Том 39, номер 02, статья № 3

Аннотация:

Исследование пространственного распределения и временных изменений концентрации метана (CH₄) в Арктике является актуальной, но трудно реализуемой научной задачей. Дополнительным источником информации могут послужить данные реанализов, однако они нуждаются в регулярной валидации. В настоящем исследовании оценено воспроизведение приземной концентрации CH₄ в базе глобального реанализа парниковых газов CAMS версии EGG4 в Арктическом регионе посредством сравнения с результатами непрерывных измерений на научно-исследовательском стационаре «Ледовая База Мыс Баранова» в 2016–2020 гг. Сопоставлены межгодовая, сезонная и суточная изменчивость приземной концентрации CH₄; выявлено, что данные реанализа хуже всего отражают межгодовую изменчивость приземной концентрации CH₄, а сезонная изменчивость описывается достаточно точно, хотя амплитуды сезонного хода данных реанализа немного выше измеренных значений. Проведено сравнение приземной температуры, скорости и направления ветра по данным реанализа и измерений. Подобная верификация базы данных CAMS полезна для последующего ее использования в численном моделировании регионального масштаба и других прикладных задачах.

Ключевые слова:

метан, состав атмосферы, Арктика, реанализ CAMS

Список литературы:

1. Mcguire A., Christensen T.R., Hayes D., Heroult A., Euskirchen E., Kimball J., Koven Ch., Lafleur P., Miller P., Oechel W., Peylin Ph., Williams M., Yi Y. An assessment of the carbon balance of Arctic tundra: Comparisons among observations, process models, and atmospheric inversions // Biogeosci. Discuss. 2012. V. 9. P. 3185–3204. DOI: 10.5194/bg-9-3185-2012.
2. Ming T., de Richter R., Felzer B.S., Li W. Jump in tropospheric methane concentrations in 2020–2021 and slowdown in 2022–2024: New hypotheses on causation // Atmosphere. 2025. V. 16, N 4. P. 406. DOI: 10.3390/atmos16040406.
3. 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., Philippe C. Wetland emission and atmospheric sink changes explain methane growth in 2020 // Nature. 2022. V. 612. P. 477–482. DOI: 10.1038/s41586-022-05447-w.
4. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2021 год / под ред. Г.М. Черногаева. М.: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), 2022. 221 с.
5. Доклад о состоянии и перспективах климатического обслуживания в Российской Федерации в условиях изменения климата / под ред. д.ф.-м.н. В.М. Катцова. СПб.: ФГБУ ГГО, 2025. 106 с.
6. Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Комплексная оценка состава воздуха над Российским сектором Арктики в сентябре 2020 г. // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 10. С. 822–829. DOI: 10.15372/AOO20241002; Antokhin P., Arshinova V., Arshinov M., Belan B., Belan S., Davydov D., Ivlev G., Kozlov A., Rasskazchikova T., Savkin D., Simonenkov D., Sklyadneva T., Tolmachev G., Fofonov A. Complex assessment of air composition over the Russian Arctic in September 2020 // Atmos. Ocean. Opt. 2025. V. 38, N 1. P. 37–45.
7. Панкратова Н.В., Беликов И.Б., Белоусов В.А., Копейкин В.М., Скороход А.И., Штабкин Ю.А., Малафеев Г.В., Флинт М.В. Концентрация метана, озона, черного углерода, оксидов азота, углерода и содержание d¹³C_CH4 над морями российской Арктики (судовые наблюдения) // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 685–695.
8. Панов А.В., Прокушкин А.С., Кюблер К., Корец М.А., Урбан А.В., Зражевская Г.К., Бондарь М.Г., Хайманн М., Заале З. Прецезионный мониторинг концентрации диоксида углерода и метана в приземной атмосфере полярного пояса Приенисейской Сибири // Метеорол. и гидрол. 2022. № 11. С. 19–31.
9. Copernicus Atmosphere Monitoring Service (2021): CAMS Global Greenhouse Gas Reanalysis (EGG4). Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) Atmosphere Data Store. URL: https://ads.atmosphere.copernicus.eu/datasets/cams-global-ghg-reanalysis-egg4?tab=overview. DOI: 10.24381/cda4ed31 (last access: 25.06.2025).
10. Неробелов Г.М., Тимофеев Ю.М., Смышляев С.П., Виролайнен Я.А., Макарова М.В., Фока С.Ч. Сопоставление данных CAMS по содержанию CO₂ с результатами измерений в Петергофе // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 10. C. 805–810. DOI: 10.15372/AOO20201009; Nerobelov G.M., Timofeyev Y.M., Smyshlyaev S.P., Virolainen Y.A., Makarova M.V., Foka S.Ch. Comparison of CAMS data on CO₂ with measurements in Peterhof // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 6. P. 689–694.
11. Tu Q., Hase F., Blumenstock Th., Kivi R., Heikkinen P., Sha M.K., Raffalski U., Landgraf J., Lorente A., Borsdorff T., Chen H., Dietrich F., Chen Jia. Intercomparison of atmospheric CO₂ and CH₄ abundances on regional scales in boreal areas using Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) analysis, COllaborative Carbon Column Observing Network (COCCON) spectrometers, and Sentinel-5 Precursor satellite observations // Atmos. Meas. Tech.2020. V. 13. P. 4751–4771. DOI: 10.5194/amt-13-4751-2020.
12. Callewaert S., Zhou M., Langerock B., Wang P., Wang T., Mahieu E., Mazière M. A WRF-Chem study of the greenhouse gas column and in situ surface concentrations observed at Xianghe, China. Part 1: Methane (CH₄) // EGUsphere. 2025. V. 25, N 16. P. 9519–9544. DOI: 10.5194/acp-25-9519-2025.
13. Nerobelov G., Timofeyev Y., Smyshlyaev S., Foka S., Mammarella I., Virolainen Y. Validation of WRF-Chem Model and CAMS performance in estimating near-surface atmospheric CO₂ mixing ratio in the area of Saint Petersburg (Russia) // Atmosphere. 2021. V. 12, N 3. DOI: 10.3390/atmos12030387.
14. Брязгин Н.Н., Юнак Р.И. Температура воздуха и осадки на Северной Земле в период абляции и аккумуляции. Географические и гляциологические исследования в полярных странах. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 70–81.
15. Исследование природной среды высокоширотной Арктики на НИС «Ледовая база Мыс Баранова» // под ред. д-ра физ.-мат. наук А.П. Макштаса и В.Т. Соколова. СПб.: ААНИИ, 2021. 260 с.
16. Говоруха Л.С., Семенов И.В., Попова Н.М., Шамонтьева Л.А. Каталог ледников СССР. Т. 16. Ангаро-Енисейский район, вып. 1: Енисей, ч. 1: Северная земля. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 80 с.
17. Laurila T., Asmi E., Hatakka J., Kilkki J., Rainne J., Mäkelä T., Aurela M., Lihavainen H., Viisanen Y., Ivakhov V., Kondratyev V., Movchan V., Kustov V., Loskutova M., Makshtas A. On the recent increase of atmospheric methane concentrations as observed at three Arctic stations: Tiksi, Pallas and Ice Base Cape Baranova // Report series in Aerosol Sciences. N 201. Proc. of the 3rd Pan-Eurasian Experiment (PEEX) Conference and the 7th PEEX Meeting, September 2017. Helsinki, 2017. P. 247–250.
18. Laurila T. Data on Atmospheric Concentrations of CH₄, CO and Meteorological Parameters at Baranova Site, Russia (Data set). Finnish Meteorological Institute, 2023. DOI: 10.23728/fmi.b2share.cd485d0c767d47d6b0028c 73620eca38.
19. Agusti-Panareda A., Barré J., Massart S., Inness A., Aben I., Ades M., Baier B.C., Balsamo G., Borsdorff T., Bousserez N., Boussetta S., Buchwitz M., Cantarello L., Crevoisier C., Engelen R., Eskes H., Flemming J., Garrigues S., Hasekamp O., Wu L. Technical note: The CAMS greenhouse gas reanalysis from 2003 to 2020 // Atmos. Chem. Phys. 2023. V. 23. P. 3829–3859. DOI: 10.5194/acp-23-3829-2023.
20. AMAP Assessment 2015: Methane as an Arctic climate forcer. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, 2015. URL: https://www.amap.no/ documents/doc/amap-assessment-2015-methane-as-an-arctic-climate-forcer/1285 (last access: 17.05.2025).
21. Ивахов В.М., Парамонова Н.Н., Привалов В.И., Зинченко А.В. Анализ данных непрерывный наблюдений атмосферных концентраций метана на арктической станции Тикси с 2010 по 2015 г. // Тр. ГГО им. А.И. Воейкова. 2016. Вып. 582. С. 261–280.