Том 36, номер 10, статья № 6

Аннотация:

На основе глобальной транспортно-химической модели GEOS-chem проведены оценки вкладов антропогенных и природных эмиссий метана (CH₄) в Северной Евразии (> 40° с.ш.) и на территории России в его приземное содержание на региональных измерительных станциях ZOTTO, Териберка и Тикси в 2007–2018 гг. Результаты модельных расчетов хорошо согласуются c предложенным полуаналитическим решением, основанным на разделении полного вклада (атмосферного отклика) на синоптическую и глобальную компоненты. На временах адвекции, соответствующих синоптическому временному интервалу, среднегодовой вклад антропогенных эмиссий на территории России в содержание метана в ZOTTO (38,6 млрд^-1) более чем в 2 раза превышает вклад эмиссий из источников Западной Европы (17,7 млрд^-1), тогда как для арктических станций влияние российских и европейских источников сопоставимо (19,5 и 12,4 млрд^-1 соответственно). Сравнительно низкий, по сравнению с ZOTTO, вклад континентальных эмиссий в приземное содержание метана и его годовую изменчивость на арктических станциях обусловлен бóльшими временами адвекции из регионов-источников. Близость модельных величин откликов для Териберки и Тикси объясняется сравнительно однородным (циркумполярным) распределением антропогенного и биогенного сигналов в полярных широтах.

Ключевые слова:

метан, тропосфера, Центральная Сибирь, Арктика, региональные эмиссии, WetCHARTs, EDGAR, GEOS-Chem, атмосферный перенос

Список литературы:

1. Van Dingenen R., Crippa M., Janssens-Maenhout G., Guizzardi D., Dentener F. Global trends of methane emissions and their impacts on ozone concentrations. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2018. DOI: 10.2760/73788, JRC113210.
2. Елисеев А.В. Глобальный цикл метана: обзор // Фунд. и прикл. климатол. 2018. № 1. С. 52–70.
3. Anisimov O. Potential feedback of thawing permafrost to the global climate system through methane emission // Environ. Res. Lett. 2007. N 2. DOI: 10.1088/17489326/2/4/045016.
4. Winderlich J. Setup of a CO₂ and CH₄ measurement system in Central Siberia and modeling of its results. Max Planck Institut für Biogeochemie. Technical Report 26. 2012. P. 120.
5. Rößger N., Sachs T., Wille C., Boike J., Kutzbach L. Seasonal increase of methane emissions linked to warming in Siberian tundra // Nat. Clim. Change. 2022. V. 12. P. 1031–1036.
6. Peng S., Lin X., Thompson R.L., Xi Y., Liu G., Hauglustaine D., Lan X., Poulter B., Ramonet M., Saunois M., Yin Y., Zhang Z., Zheng B., Ciais P. Wetland emission and atmospheric sink changes explain methane growth in 2020 // Nature. 2022. V. 612. P. 477–482.
7. Anisimov O., Zimov S. Thawing permafrost and methane emission in Siberia: Synthesis of observations, reanalysis, and predictive modeling // Ambio. 2021. V. 50. P. 2050–2059.
8. Wittig S., Berchet A., Pison I., Saunois M., Thanwerdas J., Martinez A., Paris J.-D., Machida T., Sasakawa M., Worthy D.E.J., Lan X., Thompson R.L., Sollum E., Arshinov M. Estimating methane emissions in the Arctic nations using surface observations from 2008 to 2019, EGUsphere [preprint]. 2023. DOI: 10.5194/egusphere-2022-1257.
9. Glagolev M., Kleptsova I., Filippov I., Maksyutov S., Machida T. Regional methane emission from West Siberia mire landscapes // Environ. Res. Lett. 2011. V. 6. P. 045214.
10. Zona D., Gioli B., Commane R., Lindaas J., Wofsy S.C., Miller C.E., Dinardo S.J., Dengel S., Sweeney C., Karion A., Chang R.Y.-W., Henderson J.M., Murphy P.C., Goodrich J.P., Moreaux V., Liljedahl A., Watts J.D., Kimball J.S., Lipson D.A., Oechel W.C. Cold season emissions dominate the Arctic tundra methane budget // Proc. Nat. Acad. Sci. 2016. V. 113, N 1. P. 40–45.
11. Глаголев М.В., Клепцова И.Е., Филиппов И.В., Казанцев В.С., Максютов Ш.Ш. Эмиссия метана из болотных ландшафтов тундры Западной Сибири // Вестн. Том. гос. педагогич. ун-та. 2010. № 3. С. 78–86.
12. Yin Y., Chevallier F., Ciais P., Bousquet P., Saunois M., Zheng B., Worden J., Bloom A.A., Parker R.J., Jacob D.J., Dlugokencky E.J., Frankenberg C. Accelerating methane growth rate from 2010 to 2017: Leading contributions from the tropics and East Asia // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 12631–12647.
13. Climate Change 2013: The Physical Science Basis / T. Stocker, D. Qin, G.K. Plattner et al. (eds.). Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
14. Bey I., Jacob D.J., Yantosca R.M., Logan J.A., Field B., Fiore A.M., Li Q., Liu H., Mickley L.J., Schultz M. Global modeling of tropospheric chemistry with assimilated meteorology: Model description and evaluation // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 23073–23096.
15. Janssens-Maenhout G., Crippa M., Guizzardi D., Muntean M., Schaaf E., Dentener F., Bergamaschi P., Pagliari V., Olivier J.G.J., Peters J.A.H.W., van Aardenne J.A., Monni S., Doering U., Petrescu A.M.R., Solazzo E., Oreggioni G.D. EDGAR v4.3.2 Global Atlas of the three major greenhouse gas emissions for the period 1970–2012 // Earth Syst. Sci. Data. 2019. V. 11. P. 959–1002.
16. 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.
17. Bloom A.A., Bowman K.W., Lee M., Turner A.J., Schroeder R., Worden J.R., Weidner R., McDonald K.C., Jacob D.J. A global wetland methane emissions and uncertainty dataset for atmospheric chemical transport models (WetCHARTs version 1.0) // Geosci. Model Dev. 2017. V. 10. P. 2141–2156.
18. Bicheron P., Defourny P., Brockmann C., Schouten L., Vancutsem C., Huc M., Bontemps S., Leroy M., Achard F., Herold M., Ranera F., Arino O. GlobCover – Products Description and Validation Report. Toulouse (France): MEDIAS-France, 2008. URL: https: // publications.jrc.ec.europa.eu/repository/handle/JRC49240 (last access: 26.04.2023).
19. Maasakkers J.D., Jacob D.J., Sulprizio M.P., Scarpelli T.R., Nesser H., Sheng J.-X., Zhang Y., Hersher M., Bloom A.A., Bowman K.W., Worden J.R., Janssens-Maenhout G., Parker R.J. Global distribution of methane emissions, emission trends, and OH concentrations and trends inferred from an inversion of GOSAT satellite data for 2010–2015 // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 7859–7881.
20. Stohl A., Eckhardt S., Forster C., James P., Spichtinger N. On the pathways and timescales of intercontinental air pollution transport // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N D23. P. 4684.
21. Yang H., Waugh D.W., Orbe C., Patra P.K., Jöckel P., Lamarque J.-F., Tilmes S., Kinnison D.,  Elkins J.W.,  Dlugokencky E.J. Evaluating simulations of interhemispheric transport: Interhemispheric exchange time versus SF₆ age // Geophys. Res. Lett. 2019. V. 46. P. 1113–1120.
22. Holzer M. Analysis of passive tracer transport as modeled by an atmospheric general circulation model // J. Clim. 1999. V. 12. P. 1659–1684.
23. Bowman K.P., Cohen P.J. Interhemispheric exchange by seasonal modulation of the Hadley circulation // J. Atmos. Sci. 1997. V. 54, N 16. P. 2045–2059.
24. Derwent R.G., Parrish D.D., Simmonds P.G., O’Doherty S.J., Spain T.G. Seasonal cycles in baseline mixing ratios of a large number of trace gases at the Mace Head, Ireland atmospheric research station // Atmos. Environ. 2020. V. 233. P. 117531.
25. Стародубцев В.С. Исследование вариаций концентрации метана и углекислого газа в Арктической зоне // Вестн. СВФУ. 2018. Т. 65, № 3. С. 80–88.
26. Решетников  А.И., Ивахов  В.М. Результаты непрерывных наблюдений за концентрацией метана на станции Тикси (сравнение с данными судовых наблюдений на шельфе моря Лаптевых) // Тр. Главной геофиз. обсерватории им. А.И. Воейкова / под ред. В.М. Катцова, В.П. Мелешко. СПб.: Гидрометеоиздат, 2012. С. 257–269.
27. Штабкин Ю.А., Моисеенко К.Б., Скороход А.И., Васильева А.В., Хайманн М. Источники и вариации тропосферного СО в центральной Сибири: численные эксперименты и наблюдения на высотной мачте ZOTTO // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52, № 1. С. 51.