Том 38, номер 04, статья № 3

Аннотация:

Важная роль диоксида серы (SO₂) в зимне-весенней стратосфере Арктики заключается в том, что серные соединения SO₂ и H₂SO₄ (наряду с азотной кислотой HNO₃) являются основным строительным материалом при образовании полярных стратосферных облаков (ПСО). Исследуются максимальные концентрации и общее содержание SO₂ в четырех арктических пунктах: Эврика (Канада), Ню-Олесунн (Норвегия), Туле (Гренландия), Резольют (Канада). Для этого используются минимальная температура воздуха, максимальное отрицательное отклонение концентрации озона от многолетнего среднего и максимальная концентрация диоксида серы в стратосфере Арктики, а также общее содержание озона и диоксида серы, рассчитанные на основе их высотных профилей. Профили температуры и отношений смеси озона получены из наблюдений Aura MLS за 2005–2022 гг.; профили отношений смеси диоксида серы рассчитаны по данным наблюдений Aura MLS за 2010/11, 2019/20, 2020/21, 2021/22 гг. Результаты работы могут быть полезны для исследования влияния SO₂ на образование полярных стратосферных облаков и разрушение O₃ в зимне-весенней стратосфере Арктики.

Ключевые слова:

озон, внезапное стратосферное потепление, полярная ночь, диоксид серы, температура, наблюдения Aura MLS, профили отношения смеси

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Смышляев С.П., Галин В.Я., Шаарийбуу Г., Моцаков М.А. Моделирование изменчивости газовых и аэрозольных составляющих в стратосфере полярных районов // Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 3. С. 291–306.
2. Assessment of Stratospheric Aerosol Properties (ASAP), SPARC Report No. 4. February 2006 / L. Thomason, T. Peter (eds). SPARC, 2006. 322 р.
3. Kremser S., Thomason L.W., von Hobe M., Hermann M., Deshler T., Timmreck C., Toohey M., Stenke A., Schwarz J.P., Weigel R., Fueglistaler S., Prata F.J., Vernier J.-P., Schlager H., Barnes J.E., Antuña-Marrero J.-K., Fairlie D., Palm M., Mahieu E., Notholt J., Rex M., Bingen C., Vanhellemont F., Bourassa A., Plane J.M., Klocke D., Carn S.A., Clarisse L., Trickl T., Neely R., James A.D., Rieger L., Wilson J.C., Meland B. Stratospheric aerosol – observations, processes, and impact on climate // Rev. Geophys. 2016. V. 54. P. 278–335. DOI: 10.1002/2015RG000511.
4. Weber M., Dikty S., Burrows J.P., Garny H., Dameris M., Kubin A., Abalichin J., Langematz U. The Brewer–Dobson circulation and total ozone from seasonal to decadal time scales // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 21. P. 11221–11235. DOI: 10.5194/acp-11-11221-2011.
5. Buchholz J. Simulations of physics and chemistry of polar stratospheric clouds with a general circulation model: PhD Thesis. Johannes Gutenberg-Universität, Mainz, 2005. URL: https://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0014-8B9C-F. 172 р.
6. Zhao Z., Wang W., Wang Y., Sheng L., Zhou Y., Teng S. Reasons for low fraction of Arctic stratospheric cloud in 2014/2015 winter // J. Geophys. Res.: Atmos. 2023. V. 128. P. e2023JD039549. DOI: 10.1029/2023JD039549.
7. Echer E., Guarnieri F.L., Rigozo N.R., Vieira L.E.A. A study of the latitudinal dependence of the quasi-biennial oscillation in Total Ozone Mapping Spectrometer total ozone // Tellus A. 2004. V. 56. P. 527–535. DOI: 10.3402/tellusa.v56i5.14469.
8. Zhao Z., Wang W., Wang Y., Sheng L., Zhou Y., Teng S. Reasons for low fraction of Arctic stratospheric cloud in 2014/2015 winter // J. Geophys. Res.: Atmos. 2023. V. 128. P. e2023JD039549. DOI: 10.1029/2023JD039549.
9. Doeringer D., Eldering A., Boone C.D., González Abad G., Bernath P.F. Observation of sulfate aerosols and SO₂ from the Sarychev volcanic eruption using data from the Atmospheric Chemistry Experiment (ACE) // J. Geophys. Res. 2012. V. 117, N D3. P. D03203. DOI: 10.1029/2011JD016556.
10. Zhao J., Toon O.B., Turco R.P. Origin of condensation nuclei in the springtime polar stratosphere // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. P. 5215–5227. DOI: 10.1029/94JD03110.
11. Mills M.J., Toon O.B., Solomon S. A 2D microphysical model of the polar stratospheric CN layer // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. P. 1133–1136. DOI: 10.1029/1999GL900187.
12. Sheng J.-X., Weisenstein D.K., Luo B.-P., Rozanov E., Stenke A., Anet J., Bingemer H., Peter T. Global atmospheric sulfur budget under volcanically quiescent conditions: Aerosol-chemistry-climate model predictions and validation // J. Geophys. Res.: Atmos. 2015. V. 120. P. 256–276. DOI: 10.1002/2014JD021985.
13. Münch S., Curtius J. Nucleation modeling of the Antarctic stratospheric CN layer and derivation of sulfuric acid profiles // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 7581–7591. DOI: 10.5194/acp-17-7581-2017.
14. Höpfner M., Glatthor N., Grabowski U., Kellmann S., Kiefer M., Linden A., Orphal J., Stiller G., von Clarmann T., Funke B., Boone C.D. Sulfur dioxide (SO₂) as observed by MIPAS/Envisat: Temporal development and spatial distribution at 15–45 km altitude // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 10405–10423. DOI: 10.5194/acp-13-10405-2013.
15. Pitts M.C., Poole L.R., Gonzalez R. Polar stratospheric cloud climatology based on CALIPSO spaceborne lidar measurements from 2006 to 2017 // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 10881–10913. DOI: 10.5194/acp-18-10881-2018.
16. Tritscher I., Pitts M.C., Poole L.R., Alexander S.P., Cairo F., Chipperfield M.P., Grooß J.-U., Höpfner M., Lambert A., Luo B., Molleker S., Orr A., Salawitch R., Snel M., Spang R., Woiwode W., Peter T. Polar stratospheric clouds: Satellite observations, processes, and role in ozone depletion // Rev. Geophys. 2021. V. 59. P. e2020RG000702. DOI: 10.1029/2020RG000702.
17. Lowe D., Mackenzie A. Polar stratospheric cloud microphysics and chemistry // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2008. V. 70, N 1. P. 13–40. DOI: 10.1016/j.jastp.2007.09.011.
18. Khosrawi F., Urban J., Pitts M.C., Voelger P., Achtert P., Kaphlanov M., Santee M.L., Manney G.L., Murtagh D., Fricke K.-H. Denitrification and polar stratospheric cloud formation during the Arctic winter 2009/2010 // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 16. P. 8471–8487. DOI: 10.5194/acp-11-8471-2011.
19. Kirner O., Müller R., Ruhnke R., Fischer H. Contribution of liquid, NAT and ice particles to chlorine activation and ozone depletion in Antarctic winter and spring // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 2019–2030. DOI: 10.5194/acp-15-2019-2015.
20. Агеева В.Ю., Груздев А.Н., Елохов А.С., Мохов И.И., Зуева Н.Е. Внезапные стратосферные потепления: статистические характеристики и влияние на общее содержание NO₂ и O₃ // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2017. Т. 53, № 5. С. 477–486.
21. Баженов О.Е., Невзоров А.А., Невзоров А.В., Долгий С.И., Макеев А.П. Возмущение стратосферы над Томском зимой 2017/2018 гг. по данным лидарных и спутниковых (Aura MLS/OMI) наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 7. С. 509–515. DOI: 10.15372/AOO20200702; Bazhenov O.E., Nevzorov A.A., Nevzorov A.V., Dolgii S.I., Makeev A.P. Disturbance of the stratosphere over Tomsk during winter 2017/2018 using lidar and Aura MLS/OMI observations // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 6. P. 622–628.
22. Баженов О.Е. Оксид хлора как индикатор разрушения озона в зимне-весенней стратосфере Арктики по данным спутниковых (Aura MLS) наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 11. С. 904–909. DOI: 10.15372/AOO20231105; Bazhenov O.E. Chlorine oxide as an indicator of ozone destruction in the winter-spring Arctic stratosphere based on Aura MLS observations // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 1. P. 48–54.
23. Kuttippurath J., Feng W., Müller R., Kumar P., Raj S., Gopikrishnan G.P., Roy R. Exceptional loss in ozone in the Arctic winter/spring of 2019/2020 // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 14019–14037. DOI: 10.5194/acp-21-14019-2021.