Том 31, номер 02, статья № 7

Аннотация:

Представлены оценки прямых радиационных эффектов (ПРЭ) фонового и дымового аэрозоля в ИК-области спектра, полученные с использованием оригинального алгоритма метода Монте-Карло и моделей OPAC для типичных летних условий и условий дымной мглы 2012 г. на территории Cибирского региона. Показано, что на границах атмосферы величина ПРЭ в тепловом диапазоне по отношению к среднесуточному значению радиационного воздействия в солнечной области спектра составляет примерно 3% в фоновых условиях и 10–15% в условиях сильного замутнения.

Ключевые слова:

численное моделирование, модели OPAC, прямой радиационный эффект, фоновый и дымовой аэрозоль, ИК-область спектра

Список литературы:

1. Myhre G., Shindell D., Bréon F.-M., Collins W., Fug-lestvedt J., Huang J., Koch D., Lamarque J.-F., Lee D., Mendoza B., Nakajima T., Robock A., Stephens G., Takemura T., Zhang H. Anthropogenic and natural radiative forcing // Climate Change 2013: The Physical Science Basis / T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Doschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, and P.M. Midgley (eds.). UK: Cambridge University Press, 2014. P. 659–740. DOI: 10.1017/ CBO9781107415324.018.
2. Claquin T., Schulz M., Balkanski Y., Boucher O. Uncertainties in assessing radiative forcing by mineral dust // Tellus. 1998. V. 50, P. 491–505. DOI:10.1034/j. 1600-0889.1998.t01-2-00007.x.
3. Miller R.L., Tegen I., Perlwitz J. Surface radiative forcing by soil dust aerosols and the hydrologic cycle // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. D04203. DOI: 10.1029/2003JD004085.
4. Ritter C., Notholt J., Fischer J., Rathke C. Direct thermal radiative forcing of tropospheric aerosol in the Arctic measured by ground based infrared spectrometry // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. P. L23816. DOI: 10.1029/2005GL024331.
5. Dey S., Tripathi S.N. Aerosol direct radiative effects over Kanpur in the Indo-Gangetic basin, northern India: Long-term (2001–2005) observations and implications to regional climate // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. D04212. DOI:10.1029/2007JD009029.
6. Vogelmann A.M., Flatau P.J., Szczodrak M., Markowicz K.M., Minnett P.J. Observations of large aerosol infrared forcing at the surface // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 30, N 12. P. 1655. DOI: 10.1029/ 2002GL016829.
7. Markowicz K., Flatau P.J., Vogelmann A.M., Quinn P.K., Welton E.J. Clear-sky infrared aerosol radiative forcing at the surface and the top of the atmosphere // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2003. V. 129. P. 2927–2947.
8. Hansell R.A., Tsay S.C., Ji Q., Hsu N.C., Jeong M.J., Wang S.H., Reid J.S., Liou K.N., Ou S.C. An assessment of the surface longwave direct radiative effect of airborne Saharan dust during the NAMMA field campaign // J. Atmos. Sci. 2010. V. 67. P. 1048–1065
9. Sicard M., Bertolín S., Muñoz C., Rodríguez A., Rocadenbosch F., Comerón A. Separation of aerosol fine- and coarse-mode radiative properties: Effect on the mineral dust longwave, direct radiative forcing // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41, iss. 19. P. 6978–6985. DOI: 10.1002/2014GL060946.
10. Горчакова И.А., Мохов И.И., Рублев А.Н. Влияние аэрозоля на радиационный режим безоблачной атмосферы по данным звенигородских аэрозольно-облачно-радиационных экспериментов // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2005. Т. 41, № 4. С. 496–510
11. Panicker A.S., Pandithurai G., Safai P.D., Kewat S. Observations of enhanced aerosol longwave radiative forcing over an urban environment // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35, iss. 4. P. L04817. DOI: 10.1029/ 2007GL032879.
12. Zhuravleva T.B., Kabanov D.M., Nasrtdinov I.M., Russkova T.V., Sakerin S.M., Smirnov A., Holben B.N. Radiative characteristics of aerosol during extreme fire event over Siberia in summer 2012 // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. P. 179–198. DOI: 10.5194/amt-10-179-2017.
13. Журавлева Т.Б., Панченко М.В., Козлов В.С., Насртдинов И.М., Полькин В.В., Терпугова С.А., Чернов Д.Г. Модельные оценки дневного хода вертикальной структуры поглощения солнечного излучения и температурных эффектов в фоновых условиях и экстремально задымленной атмосфере по данным самолетных наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 10. С. 834–839; Zhuravleva T.B., Panchenko M.V., Kozlov V.S., Nasrtdinov I.M., Pol’-kin V.V., Terpugova S.A., Chernov D.G. Model estimates of dynamics of the vertical structure of solar absorption and temperature effects under background conditions and in an extremely smoke-laden atmosphere according to data of aircraft observations // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 1. P. 25–30.
14. Panchenko M.V., Zhuravleva T.B., Terpugova S.A., Polkin V.V., Kozlov V.S. An empirical model of optical and radiative characteristics of the tropospheric aerosol over West Siberia in summer. // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5, N 7. P. 1513–1527. DOI: 10.5194/ amt-5-1513-201.
15. Hess M., Koepke P., Schult I. Optical properties of aerosols and clouds: The software package OPAC // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1998. V. 79. P. 831–844.
16. Berk A, Bernstein L.S., Robertson D.C. MODTRAN: A moderate resolution model for LOWTRAN7. GL-TR-89-0122 // Geophysics Directorate. Hanscom: Phillips Laboratory, 1989. 42 p.
17. Mayer B., Kylling A. Technical note: The libRadtran software package for radiative transfer calculations: Description and examples of use // Atmos. Chem. Phys. 2005. V. 5. P. 1855–1877.
18. Fomin B.A. Monte-Carlo algorithm for line-by-line calculations of thermal radiation in multiple scattering layered atmosphere // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2006. V. 98. P. 107–115.
19. Edwards J.M., Slingo A. Studies with a flexible new radiation code. I: Choosing a configuration for a large-scale model // Q. J. R. Meteorol. Soc. 1996. V. 122. P. 689–719.
20. Lubin D., Satheesh S.-K., McFarquhar G., Heymsfield A.J. Longwave radiative forcing of Indian Ocean tropospheric aerosol // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 19. P. 2156–2202. DOI: 10.1029/2001JD001183.
21. World Climate Program: 1986. A preliminary cloudless standard atmosphere for radiation computation. WCP-112, WMO/TD-24.  Geneva,  Switzerland:  WMO,  1986.  60 p.
22. Turner D.D. Ground-based infrared retrievals of optical depth, effective radius, and composition of airborne mineral dust above the Sahel // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. D00E03. DOI: 10.1029/2008JD010054.
23. Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М., Фирсов К.М. Моделирование прямого радиационного форсинга для типичных летних условий Сибири. Часть 1: Метод расчета и выбор входных параметров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. С. 163–172; Zhuravleva T.B., Kabanov D.M., Sakerin S.M., Firsov K.M. Simulation of aerosol direct radiative forsing under typical summer conditions of Siberia. Part 1. Method of calculation and choice of input parameters // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 1. P. 63–73.
24. Насртдинов И.М., Журавлёва Т.Б., Чеснокова Т.Ю., Дучко А.Н. Моделирование потоков длинноволнового излучения с учетом рассеяния: сравнение алгоритмов [Электронный ресурс] // Оптика атмосф. и океана. Физ. атмосф.: Материалы XXII Междунар. симпоз. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2016. URL: http:// symp.iao.ru/files/symp/aoo/22/Section%20A.pdf (дата обращения: 10.09.2017).
25. Anderson G. AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0–120 km) / G. Anderson, S. Clough, F. Kneizys, J. Chetwynd, E. Shettle (eds.) // Air Force Geophysics Laboratory. AFGL-TR-86-0110. Environmental Research Paper. 1986. N 954. 25 p.
26. Morino I., Uchino O., Inoue M., Yoshida Y., Yokota T., Wennberg P.O., Toon G.C., Wunch D., Roehl C.M., Notholt J., Warneke T., Messerschmidt J., Griffith D.W. T., Deutscher N.M., Sherlock V., Connor B., Robinson J., Sussmann R., Rettinger M. Preliminary validation of column-averaged volume mixing ratios of carbon dioxide and methane retrieved from GOSAT short-wavelength infrared spectra // Atmos. Meas. Tech. Discuss. 2010. V. 3. P. 5613–5643.
27. Chesnokova T.Yu., Chentsov A.V., Rokotyan N.V., Zakharov V.I. Impact of difference in absorption line parameters in spectroscopic databases on CO₂ and CH₄ atmospheric content retrievals // J. Mol. Spectrosc. 2016. V. 327. P. 171–179. DOI: 10.1016/j.jms.2016.07.001.
28. Sivasakthivel T., Siva Kumar Reddy K.K. Ozone layer depletion and its effects: A review // Int. J. Environ. Sci. Dev. 2011. V. 2, N 1. P. 30–37.
29. Forster P., Ramaswamy V., Artaxo P., Berntsen T., Betts R., Fahey D.W., Haywood J., Lean J., Lowe D.C., Myhre G., Nganga J., Prinn R., Raga G., Schulz M., Van Dorland R. Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing // Climate Change 2007: The Physical Science Basis / S. Solomon, D. Qin, M. Man-ning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, and H.L. Miller (eds.). Cambridge University Press, 2007. P. 129–234.
30. ASTER Spectral Library. Version 1.2. [Electronic resource]. URL: http://speclib.jpl.nasa.gov (last access: 17.02.2017).
31. Dufresne J.-L., Gautier C., Ricchiazzi P., Fouquart Y. Longwave scattering effects of mineral aerosols // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59. P. 1959–1966.
32. Mishra A.K., Koren I., Rudich Y. Effect of aerosol vertical distribution on aerosol-radiation interaction: A theoretical prospect // Heliyon. 2015. V. 1, N 2. P. e00036.