Том 28, номер 09, статья № 7

Аннотация:

Собран, систематизирован и проанализирован значительный объем спутниковых и наземных данных об общем содержании в атмосфере CO, CO₂, CH₄ в 2010–2013 гг. Получены переходные соотношения между спутниковыми и наземными данными об общем содержании исследуемых примесей в разных измерительных пунктах (станции NDACC/GAW, а также станции ИФА РАН) с разным пространственным и временным разрешением. Для фоновых условий установлена высокая корреляция среднедневных спутниковых содержаний CO, продукты AIRS v6 (R² = 0,48–0,96), IASI MetOp-A (R² = 0,25–0,86) и MOPITT v6 Joint (R² = 0,30–0,83), усреднение 1°× 1°, с наземными данными солнечных спектрометров. В случае высокого загрязнения слоя перемешивания отмечена значительная недооценка орбитальными сенсорами содержания CO (от 1,7 до 4,7 раза в зависимости от сенсора, пространственного разрешения и пункта наблюдений). Репрезентативные переходные соотношения и коэффициенты корреляции (R² ≥ 0,5) между среднедневными данными о CH₄ и наземными данными дифракционных спектрометров ИФА РАН и Фурье-спектрометров станций GAW получены только для сенсора AIRS. Наилучшая корреляция с наземными данными по CO₂ (R² = 0,25 для среднедневных значений, усреднение 1°× 1°) получена для сенсора IASI. Среднедневные значения общего содержания CH₄ сенсора IASI MetOp-A слабо коррелируют с наземными данными, а также с данными AIRS.

Ключевые слова:

окись углерода, метан, углекислый газ, атмосферная спектроскопия, дистанционное зондирование, спутниковые методы, фоновые и загрязненные районы, пограничный слой атмосферы

Список литературы:

1. Yurganov L.N., Rakitin V., Dzhola A., August T., Fokeeva E., George M., Gorchakov G., Grechko E., Hannon S., Karpov A., Ott L., Semutnikova E., Shumsky R., Strow L. Satellite- and ground-based CO total column observations over 2010 Russian fires: accuracy of top-down estimates based on thermal IR satellite data // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 7925–7942. DOI: 10.5194/acp-11-7925-2011.
2. Фокеева Е.В., Сафронов А.Н., Ракитин В.С., Юрганов Л.Н., Гречко Е.И., Шумский Р.А. Исследование влияния пожаров в июле–августе 2010 года на загрязнение окисью углерода атмосферы Москвы и окрестностей, оценка эмиссий // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 6. С. 1–18.
3. Garsia O., Schneider M., Hase F., Blumenstok T., Wiegele A., Sepulveda E., Gomezpelaez A. Validation of the IASI operational CH₄ and N₂O products using ground-based Fourier Transform Spectrometer: preliminary results at the Izaña W) // N, 17 Observatory (28 Annals of Geophys. 2013. DOI: 10.4401/ag-6326.
4. Parker R., Boesch H., Cogan A., Fraser A., Feng L., Palmer P.I., Messerschmidt J., Deutscher N., Griffith D.W.T., Notholt J., Wennberg P.O. Methane observations from the Greenhouse Gases Observing SATellite: Comparison to ground-based TCCON data and model calculations // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38, iss. 15. DOI: 10.1029/2011GL047871.
5. Clerbaux C., Boynard A., Clarisse L., George M., Hadji- Lazaro J., Herbin H., Hurtmans D., Pommier M., Razavi A., Turquety S., Wespes C., Coheur P.-F. Monitoring of atmospheric composition using the thermal infrared IASI/MetOp sounder // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9. P. 6041–6054. DOI: 10.5194/acp-9-6041-2009.
6. Product Validation and Intercomparison Report (PVIR) for the Essential Climate Variable (ECV) Greenhouse Gases (GHG): Report of ESA Climate Change Initiative (CCI). 2013. URL: www.esa-ghg-cci.org/index.php?q= webfm_ send/152
7. Deeter M.N., Martinez-Alonso S., Edwards D.P., Emmons L.K., Gille J.C., Worden H.M., Pittman J.V., Daube B.C., Wofsy S.C. Validation of MOPITT Version 5 thermal-infrared, near-infrared, and multispectral carbon monoxide profile retrievals for 2000–2011 // J. Geoph. Res. A. 2013. V. 118. P. 6710–6725. DOI: 10.1002/jgrd.50272.
8. Sussmann R., Stremme W., Buchwitz M., de Beek R. Validation of ENVISAT/SCIAMACHY columnar methane by solar FTIR spectrometry at the Ground-Truthing Station Zugspitze // Atmos. Chem. Phys. 2005. V. 5. P. 2419–2429.
9. Аршинов М.Ю., Афонин С.В., Белан Б.Д., Белов В.В., Гриднев Ю.В., Давыдов Д.К., Machida Т., Nedelec Ph., Paris J.-D., Фофонов А.В. Сравнение спутниковых и самолетных измерений газового состава в тропосфере над югом Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 9. С. 773–782.
10. Сафронов А.Н., Фокеева Е.В., Ракитин В.С., Юрганов Л.Н., Гречко Е.И. Эмиссии окиси углерода летом 2010 г. в центральной части среднерусской равнины и оценка их неопределенности при использовании различных карт растительности // Исслед. Земли из космоса. 2012. № 4. C. 1–16.
11. Ситнов С.А., Горчаков Г.И., Свириденков М.А., Горчакова И.А., Карпов А.В., Колесникова А.Б. Аэрокосмический мониторинг дымового аэрозоля на европейской части России в период массовых пожаров лесов и торфяников в июле–августе 2010 г. // Оптика атмосф. и океана. 2012. № 12. C. 1062–1076.
12. Deeter M.N., Emmons L.K., Francis G.L., Edwards D.P., Gille J.C., Warner J.X., Khattatov B., Ziskin D., La-marque J.-F., Ho S.-P., Yudin V., Attié J.-L., Packman D., Chen J., Mao D., Drummond James R. Operational carbon monoxide retrieval algorithm and selected results for the MOPITT instrument // J. Geophys. Res. D. 2003. V. 108, N 14. 4399. DOI: 10.1029/2002JD003186.
13. Drummond J.R., Zou J., Nichitiu F., Kar J., Descham-baut R., Hackett J. A review of 9-year performance and operation of the MOPITT instrument // J. Adv. Space Res. 2010. V. 45. P. 760–774. DOI: 10.1016/j.asr.2009.11.019.
14. Deeter M.N., Martínez-Alonso S., Edwards D.P., Emmons L.K., Gille J.C., Worden H.M., Sweeney C., Pittman J.V., Daube B.C., Wofsy S.C. The MOPITT Version 6 product: algorithm enhancements and validation // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7. P. 3623–3632. DOI: 10.5194/amt-7-3623-2014.
15. Worden H.M., Deeter M.N., Edwards D.P., Gille J.C., Drummond J.R., Nédélec P. Observations of near-surface carbon monoxide from space using MOPITT multispectral retrievals // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. D18314. DOI: 10.1029/2010JD014242.
16. Aumann H.H., Chahine M.T., Gautier C., Goldberg M., Kalnay E., McMillin L., Revercomb H., Rosenkranz P.W., Smith W.L., Staelin D., Strow L., Susskind J. AIRS/ AMSU/HSB on the Aqua Mission: Design, Science Objectives, Data Products and Processing Systems // IEEE Trans.  Geosci. Remote. Sens. 2003. V. 41.  P. 253–264.
17. McMillan W.W., Evans K.D., Barnet C.D., Maddy E.S., Sachse G.W., Diskin G.S. AIRS V5 CO Retrieval With DACOM In Situ Measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote. Sens. 2011. V. 49. P. 1–12. DOI: 10.1109/TGRS.2011.2106505.
18. AIRS/AMSU/HSB Version 6 Level 2 Product User Guide / Ed. by Edward T. Olsen. URL: http:// disc.sci.gsfc.nasa.gov/AIRS/documentation/v6_docs/v6releasedocs-1/V6_L2_Product_User_Guide.pdf
19. August T., Klaes D., Schlussel P., Hultberg T., Crapeau M., Arriaga A., O’Carroll A., Coppens D., Munro R., Calbet X. IASI on Metop-A: Operational Level 2 retrievals after five years in orbit // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113. P. 1340–1371.
20. Clerbaux C., Turquety S., Coheur P.F. Infrared remote sensing of atmospheric composition and air quality: Towards operational applications // C. R. Geosci. 2010. V. 342. P. 349–356. DOI: 10.1016/j.crte.2009.09.010.
21. Clerbaux C., Boynard A., Clarisse L., George M., Hadji- Lazaro J., Herbin H., Hurtmans D., Pommier M., Razavi A., Turquety S., Wespes C., Coheur P.-F.  Monitoring of atmospheric composition using the thermal infrared IASI/MetOp sounder // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9. P. 6041–6054. DOI: 10.5194/acp-9-6041-2009.
22. Голицын Г.С., Гречко Е.И., Ван Г.Ч., Ван П.С., Джола А.В., Емиленко А.С., Копейкин В.М., Ракитин В.С., Сафронов А.Н., Фокеева Е.В. Исследование загрязнения Москвы и Пекина окисью углерода и аэрозолем // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2015. T. 51, № 1. С. 8–19.
23. Ракитин В.С., Фокеева Е.В., Гречко Е.И., Джола А.В., Кузнецов Р.Д. Вариации содержания окиси углерода в атмосфере Московского мегаполиса // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 1. С. 64–72.
24. Pu-Cai W., Golitsyn G.S., Geng-Chen W., Grechko E.I., Rakitin V.S., Fokeeva М., Dzhola A.V. Variation Trend and Characteristics of Anthropogenic CO Column Content in the Atmosphere over Beijing and Moscow // Atmosph. Ocean. Scie. Lett. J. 2014. V. 7, N 3. P. 243–247.
25. Yurganov L., McMillan W., Grechko E., Dzhola A. Analysis of global and regional CO burdens measured from space between 2000 and 2009 and validated by ground-based solar tracking spectrometers // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. P. 3479–3494.
26. Safronov A.N., Fokeeva E.V., Rakitin V.S., Grechko E.I., Shumsky R.A. Severe Wildfires Near Moscow, Russia in 2010: Modeling of Carbon Monoxide Pollution and Comparisons with Observations // Remote Sens. 2015. V. 7(1). P. 395–429. DOI: 10.3390/rs70100395.
27. Winderlich J., Gerbig C., Kolle O., Heimann M. Inferences from CO₂ and CH₄ concentration profiles at the Zotino Tall Tower Observatory (ZOTTO) on regional summertime ecosystem fluxes // Biogeosci. 2014. V. 11. P. 2055–2068. DOI: 10.5194/bg-11-2055-2014.