Том 36, номер 02, статья № 9

Аннотация:

Проведен анализ атмосферных блокирований в регионах Северного полушария на фоне общего потепления в последние десятилетия. Получены оценки общего роста продолжительности летних атмосферных блокирований при увеличении полушарной приповерхностной температуры для периода 1969–2022 гг. с использованием данных наблюдений и реанализа. Отмечена значимая когерентность долгопериодных изменений интегрального индекса активности летних атмосферных блокирований для российских регионов и Северном полушарии в целом. Приведены оценки статистически значимой связи природных пожаров и соответствующих газовых и аэрозольных эмиссий в атмосферу в российских регионах с использованием спутниковых данных и данных реанализа. Представлены оценки статистически значимой связи аномалий содержания атмосферных примесей, в частности черного углерода в арктических регионах с сибирскими пожарами.
 

Ключевые слова:

атмосферные блокирования, изменения климата, природные пожары, газовые и аэрозольные эмиссии примесей в атмосферу, данные наблюдений и реанализа, спутниковые данные

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / V. Masson-Delmotte et al. (eds.). Cambridge: Cambridge University Press, 2021. 391 p.
2. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 1008 с.
3. Мохов И.И. Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регулирования // Вестн. РАН. 2022. Т. 92, № 1. С. 3–14.
4. Stocks B.J., Fosberg M.A., Lynham T.J., Mearns L., Wotton B.M., Yang Q., Jin J.-Z., Lawrence K., Hartley G.R., Mason J.A., McKenney D.W. Climate change and forest fire potential in Russian and Canadian boreal forests // Clim. Change. 1998. V. 38, N 1. P. 1–13.
5. Andreae M.O., Merlet P. Emission of trace gases and aerosols from biomass burning // Global Biogeochem. Cycles. 2001. V. 15, N 4. P. 955–966.
6. Kasischke E.S., Hyer E.J., Novelli P.C., Bruhwiler L.P., French N.H.F., Sukhinin A.I., Hewson J.H., Stocks B.J. Influences of boreal fire emissions on Northern Hemisphere atmospheric carbon and carbon monoxide // Global Biogeochem. Cycles. 2005. V. 19. GB1012. DOI: 10.1029/2004GB002300.
7. Westerling A.L., Hidalgo H.G., Cayan D.R., Swetnam T.W. Warming and earlier spring increase western U.S. forest wildfire activity // Science. 2006. V. 313, N 5789. P. 940–943.
8. Bartalev S.A., Egorov V.A., Loupian E.A., Uvarov I.A. Multiyear circumpolar assessment of the area burnt in boreal ecosystems using SPOT-VEGETATION // Intern. J. Remote Sens. 2007. V. 28. P. 1397–1404.
9. Groisman P.Ya., Sherstyukov B.G., Razuvaev V.N., Knight R.W., Enloe J.G., Stroumentova N.S., Whitfield P.H., Forland E., Hannsen-Bauer I., Tuomenvirta H., Alexandersson H., Mescherskaya A.V., Karl T.R. Potential forest fire danger over Northern Eurasia: Changes during the 20th century // Global Planet. Change. 2007. V. 56. P. 371–386.
10. Vygodskaya N.N., Groisman P.Ya., Tchebakova N.M., Kurbatova J.A., Panfyorov O., Parfenova E.I., Soga­chev A.F. Ecosystems and climate interactions in the boreal zone of northern Eurasia // Environ. Res. Lett. 2007. V. 2, N 4. P. 045033.
11. Van der Werf G.R., Randerson J.T., Giglio L., Collatz G.J., Mu M., Kasibhatla P.S., Morton D.C., DeFries R.S., Jin Y., van Leeuwen T.T. Global fire emissions and the contribution of deforestation, savanna, forest, agricultural and peat fires (1997–2009) // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 11707–11735.
12. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г., Ваганов Е.А., Сухинин А.И., Максютов Ш.Ш., МкКаллум И., Лакида И.П. Влияние природных пожаров в России 1998–2010 гг. на экосистемы и глобальный углеродный бюджет // Докл. РАН. 2011. Т. 441. № 4. С. 544–548.
13. Marlon J.R., Bartlein P.J., Gavin D.G. Long C.J., Anderson R.S., Briles C.E., Brown K.J., Colombaroli D., Hallett D.J., Power M.J., Scharf E.A., Walsh M.K. Long-term perspective on wildfires in the western USA // PNAS. 2012. V. 109, N 9. P. E535–E543.
14. MacDougall A.S., McCann K.S., Gellner G., Turkington R. Diversity loss with persistent human disturbance increases vulnerability to ecosystem collapse // Nature. 2013. V. 494. P. 87–89.
15. Швиденко А.З., Щепащенко Д.Г. Климатические изменения и лесные пожары в России // Лесоведение. 2013. № 5. С. 50–61.
16. Елисеев А.В., Мохов И.И., Чернокульский А.В. Вли­яние низовых и торфяных пожаров на эмиссии СО₂ в атмосферу // Докл. РАН. 2014. Т. 459, № 4. С. 496–500.
17. Eliseev A.V., Mokhov I.I., Chernokulsky A.V. An ensemble approach to simulate CO₂ emissions from natural fires // Biogeosci. 2014. V. 11, N 12. P. 3205–3223.
18. Виноградова А.А., Смирнов Н.С., Коротков В.Н. Аномальные пожары 2010 и 2012 гг. на территории России и поступление черного углерода в Арктику // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 6. С. 482–487; Vinogradova A.A., Smirnov N.S., Korotkov V.N. Anomalous wildfires in 2010 and 2012 on the territory of Russia and supply of black carbon to the Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 5. P. 545–550.
19. Abatzoglou J.T., Williams A.P. Impact of anthropogenic climate change on wildfire across western US forests // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2016. V. 113, N 42. P. 11770–11775.
20. Ситнов С.А., Мохов И.И. Аномальный трансграничный перенос продуктов горения от североамериканских лесных пожаров в северную Евразию // Докл. РАН. 2017. Т. 475, № 3. С. 320–324.
21. Ситнов С.А., Мохов И.И., Горчаков Г.И. Связь задымления атмосферы европейской территории России летом 2016 года с лесными пожарами в Сибири и аномалиями атмосферной циркуляции // Докл. РАН. 2017. Т. 472, № 4. С. 456–461.
22. Ситнов С.А., Мохов И.И. Сравнительный анализ характеристик пожаров в бореальных лесах Евразии и северной Америки по спутниковым данным // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 2. С. 21‒37.
23. Бондур В.Г., Мохов И.И., Воронова О.С., Ситнов С.А. Космический мониторинг сибирских пожаров и их последствий: особенности аномалий 2019 года и тенденции 20-летних изменений // Докл. РАН. 2020. Т. 492, № 1. С. 99–106.
24. Бондур В.Г., Воронова О.С., Черепанова Е.В., Цидилина М.Н., Зима А.Л. Пространственно-временной анализ многолетних природных пожаров и эмиссий вредных газов и аэрозолей в России по космическим данным // Исслед. Земли из космоса. 2020. № 4. С. 1–15.
25. Мохов И.И., Чернокульский А.В., Школьник И.М. Региональные модельные оценки пожароопасности при глобальных изменениях климата // Докл. РАН. 2006. Т. 411, № 6. С. 808–811.
26. Малевский-Малевич С.П., Молькентин Е.К., Надёжина Е.Д., Семиошина А.А., Салль И.А., Хлебникова Е.И., Шкляревич О.Б. Анализ изменения пожароопасной обстановки в лесах России в XX и XXI веках на основе моделирования климатических условий // Метеорол. и гидрол. 2007. № 3. С. 14–24.
27. Школьник И.М., Молькентин Е.К., Надёжина Е.Д., Семиошина А.А., Салль И.А., Хлебникова Е.И., Шкляревич О.Б. Экстремальность термического режима в Сибири и динамика пожароопасной обстановки в 21-м веке: оценки с помощью региональной климатической модели ГГО // Метеорол. и гидрол. 2008. № 5. С. 5–15.
28. Мохов И.И., Чернокульский А.В. Региональные модельные оценки риска лесных пожаров в азиатской части России при изменениях климата // Геогр. и природ. ресурсы. 2010. № 2. С. 120–126.
29. Мохов И.И., Дюфрен Ж.-Л., Ле Трет Э., Тихонов В.А., Чернокульский А.В. Изменения режимов засух и биопродуктивности наземных экосистем в ре­гионах Северной Евразии по расчетам с глобальной климатической моделью с углеродным циклом // Докл. РАН. 2005. Т. 405, № 6. С. 810–814.
30. Lupo A.R., Oglesby R.J., Mokhov I.I. Climatological features of blocking anticyclones: A study of Northern Hemisphere CCM1 model blocking events in present-day and double CO2 concentration atmospheres // Clim. Dyn. 1997. V. 13. P. 181–195.
31. Mokhov I.I., Timazhev A.V., Lupo A.R. Changes in atmospheric blocking characteristics within Euro-Atlantic region and Northern Hemisphere as a whole in the 21^st century from model simulations using RCP anthropogenic scenarios // Glob. Planet. Change. 2014. V. 122. P. 265–270.
32. Мохов И.И., Тимажев А.В. Атмосферные блокирования и изменения их повторяемости в XXI веке по расчетам с ансамблем климатических моделей // Метеорол. и гидрол. 2019. № 6. С. 5–16.
33. Мохов И.И., Бондур В.Г., Ситнов С.А., Воронова О.С. Космический мониторинг природных пожаров и эмиссий в атмосферу продуктов горения на территории России: связь с атмосферными блокированиями // Докл. РАН. 2020. Т. 495, № 2. С. 61–66.
34. Мохов И.И., Ситнов С.А., Цидилина М.Н., Воронова О.С. Эмиссии в атмосферу NO₂ при лесных пожарах на территории России в связи с атмосферными блокированиями // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 6. С. 395–399; Mokhov I.I., Sitnov S.A., Tsidilina M.N. and Voronova O.S. Relation between pyrogenic NO₂ emissions from wildfires in Russia and atmospheric blocking events // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 5. P. 503–506.
35. Мохов И.И., Тимажев А.В. Интегральный индекс активности атмосферных блокирований в Северном полушарии в последние десятилетия // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2022. Т. 58, № 6. С. 1–10.
36. Мохов И.И., Ситнов С.А. Связь природных пожаров в российских регионах с атмосферными блокированиями // Метеорол. и гидрол. 2023. (принято в печать).
37. Lupo A.R., Jensen A.D., Mokhov I.I., Timazhev A.V., eichler T., Efe B. Changes in global blocking character during recent decades // Atmosphere. 2019. V. 10, N. 2. P. 92. DOI: 10.3390/atmos10020092.
38. GISTEMP Team. GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP), version 4. NASA Goddard Institute for Space Studies. URL: https://data.giss.nasa.gov/gistemp/ 2022.
39. Giglio L., Descloitres J., Justice C.O., Kaufman Y.J. An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS // Remote Sens. Environ. 2003. V. 87. P. 273–282.
40. Friedl M.A., Sulla-Menashe D., Tan B., Schneider A., Ramankutty N., Sibley A., Huang X.M. MODIS Collection 5 global land cover: Algorithm refinements and characterization of new datasets // Remote Sens. Environ. 2010. V. 114. P. 168–182.
41. Giglio L., Schroeder W., Justice C.O. The collection 6 MODIS active fire detection algorithm and fire products // Remote Sens. Environ. 2016. V. 178. P. 31–41.
42. Mokhov I.I., Sitnov S.A. Siberian forest fires: Anomalies and trends from satellite data (2000–2019) // arXiv. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2206.09240.
43. Sitnov S.A., Mokhov I.I. Transport of biomass burning products from Siberian wildfires into the Arctic // IOP Conf. Series: Earth Environ. Sci. 2022. V. 1040. P. 012005. DOI: 10.1088/1755-1315/1040/1/012005.
44. Gelaro R., McCarty W.J., Suarez M.J. Todling R., Molod A., Takacs L., Randles C., Darmenov A., Bosilovich M.G., Reichle R., Wargan K., Coy L., Cullather R., Draper C., Akella S., Buchard V., Conaty A., da Silva A., Gu W., Kim G.-K., Koster R., Lucchesi R., Merkova D., Nielsen J.E., Partyka G., Pawson S., Putman W., Rienecker M., Schubert S.D., Sienkiewicz M., Zhao B. The modern-era retrospective analysis for research and applications, Version 2 (MERRA-2) // J. Clim. 2017. V. 30. P. 5419–5454.
45. 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.
46. Aumann H.H., Chahine M.T., Gautier C., Goldberg M.D., Kalnay E., McMillin L.M., Revercomb H., Rosenkranz Ph.W., Smith W.L., Staelin D.H., Strow L.L., Susskind J. AIRS/AMSU/HSB on the Aqua mission: Design, science objectives, data products, and processing systems // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2003. V. 41. P. 253–264.
47. Acker J.C., Leptoukh G. Online analysis enhances use of NASA Earth science data // Eos Trans. AGU. 2007. V. 88. P. 14–17.
48. Бондур В.Г. Космический мониторинг эмиссий малых газовых компонент и аэрозолей при природных пожарах в России // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 6. С. 21–35. DOI: 10.7868/ S0205961415060032.
49. Kistler R., Collins W., Saha S., White G., Woollen J., Chelliah M., Ebisuzaki W., Kanamitsu M., Kousky V., van den Dool H., Jenne R., Fiorino M. The NCEP-NCAR 50-year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2001. V. 82. P. 247–268.
50. Mokhov I.I., Timazhev A.V. Integral index of blocking activity in the atmosphere of Northern Hemisphere during last decades // Research Activities in Earth System Modelling / E. Astakhova (ed.). 2021. Rep. 51. S. 2. P. 15–16.
51. Шакина Н.П., Иванова А.Р. Блокирующие антицик­лоны: современное состояние исследований и прогнозирования // Метеорол. и гидрол. 2010. № 11. С. 5–18.
52. Lejenas H., Okland H. Characteristics of Northern Hemisphere blocking as determined from a long time series of observational data // Tellus A. 1983. V. 35. P. 350–362.
53. Tibaldi S., Molteni F. On the operational predictability of blocking // Tellus. 1990. V. 42A. P. 343‒365.
54. Ситнов С.А., Мохов И.И., Джола А.В. Влияние сибирских пожаров на содержание моноксида углерода в атмосфере над европейской территорией России летом 2016 г. // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 2. С. 146–152.
55. Iversen T., Joranger E. Arctic air pollution and large scale atmospheric flows // Atmos. Environ. 1985. V. 19. P. 2099–2108.