Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 36, номер 01, статья № 5

Ракитин В. С., Груздев А. Н., Кириллова Н. С., Федорова Е. И., Елохов А. С., Сафронов А. Н. Валидация результатов измерений содержания NO₂ в тропосфере и стратосфере с помощью спутникового прибора TROPOMI по наземным измерениям на Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 01. С. 32–41. DOI: 10.15372/AOO20230105.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Сопоставлены результаты измерения содержания NO₂ в вертикальных столбах тропосферы и стратосферы с помощью прибора TROPOMI (Tropospheric Monitoring Instrument) с борта спутника Copernicus Sentinel-5P в 2018–2020 гг. и данные наземных измерений в тот же период на Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН. Соответствие между результатами спутниковых и наземных измерений характеризуется величиной разности между ними, коэффициентами линейной корреляции и линейной регрессии. Выявлена зависимость характеристик сопоставления от сезона, облачных условий и высоты пограничного слоя атмосферы.

Ключевые слова:

NO2, спектрометрические измерения, TROPOMI, валидация

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Brasseur G.P., Solomon S. Aeronomy of the middle atmosphere. Dordrecht: Springer, 2005. 644 p.
2. Atmospheric chemistry and global change / G.P. Brasseur, J.J. Orlando, G.S. Tyndall (eds.). Oxford: Oxford University. Press, 1999. 654 p.
3. Hu Y., Liu C., Chen R., Kan H., Zhou M., Zhao B. Associations between total mortality and personal exposure to outdoor-originated NO₂ in 271 Chinese cities // Atmos. Environ. 2021. V. 246. 118170.
4. Seinfeld J.H., Pandis S.N. Atmospheric chemistry and physics: From air pollution to climate change. Hoboken, New Jersey, USA: John Wiley & Sons, 2006. 1225 p.
5. Levelt P.F., Joiner J., Tamminen J., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Stein Zweer D.C., Duncan B.N., Streets D.G., Eskes H., Van Der A.R., McLinden C., Fioletov V., Carn S., De Laat J., DeLand M., Marchenko S., McPeters R., Ziemke J., Fu D., Liu X., Pickering K., Apituley A., Abad G.G., Arola A., Boersma F., Miller C.C., Chance K., De Graaf M., Hakkarainen J., Hassinen S., Ialongo I., Kleipool Q., Krotkov N., Li C., Lamsal L., Newman P., Nowlan C., Suleiman R., Tilstra L.G., Torres O., Wang H., Wargan K. The ozone monitoring instrument: Overview of 14 years in space // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 5600–5745.
6. Eskes H., van Geffen J., Boersma F., Eichmann K.-U., Apituley A., Pedergnana M., Sneep M., Veefkind J.P., Loyola D. Sentinel-5 precursor/TROPOMI Level 2 Product User Manual Nitrogendioxide – S5P L2 PUM Nitrogen dioxide issue 4.0.0, 2020-12-01 – released. URL: https://sentinel.esa.int/docments/247904/2474726/Sentinel-5P-Level-2-Product-User-Manual-Nitrogen-Dioxide (last access: 1.08.2022).
7. Zhao X., Griffin D., Fioletov V., McLinden C., Cede A., Tiefengraber M., Müller M., Bognar K., Strong K., Boersma F., Eskes H., Davies J., Ogyu A., Lee S.C. Assessment of the quality of TROPOMI high-spatial-resolution NO₂ data products in the Greater Toronto Area // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. P. 2131–2159. DOI: 10.5194/amt-13-2131-2020.
8. Dimitropoulou E., Hendrick F., Pinardi G., Friedrich M.M., Merlaud A., Tack F., De Longueville H., Fayt C., Hermans C., Laffineur Q., Fierens F., Van Roozendael M. Validation of TROPOMI tropospheric NO₂ columns using dual-scan multi-axis differential optical absorption spectroscopy (MAX-DOAS) measurements in Uccle, Brussels // Atmos. Meas. Techn. 2020. V. 13. P. 5165–5191. DOI: 10.5194/amt-13-5165-2020.
9. Judd L.M., Al-Saadi J.A., Szykman J.J., Valin L.C., Janz S.J., Kowalewski M.G., Eskes H.J., Veefkind J.P., Cede A., Mueller M., Gebetsberger M., Swap R., Pierce R.B., Nowlan C.R., Abad G.G., Nehrir A., Williams D. Evaluating Sentinel-5P TROPOMI tropospheric NO₂ column densities with airborne and Pandora spectrometers near New York City and Long Island Sound // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. P. 6113–6140. DOI: 10.5194/amt-13-6113-2020.
10. Wang C., Wang T., Wang P., Rakitin V. Comparison and validation of TROPOMI and OMI NO₂ observations over China // Atmosphere. 2020. V. 11. P. 636. DOI: 10.3390/atmos11060636.
11. Tack F., Merlaud A., Iordache M.-D., Pinardi G., Dimitropoulou E., Eskes H., Bomans B., Veefkind P., Van Roozendael M. Assessment of the TROPOMI tropospheric NO₂ product based on airborne APEX observations // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 615–646. DOI: 10.5194/amt-14-615-2021.
12. Verhoelst T., Compernolle S., Pinardi G., Lambert J.-C., Eskes H.J., Eichmann K.-U., Fjæraa A.M., Granville J., Niemeijer S., Cede A., Tiefengraber M., Hendrick F., Pazmiño A., Bais A., Bazureau A., Boersma K.F., Bognar K., Dehn A., Donner S., Elokhov A., Gebetsberger M., Goutail F., de la Mora M.G., Gruzdev A., Gratsea M., Hansen G.H., Irie H., Jepsen N., Kanaya Y., Karagkiozidis D., Kivi R., Kreher K., Levelt P.F., Liu C., Müller M., Comas M.N., Piters A.J.M., Pommereau J.-P., Portafaix T., Puentedura O., Querel R., Remmers J., Richter A., Rimmer J., Cárdenas C.R., de Miguel L.S., Sinyakov V.P., Strong K., Van Roozendael M., Veefkind .P., Wagner T., Wittrock F., González M.Y., Zehner C. Ground-based validation of the Copernicus Sentinel-5P TROPOMI NO2 measurements with the NDACC ZSL-DOAS, MAX-DOAS and Pandonia global networks // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 481–510. DOI: 10.5194/amt-14-481-2021.
13. Lorente A., Boersma K.F., Eskes H.J., Veefkind J.P., van Geffen J.H.G.M., de Zeeuw M.B., Denier van der Gon H.A.C., Beirle S., Krol M.C. Quantification of nitrogen oxides emissions from build-up of pollution over Paris with TROPOMI // Sci Rep. 2019. V. 9. 20033. DOI: 10.1038/s41598-019-56428-5.
14. Huber D.E., Steiner A.L., Kort E.A. Daily cropland soil NO_x emissions identified by TROPOMI and SMAP // Geophys. Res. Lett. 2020. V. 47. DOI: 10.1029/2020GL089949.
15. Griffin D., McLinden C.A., Dammers E., Adams C., Stockwell C.E., Warneke C., Bourgeois I., Peischl J., Ryerson T.B., Zarzana K.J., Rowe J.P., Volkamer R., Knote C., Kille N., Koenig T.K., Lee C.F., Rollins D., Rickly P.S., Chen J., Fehr L., Bourassa A., Degenstein D., Hayden K., Mihele C., Wren S.N., Liggio J., Akingunola A., Maka P. Biomass burning nitrogen dioxide emissions derived from space with TROPOMI: Methodology and validation // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 7929–7957. DOI: 10.5194/amt-14-7929-2021.
16. Jin X., Zhu Q., Cohen R.C. Direct estimates of biomass burning NO_x emissions and lifetimes using daily observations from TROPOMI // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 15569–15587. DOI: 10.5194/acp-21-15569-2021.
17. Saw D.K., Dey S., Kaushal H., Lal K. Tracking NO₂ emission from thermal power plants in North India using TROPOMI data // Atmos. Environ. 2021. V. 259. 118514. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2021.118514.
18. Marais E.A., Roberts J.F., Ryan R.G., Eskes H., Boersma K.F., Choi S., Joiner J., Abuhassan N., Redondas A., Grutter M., Cede A., Gomez L., Navarro-Comas M. New observations of NO₂ in the upper troposphere from TROPOMI // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 2389–2408. DOI: 10.5194/amt-14-2389-2021.
19. Gruzdev A.N., Elokhov A.S. Validation of Ozone Monitoring Instrument NO₂ measurements using ground based NO₂ measurements at Zvenigorod, Russia // Internat. J. Remote Sens. 2010. V. 31, N 2. P. 497–511. DOI: 10.1080/01431160902893527.
20. Gruzdev A.N., Elokhov A.S. Comparison of the results of ground-based and satellite (OMI) measurements of the NO₂ contents in the stratosphere and troposphere over Zvenigorod: Sensitivity to cloud cover and tropospheric pollution // Proc. SPIE. 2021. V. 11916. DOI: 10.1117/12.2601814.
21. Груздев А.Н., Елохов А.С. Сопоставление результатов многолетних измерений содержания NO₂ в стратосфере и тропосфере с помощью спутникового прибора OMI с результатами наземных измерений // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2023. Т. 59. Принято к печати.
22. Елохов А.С., Груздев А.Н. Измерения общего содержания и вертикального распределения NO₂ на Звенигородской научной станции // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2000. Т. 36, № 6. С. 831–846.
23. Gruzdev A.N., Elokhov A.S. Variability of stratospheric and tropospheric nitrogen dioxide observed by visible spectrophotometer at Zvenigorod, Russia // Int. J. Remote Sens. 2011. V. 32, N 11. P. 3115–3127. DOI: 10.1080/01431161.2010.541524.
24. Hendrick F., Barret B., Van Roozendael M., Boesch H., Butz A., De Mazière M., Goutail F., Hermans C., Lambert J.-C., Pfeilsticker K., Pommereau J.-P. Retrieval of nitrogen dioxide stratospheric profiles from ground-based zenith-sky UV-visible observations: Validation of the technique through correlative comparisons // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4, N 8. P. 2091–2106.
25. Vandaele A.C., Hermans C., Simon P.C., Carleer M., Colin R., Fally S., Mérienne M.F., Jenouvrier A., Coquart B. Measurements of the NO₂ absorption cross section from 42.000 cm^-¹ to 10000 cm^-¹ (238–1000 nm) at 220 and 294 K // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. V. 59, N 3–5. P. 171–184.
26. Груздев А.Н., Елохов А.С. Валидация результатов измерений содержания NO₂ в вертикальном столбе атмосферы с помощью прибора OMI с борта спутника EOS-Aura по данным наземных измерений на Звенигородской научной станции // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2009. Т. 45, № 4. С. 477–488.
27. Ракитин В.С., Еланский Н.Ф., Скороход А.И., Джола А.В., Ракитина А.В., Шилкин А.В., Кириллова Н.С., Казаков А.В. Долговременные тенденции общего cодержания окиси углерода в атмосфере Московского мегаполиса // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2021. Т. 57, № 1. С. 126–136.
28. Скороход А.И., Ракитин В.С., Кириллова Н.С. Влияние мер по сдерживанию пандемии COVID-19 и метеорологических условий на состав атмосферного воздуха в Москве в 2020 г. // Метеорол. и гидрол. 2022. № 3. С. 36–46.