Том 39, номер 10, статья № 12

Аннотация:

Аэрозоль природных пожаров (АПП) – один из основных компонентов стратосферного аэрозоля, существенно влияющий на радиационный баланс планеты из-за интенсивного поглощения в УФ-диапазоне. В отличие от вулканического аэрозоля, АПП характеризуется высоким сечением флуоресценции, что позволяет использовать этот параметр для его идентификации. В настоящей работе представлены результаты наблюдения слоев АПП в стратосфере на высотах от 11 до 16 км с использованием аэрозольного и флуоресцентного лидаров в 2023 и 2024 гг. В восьми случаях одновременно отмечалась как деполяризация обратного рассеяния АПП в пределах 10–25%, так и его флуоресценция. Максимальная флуоресценция при возбуждении на длине волны 355 нм наблюдалась в канале 560 ± 20 нм и изменялась в пределах 1–60 тм^-1 ср^-1 нм^-1. Показано, что применение флуоресцентных измерений позволяет детектировать АПП в стратосфере и определять его вклад в полный коэффициент обратного рассеяния аэрозоля.

Ключевые слова:

стратосфера, лидар, флуоресценция аэрозоля, аэрозоль природных пожаров

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Fromm M., Peterson D., DiGirolamo L. The primary convective pathway for observed wildfire emissions in the upper troposphere and lower stratosphere: A targeted reinterpretation // J. Geophys. Res.: Atmos. 2019. V. 124. P. 13,254–13,272. DOI: 10.1029/2019JD031006.
2. Chavan P., Fadnavis S., Chakroborty T., Sioris C.E., Griessbach S., Müller R. The outflow of Asian biomass burning carbonaceous aerosol into the upper troposphere and lower stratosphere in spring: Radiative effects seen in a global model // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 14371–14384. DOI: 10.5194/acp-21-14371-2021.
3. Adler G., Flores J.M., Riziq A.A., Borrmann S., Rudich Y. Chemical, physical, and optical evolution of biomass burning aerosols: a case study // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 1491–1503. DOI: 10.5194/acp-11-1491-2011.
4. Feng Y., Ramanathan V., Kotamarthi V.R. Brown carbon: A significant atmospheric absorber of solar radiation? // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 8607–8621. DOI: 10.5194/acp-13-8607-2013.
5. Ohneiser K., Ansmann A., Baars H., Seifert P., Barja B., Jimenez C., Radenz M, Teisseire A., Floutsi A., Haarig M., Foth A., Chudnovsky A., Engelmann R., Zamorano F., Bühl J., Wandinger U. Smoke of extreme Australian bushfires observed in the stratosphere over Punta Arenas, Chile, in January 2020: Optical thickness, lidar ratios, and depolarization ratios at 355 and 532 nm // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20. P. 8003–8015. DOI: 10.5194/acp-20-8003-2020.
6. Liu L., Mishchenko M.I. Spectrally dependent linear depolarization and lidar ratios for nonspherical smoke aerosols // Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 248. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2020.106953.
7. Коношонкин А.В., Боровой А.Г., Кустова Н.В., Шишко В.А., Тимофеев Д.Н. Рассеяние света на атмосферных ледяных кристаллах в приближении физической оптики. Новосибирск: СО РАН, 2020. 219 с.
8. Veselovskii I., Kasianik N., Korenskii M., Hu Q., Goloub P., Podvin T., Liu D. Multiwavelength fluorescence lidar observations of smoke plumes // Atmos. Meas. Tech. 2023. V. 16. P. 2055–2065. DOI: 10.5194/amt-16-2055-2023.
9. Veselovskii I., Hu Q., Goloub P., Podvin T., Barchunov B., Korenskii M. Combining Mie–Raman and fluorescence observations: A step forward in aerosol classification with lidar technology // Atmos. Meas. Tech. 2022. V. 15. P. 4881–4900. DOI: 10.5194/amt-15-4881-2022.
10. Engelbart I.D., Schrems O. Fluorescence from atmospheric aerosol detected by a lidar indicates biogenic particles in the lowermost stratosphere // Atmos. Chem. Phys. 2005. V. 5. P. 345–355. DOI: 10.5194/acp-5-345-2005.
11. Ansmann A., Riebesell M., Wandinger U., Weitkamp C., Voss E., Lahmann W., Michaelis W. Combined Raman elastic-backscatter lidar for vertical profiling of moisture, aerosols extinction, backscatter, and lidar ratio // Appl. Phys. B. 1992. V. 55. P. 18–28. DOI: 10.1007/BF00348608.