Том 35, номер 07, статья № 7

Аннотация:

Проведен глобальный анализ географических особенностей вертикальных профилей удельной влажности воздуха и концентраций диоксида серы и сульфатных аэрозолей по данным реанализа CAMS, а также высоты планетарного пограничного слоя (ППС) по данным реанализа ERA5 для 2003–2020 гг. В качестве характеристики указанных профилей использовался вертикальный масштаб H_Y, т.е. высота, на которой концентрация вещества Y уменьшается в е раз. Максимумы высоты верхней границы ППС отмечены в регионах преобладающей циклонической циркуляции – в шторм-треках и в регионах муссонной циркуляции летом. Для вертикального масштаба профиля удельной влажности выявлены минимумы в регионах субтропических круговоротов с преобладающим крупномасштабным опусканием воздушных масс. Вертикальный масштаб профиля концентрации SO₂ характеризуется пространственными минимумами, связанными с окислением диоксида серы. Для  определен пространственный минимум над океаном вблизи Юго-Восточной Азии. Выявлены статистически значимая отрицательная корреляция между толщиной ППС и вертикальным масштабом профиля удельной влажности во влажных регионах тропиков, а также положительная корреляция между вертикальными масштабами профилей концентраций диоксида серы и сульфатов, наиболее значимо проявляющаяся в регионах с сильным загрязнением нижней тропосферы этими веществами.

Ключевые слова:

диоксид серы, сульфаты, удельная влажность, вертикальный масштаб, планетарный пограничный слой, корреляционные связи

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Jaenicke R. Tropospheric aerosols // Aerosol–Cloud–Climate Interactions. San Diego: Academic Press, 1993. V. 54. P. 1–31.
2. Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere. San Diego: Academic Press, 2000. 927 p.
3. Wypych A., Bochenek B. Vertical structure of moisture content over Europe // Adv. Meteorol. 2018. V. 2018. P. 3940503. DOI: 10.1155/2018/3940503.
4. Eliseev A.V., Gizatullin R.D., Timazhev A.V. ChAP 1.0: A stationary tropospheric sulfur cycle for Earth system models of intermediate complexity // Geosci. Mod. Devel. 2021. V. 14, N 12. Р. 7725–7747. DOI: 10.5194/ gmd-14-7725-2021.
5. Petoukhov V.K., Mokhov I.I., Eliseev A.V., Semenov V.A. The IAP RAS global climate model. Moscow: Dialogue-MSU. 1998. 110 p.
6. Petoukhov V., Ganopolski A., Brovkin V., Claussen M., Eliseev A., Kubatzki K., Rahmstorf S. CLIMBER-2: A climate system model of intermediate complexity. Part I: Model description and performance for present climate // Clim. Dyn. 2000. V. 16, N 1. P. 1–17.
7. Claussen M., Mysak L.A., Weaver A.J., Crucifix M., Fichefet T., Loutre M.-F., Weber S.L., Alcamo J., Alexeev V.A., Berger A., Calov R., Ganopolski A., Goosse H., Lohmann G., Lunkeit F., Mokhov I.I., Petoukhov V., Stone P., Wang Z. Earth system models of intermediate complexity: Closing the gap in the spectrum of climate system models // Clim. Dyn. 2002. V. 18, N 4. Р. 579–586. DOI: 10.1007/s00382-001-0200-1.
8. Мохов И.И., Елисеев А.В., Демченко П.Ф., Хон В.Ч., Акперов М.Г., Аржанов М.М., Карпенко А.А., Тихонов В.А., Чернокульский А.В. Климатические изменения и их оценки с использованием глобальной модели ИФА РАН // Докл. РАН. 2005. Т. 402, № 2. C. 243–247.
9. Мохов И.И., Елисеев А.В., Гурьянов В.В. Модельные оценки глобальных и региональных изменений климата в голоцене // Докл. РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 490, № 1. С. 27–32. DOI: 10.31857/ S2686739720010065.
10. Мохов И.И., Елисеев А.В. Моделирование глобальных климатических изменений в XX–XXIII веках при новых сценариях антропогенных воздействий RCP // Докл. РАН. 2012. Т. 443, № 6. С. 732–736.
11. MacDougall A.H., Frölicher T.L., Jones C.D., Rogelj J., Matthews H.D., Zickfeld K., Arora V.K., Barrett N.J., Brovkin V., Burger F.A., Eby M., Eliseev A.V., Hajima T., Holden P.B., Jeltsch-Thömmes A., Koven C., Mengis N., Menviel L., Michou M., Mokhov I.I., Oka A., Schwinger J., Séférian R., Shaffer G., Sokolov A., Tachiiri K., Tjiputra J., Wiltshire A., Ziehn T. Is there warming in the pipeline? A multi-model analysis of the Zero Emissions Commitment from CO₂ // Biogeosciences. 2020. V. 17, N 11. P. 2987–3016. DOI: 10.5194/bg-17-2987-2020.
12. Holton J.R. An Introduction to Dynamic Meteorology. San Diego: Academic Press, 2004. 535 p.
13. Гиршфельд Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. 929 с.
14. Елисеев А.В., Чжан М., Гизатуллин Р.Д., Алтухова А.В., Переведенцев Ю.П., Скороход А.И. Влияние сернистого газа в атмосфере на наземный углеродный цикл // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2019. Т. 55. № 1. С. 41–53.
15. Зуев В.Е., Титов Г.А. Оптика атмосферы и климат. Томск: Спектр, 1996. 272 с.
16. Фейгельсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 230 с.
17. Charlson R., Schwartz S., Hales J., Cess R., Coackley J., Hansen J., Hofmann D. Climate forcing by anthropogenic aerosols // Science. 1992. V. 255. P. 423–430. DOI: 10.1126/science.255.5043.423.
18. Naik V., Szopa S., Adhikary B., Artaxo P., Berntsen T., Collins W.D., Fuzzi S., Gallardo L., Kiendler Scharr A., Klimont Z., Liao H., Unger N., Zanis P. Short-lived climate forcers // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Basis. Cambridge: Cambridge University Press, 2021 (в печати).
19. Семенов С.М., Кунина И.М., Кухта Б.А. Сравнение антропогенных изменений приземных концентраций O₃, SO₂, CO₂ в Европе по экологическому критерию // Докл. РАН. 1998. Т. 361, № 2. С. 275–279.
20. Eliseev A.V. Impact of tropospheric sulphate aerosols on the terrestrial carbon cycle // Glob. Planet. Change. 2015. V. 124. P. 30–40.
21. Елисеев А.В. Влияние соединений серы в тропосфере на наземный углеродный цикл // Изв. РAH. Физ. aтмocф. и oкeaнa. 2015. Т. 51, № 6. С. 673–683.
22. Inness A., Ades M., Agustí-Panareda A., Barré J., Benedictow A., Blechschmidt A.-M., Dominguez J., Engelen R., Eskes H., Flemming J., Huijnen V., Jones L., Kipling Z., Massart S., Parrington M., Peuch V.-H., Razinger M., Remy S., Schulz M., Suttie M. The CAMS reanalysis of atmospheric composition // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19, N 6. Р. 3515–3556. DOI: 10.5194/ acp-19-3515-2019.
23. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R.J., Hólm E., Janisková M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis // Quant. J. Roy. Meteorol. Soc. 2020. V. 146, N 730. Р. 1999–2049. DOI: 10.1002/qj.3803.
24. Vogelezang D.H.P., Holtslag A.A.M. Evaluation and model impacts of alternative boundary-layer height formulations // Bound.-Lay. Meteorol. 1996. V. 81, N 3. P. 245–269. DOI:10.1007/BF02430331.
25. Coumou D., Petoukhov V., Eliseev A.V. Three-dimensional parameterizations of the synoptic scale kinetic energy and momentum flux in the Earth's atmosphere // Nonlin. Proc. Geophys. 2011. V. 18, N 6. P. 807–827.
26. Wilks D.S. “Field Significance” and the “False Discovery Rate” // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2006. V. 45, N 9. Р. 1181–1189. DOI: 10.1175/JAM2404.1.
27. Grabowski W.W., Morrison H. Supersaturation, buoyancy, and deep convection dynamics // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21, N 18. Р. 13997–14018. DOI: 10. 5194/acp-21-13997-2021.
28. Taylor P.A. Constant flux layers with gravitational settling: Links to aerosols, fog and deposition velocities // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21, N 24. Р. 18263–18269. DOI: 10.5194/acp-21-18263-2021.