes of organic and inorganic carbon content in atmospheric aerosol Novosibirsk region // J. Aerol. Sci. 1999. V. 30. P. S255–S256.
29. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. М.: Техносфера, 2013. 632 с.
30. Air Resources Laboratory – HYSPLIT, Modified April 1, 2020. URL: https://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php (last access: 3.03.2022).
31. Fire Information for Resource Management System. URL: https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov (last access: 4.04.2021).
32. Smithsonian Institution – Global Volcanism Program: Worldwide Holocene Volcano and Eruption Information. URL: https://volcano.si.edu/ (last access: 2.02.2022).
33. Giovanni: The Bridge between Data and Science v 4.35. URL: https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni (last access: 2.02.2022).
34. Widory D. Combustibles, fuels and their combustion products: A view through carbon isotopes // Combus. Theory Model. 2006. V. 10, N 5. P. 831–841. DOI: 10.1080/13647830600720264.
35. Widory D., Roy S., Moullec Y.L., Goupil G., Cocherie A., Guerrot C. The origin of atmospheric particles in Paris: A view through carbon and lead isotopes // Atmos. Environ. 2004. V. 38, iss. 7. P. 953–961. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2003.11.001.
36. Почуфаров А.О., Сакерин С.М. Концепция создания автоматизированного комплекса сбора аэрозольной и метеорологической информации // Тез. докл. XIV Сибирского совещания и школы молодых ученых по климато-экологическому мониторингу, Томск, 19–22 октября 2021 г. Томск: ИМКЭС СО РАН, 2021. С. 252–254.
37. Попова С.А., Макаров В.И., Бизин М.А., Чанкина О.В., Смоляков Б.С., Шинкоренко М.П. Источники и временные вариации химического состава атмосферного аэрозоля в Новосибирской области // Сб. материалов XI Междунар. науч. конгресса Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. Новосибирск: СГУГиТ, 2015. Т. 2. С. 130–134.
38. Куценогий К.П., Куценогий П.К. Аэрозоли Сибири. Итоги семилетних исследований // Сиб. экол. журн. 2000. № 1. С. 11–20.
39. Pratt K.A., Custard K.D., Shepson P.B., Douglas T.A., Pöhler D., General S., Zielcke J., Simpson W.R., Platt U., Tanner D.J., Huey L.G., Carlsen M., Stirm B.H. Photochemical production of molecular bromine in Arctic surface snowpacks // Nature Geosci. Lett. 2013. V. 6. P. 351–356. DOI: 10.1038/NGEO1779.