Vol. 31, issue 09, article # 9

Abstract:

Mean concentrations of gas and aerosol components in different air masses near Tomsk are calculated from long-term TOR-station monitoring data. A decrease in the CO₂ and CH₄ concentrations from Arctic to tropical is shown to be characteristic. An inverse pattern is observed for ozone: maxima are recorded in tropical air masses, and minima, in Arctic. The distribution of such gases as CO and SO₂ is more complex.

Keywords:

atmosphere, aerosol, air mass, gas, concentration, contents, structure

References:

   1. Hromov S.P. Osnovy sinopticheskoj meteorologii. L.: Gidrometizdat, 1948. 700 p.
   2. Zuev V.E., Belan B.D., Zadde G.O. Opticheskaya pogoda. Novosibirsk: Nauka, 1990. 192 p.
   3. Belan B.D., Zadde G.O., Kuskov A.I., Rasskazchikova T.M. Spektral'naya prozrachnost' atmosfery v osnovnyh sinopticheskih ob"ektah // Optika atmosf. i okeana. 1994. V. 7, N 9. P. 1187–1197.
   4. Belan B.D., Zadde G.O., Kuskov A.I. Prostranstvennaya izmenchivost' spektral'noj prozrachnosti atmosfery // Optika atmosf. i okeana. 1994. V. 7, N 10. P. 1420–1422.
   5. Law R.M., Steele L.P., Krummel P.B., Zahorow-ski W. Synoptic variations in atmospheric CO₂ at Cape Grim: A model intercomparison // Tellus B. 2010. V. 62, N 5. P. 810–820.
   6. Klavins M., Rodinov V. Influence of large-scale atmospheric circulation on climate in Latvia // Boreal Environ. Res. 2010. V. 15, N 6. P. 533–543.
   7. Zhang J., Wu L., Huang G., Notaro M. Relationships between large-scale circulation patterns and carbon dioxide exchange by a deciduous forest // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, N D4. P. 1–13.
   8. Pope R.J., Savage N.H., Chipperfield M.P., Arnold S.R., Osborn T.J. The influence of synoptic weather regimes on UK air quality: Analysis of satellite column NO₂ // Atmos. Sci. Lett. 2014. V. 15, N 3. P. 211–217.
   9. Pace L., Boccacci L., Casilli M., Di Carlo P., Fattorini S. Correlations between weather conditions and airborne pollen concentration and diversity in a Mediterranean high-altitude site disclose unexpected temporal patterns // Aerobiology. 2018. V. 34, N 1. P. 75–87.
10. Zvyagintsev A.M., Kakadzhanova G., Tarasova O.A. Vliyanie napravlenij perenosa vozdushnyh mass na sezonnyj hod kontsentratsij malyh gazovyh sostavlyayushchih atmosfery v Evrope // Meteorol. i gidrol. 2010. N 7. P. 18–28.
11. Coumou D., Lehmann J., Beckmann J. The weakening summer circulation in the Northern Hemisphere mid-latitudes // Science. 2015. V. 348, N 6232. P. 324–327.
12. Perez I.A., Sanchez M.L., Garcia M.A., Pardo N. An experimental relationship between airflow and carbon dioxide concentrations at a rural site // Sci. Total Environ. 2015. V. 533. P. 432–438.
13. Fu J., Wang B., Chen Y., Ma Q. The influence of continental air masses on the aerosols and nutrients deposition over the western North Pacific // Atmos. Environ. 2018. V. 172. P. 1–11.
14. Flocas H., Kelessis A., Helmis C., Petrakakis M., Zoumakis M., Pappas K. Synoptic and local scale atmospheric circulation associated with air pollution episodes in an urban Mediterranean area // Theor. Appl. Climatol. 2009. V. 95, N 3–4. P. 265–277.
15. Sitnov S.A., Mohov I.I., Gorchakov G.I., Dzhola A.V. Dymnaya mgla na evropejskoj chasti Rossii letom 2016 year: svyaz' s lesnymi pozharami v Sibiri i anomaliyami atmosfernoj tsirkulyatsii // Meteorol. i gidrol. 2017, N 8, P. 50–63.
16. Dayan U., Levy I. Relationship between synoptic-scale atmospheric circulation and ozone concentrations over Israel // J. Geophys. Res. 2002. V. 107, N D24. P. 1–12.
17. Diem J.E., Hursey M.A., Morris I.R., Murray A.C., Rodriguez R.A. Upper-level atmospheric circulation Patterns and ground-level ozone in the Atlanta Metropolitan area // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2010. V. 49, N 11. P. 2185–2196.
18. Zhang Y., Mao H., Ding A., Zhou D., Fu C. Impact of synoptic weather patterns on spatio-temporal variation in surface O₃ levels in Hong Kong during 1999–2011 // Atmos. Environ. 2013. V. 73. P. 41–50.
19. Demuzere M., Trigo R.M., Vila-Guerau de Arellano J., Lipzig N.P.M. The impact of weather and atmospheric circulation on O₃ and PM₁₀ levels at a rural mid-latitude site // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9, N 8. P. 2695–2714.
20. Dharshana K.G.T., Kravtsov S., Kahl J.D.W. Relationship between synoptic weather disturbances and particulate matter air pollution over the United States // J. Geophys. Res. 2010. V. 115, N D24. P. 1–16.
21. Flaounas E., Kotroni V., Lagouvardos K., Kazad-zis S., Gkikas A., Hatzianastassiou N. Cyclone contribution to dust transport over the Mediterranean region // Atmos. Sci. Lett. 2015. V. 16, N 4. P. 473–478.
22. MeGregor G.R., Bamzelis D. Synoptic typing and its application to the investigation of weather air pollution relationships, Birmingham, United Kingdom // Theor. Appl. Climatol. 1995. V. 51, N 4. P. 223–236.
23. Fleming Z.L., Monks P.S., Manning A.J. Review: Untangling the influence of air-mass history in interpreting observed atmospheric composition // Atmos. Res. 2012. V. 104–105, N 1. P. 1–39.
24. Orbe C., Holzer M., Polvani L.M., Waugh D. Air-mass origin as a diagnostic of tropospheric transport // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 3. P. 1459–1470.
25. Freitag S., Clarke A.D., Howell S.G., Kapustin V.N., Campos T., Brekhovskikh V.L., Zhou J. Combining airborne gas and aerosol measurements with HYSPLIT: A visualization tool for simultaneous evaluation of air mass history and back trajectory consistency // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 1. P. 107–128.
26. Antohin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Nedelek F., Paris J.-D., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Krupnomasshtabnye issledovaniya gazovogo i aerozol'nogo sostava vozduha nad Sibirskim regionom // Optika atmosf. i okeana. 2014. V. 27, N 3. P. 232–239.
27. Elanskij N.F., Mohov I.I., Belikov I.B., Berezina E.V., Elohov A.S., Ivanov V.A., Pankratova N.V., Postylyakov O.V., Safronov A.N., Skorohod A.I., Shumskij R.A. Gazovye primesi v atmosfere nad Moskvoj letom 2010 yaer. // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2011. V. 472, N 6. P. 729–738.
28. Zvyagintsev  A.M., Blyum O.B., Glazkova A.A., Kotel'nikov S.N., Kuznetsova I.N., Lapchenko V.A., Lezina E.A., Miller E.A., Milyaev V.A., Popikov A.P., Semutnikova E.G., Tarasova O.A., Shalygina I.Yu. Zagryaznenie vozduha na evropejskoj chasti Rossii i Ukraine v usloviyah zharkogo leta 2010 year. // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2011. V. 472, N 6. P. 757–766.
29. Fokeeva E.V., Safronov A.N., Rakitin V.S., Yurganov L.N., Grechko E.I., Shumskij R.A. Issledovanie vliyaniya pozharov v july–august 2010 year na zagryaznenie okis'yu ugleroda atmosfery Moskvy i okrestnostej // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2011. V. 47, N 6. P. 739–756.
30. Kashin F.V., Aref'ev V.N., Sizov N.I., Akimenko R.M., Upenek L.B. Fonovaya sostavlyayushchaya okisi ugleroda v prizemnom vozduhe (stantsiya monitoringa «Obninsk») // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2016. V. 52, N 3. P. 281–287.
31. Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Ivlev G.A., Fofonov A.V., Kozlov A.V., Paris J.-D., Nedelec P., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N. Distribution of trace gases and aerosols in the troposphere over Siberia during wildfires of summer 2012 // J. Geophys. Res.: Atmos. 2018. V. 123, N 4. P. 2285–2297.
32. Lee T.R., De Wekker S.F.J., Andrews A.E., Kofler J., Williams J. Carbon dioxide variability during cold front passages and fair weather days at a forested mountaintop site // Atmos. Environ. 2012. V. 46, N 1. P. 405–416.
33. Hu X.M., Klein P.M., Xue M., Shapiro A., Nallapareddy A. Enhanced vertical mixing associated with a nocturnal cold front passage and its impact on near-surface temperature and ozone concentration // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 7. P. 2714–2728.
34. Scott G.M., Diab R.D. Forecasting air pollution potential: A synoptic climatological approach // J. Air Waste Manag. Assoc. 2000. V. 50, N 10. P. 1831–1842.
35. Arshinova V.G., Belan B.D., Rasskazchikova T.M., Rogov A.N., Tolmachev G.N. Izmenenie kontsentratsii ozona v prizemnom sloe vozduha pri prohozhdenii atmosfernyh frontov // Optika atmosf. i okeana. 1995. V. 8, N 4. P. 625–631.
36. Arshinova V.G., Belan B.D., Vorontsova E.V., Zadde G.O., Rasskazchikova T.M., Sem'yanova O.I., Sklyadneva T.K. Dinamika aerozolya pri prohozhdenii atmosfernyh frontov // Optika atmosf. i okeana. 1997. V. 10, N 7. P. 813–819.
37. Antohin P.N., Arshinov M.Yu., Arshinova V.G., Belan B.D., Davydov D.K., Rasskazchikova T.M., Fofonov A.V., Inoue G., Machida T., Shimoyama Ko., Maksutov Sh.Sh. Izmeneniya kontsentratsii CO₂ na territorii Zapadnoj Sibiri pri prohozhdenii atmosfernyh frontov v raznye sezony goda // Optika atmosf. i okeana. 2013. V. 26, N 1. P. 24–31
38. Arshinov M.Yu., Belan B.D., Zuev V.V., Zuev V.E., Kovalevskij V.K., Ligotskij A.V., Meleshkin V.E., Panchenko M.V., Pokrovskij E.V., Rogov A.N., Simonenkov D.V., Tolmachev G.N. TOR-stantsiya monitoringa atmosfernyh parametrov // Optika atmosf. i okeana. 1994. V. 7, N 8. P. 1085–1092.
39. Le Quéré C., Andrew R.N., Friedlingstein P., Sitch S., Pongratz J., Manning A.C., Korsbakken J.I., Peters G.P., Canadell J.G., Jackson R.B., Boden T.A., Tans P.P., Andrews O.D., Arora V.K., Bakker D.C.E., Barbero L., Becker M., Betts R.A., Bopp L., Chevallier C., Chini L.P., Ciais P., Cosca C.E., Cross J., Currie K., Gasser T., Harris I., Hauck J., Haverd V., Houghton R.A., Hunt C.W., Hurtt G., Ilyina T., Jain A.K., Kato E., Kautz M., Keeling R.F., Goldewijk K.K., Körtzinger A., Landschützer P., Lefèvre N., Lenton A., Lienert S., Lima I., Lombardozzi D., Metzl N., Millero F., Monteiro P.M.S., Munro D.R., Nabel J.E.M.S., Nakaoka S., Nojiri Y., Padin X.A., Peregon A., Pfeil B., Pierrot D., Poulter B., Rehder G., Reimer J., Rödenbeck C., Schwinger J., Séférian R., Skjelvan I., Stocker B.D., Tian H., Tilbrook B., Tubiello F.N., van der Laan-Luijkx I.T., van der Werf G.R., van Heuven S., Viovy N., Vuichard N., Walker A.P., Watson A.J., Wiltshire A.J., Zaehle S., Zhu D. Global carbon budget 2017 // Earth Syst. Sci. Data. 2018. V. 10, N 1. P. 405–448.
40. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A., Yusupov V., Kosmach D., Gustafsson O. Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf // Science. 2010. V. 327, N 5970. P. 1246–1250.
41. Semiletov I.P., Shakhova N.E., Sergienko V.I., Pipko I.I., Dudarev O.V. On carbon transport and fate in the East Siberian Arctic land–shelf–atmosphere system // Environ. Res. Lett. 2012. V. 7, N 1. 13 p.
42. Hartery S., Commane R., Lindaas J., Sweeney C., Henderson J., Mountain M., Steiner N., McDonald K., Dinardo S.J., Miller C.E., Wofsy S.C., Chang R.Y.-W. Estimating regional-scale methane flux and budgets using CARVE aircraft measurements over Alaska // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18, N 1. P. 185–202.
43. Antohina O.Yu., Antohin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Nedelec Ph., Paris J.-D.., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Vertikal'noe raspredelenie gazovyh i aerozol'nyh primesej vozduha nad rossijskim sektorom Arktiki // Optika atmosf. i okeana. 2017. V. 30, N 12. P. 1043–1052; Antokhina O.Yu., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Nédélec P., Paris J.-D., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Vertical Distributions of Gaseous and Aerosol Admixtures in Air over the Russian Arctic // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 300–310.
44. Strode S.A., Pawson S. Detection of carbon monoxide trends in the presence of interannual variability // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 21. P. 12257–12273.
45. Zhou Y., Mao H., Demerjian K., Hogrefe C., Liu J. Regional and hemispheric influences on temporal variability in baseline carbon monoxide and ozone over the Northeast US // Atmos. Environ. 2017. V. 164. P. 309–324.
46. Shtabkin Yu.A., Moiseenko K.B., Skorohod A.I., Vasil'eva A.V., Hajmann M. Istochniki i variatsii troposfernogo CO v TSentral'noj Sibiri: chislennye eksperimenty i nablyudeniya na vysotnoj machte ZOTTO // Izv. RAN. Fiz. atmosf. i okeana. 2016. V. 52, N 1. P. 51–63.
47. El Amraoui L., Attié J.-L., Ricaud P., Lahoz W.A., Piacentini A., Peuch V.-H., Warner J.X., Abida R., Barré J., Zbinden R. Tropospheric CO vertical profiles deduced from total columns using data assimilation: Methodology and validation // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 9. P. 3035–3057.
48. Park K., Emmons L.K., Wang Z., Mak J.E. Joint application of concentration and δ 18 O to investigate the global atmospheric CO budget // Atmosphere. 2015. V. 6, N 5. P. 547–578.
49. Vestreng V., Myhre G., Fagerli H., Reis S., Tarrason L. Twenty-five years of continuous sulphur dioxide emission reduction in Europe // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7, N 13. P. 3663–3681.
50. Smith S.J., van Aardenne J., Klimont Z., Andres R.J., Volke A., Arias S.D. Anthropogenic sulfur dioxide emissions: 1850–2005 // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 3. P. 1101–1116.
51. Henschel S., Querol X., Atkinson R., Pandolfi M., Zeka A., Le Tertre A., Analitis A., Katsouyanni K., Chanel O., Pascal M., Bouland C., Haluza D., Medi-na S., Goodman P.G. Ambient air SO₂ patterns in 6 European cities // Atmos. Environ. 2013. V. 79. P. 236–247.
52. Belan B.D. Ozon v troposfere. Tomsk: Izd-vo IOA SO RAN, 2010. 488 p.
53. Belan B.D., Savkin D.E., Tolmachev G.N. Zavisimost' obrazovaniya ozona v prizemnom sloe ot temperatury vozduha // Optika atmosf. i okeana. 2017. V. 30, N 11. P. 971–979; Belan B.D., Savkin D.E., Tolmachev G.N. Air – Temperature Dependence of the Ozone Generation Rate in the Surface Air Layer // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 187–196.