Том 39, номер 07, статья № 6

Аннотация:

Стратосферный фоновый аэрозоль играет важнейшую роль в формировании радиационного баланса Земли и химических процессах озонового слоя. Долговременный мониторинг его естественного состояния при отсутствии крупных вулканических извержений необходим для корректной оценки региональных и глобальных климатических изменений. В работе представлены результаты экспериментального исследования динамики наполнения стратосферы фоновым аэрозолем над Западной Сибирью в 2017–2025 гг. Рассматриваемый временной интервал характеризовался отсутствием крупных вулканических извержений глобального масштаба, что позволило выявить естественные вариации фоновой аэрозольной компоненты. Наблюдения выполнены на лидарном комплексе Института оптики атмосферы СО РАН (г. Томск) методом упругого рассеяния на длине волны 532 нм. Для повышения достоверности оценок применена комплексная методика статистического анализа временных рядов, включающая сезонную декомпозицию и итеративное удаление статистических аномалий (по критерию Z-оценки), что позволило минимизировать влияние кратковременных локальных возмущений, включая следы лесных пожаров и инструментальные аномалии. Результаты показали, что в долгосрочной перспективе общий уровень фонового стратосферного аэрозоля статистически стабилен и не демонстрирует значимого тренда. Однако выявлена четкая сезонная асимметрия: летний период характеризуется статистически значимым восходящим трендом аэрозольной нагрузки, тогда как весной наблюдается устойчивая тенденция к ее снижению. Внутригодовая динамика имеет выраженный циклический характер. Максимум аэрозольного наполнения приходится на зиму, а минимум – на лето, что соответствует трехкратному различию в интегральном коэффициенте обратного аэрозольного рассеяния. Полученные результаты представляют ценность для верификации климатических моделей, а также для формирования региональной базы данных фонового состояния стратосферы в условиях минимальной вулканической активности.

Ключевые слова:

стратосфера, фоновый аэрозоль, лидарный мониторинг, статистический анализ, сезонный тренд, Западная Сибирь

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Solomon S., Daniel J.S., Neely III R.R., Vernier J.P., Dutton E.G., Thomason L.W. The persistently variable “background” stratospheric aerosol layer and global climate change // Science. 2011. V. 333, N 6044. P. 866–870. DOI: 10.1126/science.1206027.
2. Kremser S., Thomason L.W., von Hobe M., Hermann M., Deshler T., Timmreck C., Meland B. Stratospheric aerosol – observations, processes, and impact on climate // Rev. Geophys. 2016. V. 54, N 2. P. 278–335. DOI: 10.1002/2015RG000511.
3. Vernier J.P., Thomason L.W., Pommereau J.P., Bourassa A., Pelon J., Garnier A., Vargas F. Major influence of tropical volcanic eruptions on the stratospheric aerosol layer during the last decade // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38, N 12. DOI: 10.1029/2011GL047563.
4. Yu P., Davis S.M., Toon O.B., Portmann R.W., Bardeen C.G., Barnes J.E., Telg H., Maloney C., Rosenlof K.H. Radiative forcing and stratospheric warming of the 2014–2016 continuous plinian volcanic eruptions in Chile // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48, N 13. P. e2021GL094908. DOI: 10.1029/2021GL094908.
5. Hoffmann D.M., Müller M., Khosrawi F., Lehmann R. The 2008–2009 Arctic polar stratospheric cloud season: A CALIPSO perspective // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 19. P. 7577–7600. DOI: 10.5194/acp975772009.
6. Thomason L.W., Vernier J.P. Improved SAGE II cloud/aerosol categorization and observations of the Asian tropopause aerosol layer: 1989–2005 // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13, N 9. P. 4605–4616. DOI: 10.5194/acp1346052013.
7. Network for the Detection of Atmospheric Composition Change. URL: http://www.ndsc.ncep.noaa.gov, свободный (last access: 12.01.2026).
8. Jager H., Homburg F. A new aerosol background level in the stratosphere? Lidar observations of the period 1976 to 1997 // 19th ILRC. Hampton, Virginia: NASA Langley Research Center, 1998. P. 335–338.
9. Зуев В.В., Бурлаков В.Д., Ельников А.В., Невзоров А.В. Лидарные наблюдения стратосферного аэрозольного слоя средних широт в длительный вулканически спокойный период // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19, № 7. С. 598–603.
10. Зуев В.В., Баженов О.Е., Бурлаков В.Д., Невзоров А.В. Долговременные тренды, сезонные и аномальные кратковременные изменения фонового стратосферного аэрозоля // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 1. С. 42–47.
11. Гребенников В.С., Зубачев Д.С., Коршунов В.А., Сахибгареев Д.Г., Черных И.А. Наблюдения стратосферного аэрозоля на лидарных станциях Росгидромета после извержения вулкана Райкоке в июне 2019 года // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 4. С. 272–276. DOI: 10.15372/AOO20200405; Grebennikov V.S., Zubachev D.S., Korshunov V.A., Sakhibgareev D.G., Chernikh I.A. Observations of stratospheric aerosol at Rosgidromet Lidar Stations after the eruption of the Raikoke Volcano in June 2019 // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 5. P. 519–523.
12. Черемисин А.А., Маричев В.Н., Бочковский Д.А., Новиков П.В., Романченко И.И. Стратосферный аэрозоль сибирских лесных пожаров по данным лидарных наблюдений в Томске в августе 2019 г. // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 11. С. 898–905. DOI: 10.15372/AOO20211110; Cheremisin A.A., Marichev V.N., Bochkovskii D.A., Novikov P.V., Romanchenko I.I. Stratospheric aerosol of Siberian forest fires according to Lidar Observations in Tomsk in August 2019 // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 1. P. 57–64.
13. Ельников А.В., Креков Г.М., Маричев В.Н. Лидарные наблюдения стратосферного слоя аэрозоля над Западной Сибирью // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1988. Т. 24, № 8. С. 818–823.
14. Зуев В.В. Лидарный контроль стратосферы. Новосибирск: Наука, 2004. 306 c.
15. Rees D., Barnett J.J., Labitzke K. COSPAR international reference atmosphere: 1986. Pt. 2: Middle atmosphere models // Adv. Space Res. 1990. V. 10, N 12. DOI: 10.1016/0273-1177(90)90120-X.
16. Trickl T., Giehl H., Jäger H., Vogelmann H. 35 yr of stratospheric aerosol measurements at Garmisch-Partenkirchen: From Fuego to Eyjafjallajökull, and beyond // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 10, N 13. DOI: 10.5194/acp-13-5205-2013.
17. Wilks D.S. Statistical methods in the atmospheric sciences. 3rd ed. Oxford: Academic Press, 2011. 676 p.
18. Weatherhead E.C., Reinsel G.C., Tiao G.C., Meng X.L., Choi D., Cheang W.K., Frederick J.E. Factors affecting the detection of trends: Statistical considerations and applications to environmental data // J. Geophys. Res.: Atmos. 1998. V. 103, N 14. P. 17149–17161. DOI: 10.1029/98JD00995.
19. Mudelsee M. Trend analysis of climate time series: A review of methods // Earth-Sci. Rev. 2019. V. 190. P. 310–322. DOI: 10.1016/j.earscirev.2018.12.005.
20. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей // М.: Финансы и статистика, 1985. Т. 2. 487 с.
21. Von Storch H., Zwiers F.W. Statistical Analysis in Climate Research. Cambridge: Cambridge University Press, 2002. 484 p.