Том 37, номер 10, статья № 11

Аннотация:

Малые газовые составляющие (МГС) являются оптически активными элементами атмосферы. МГС оказывают большое влияние на протекание атмосферных процессов (трансформацию солнечного излучения, погодообразование, загрязнение воздушного бассейна индустриальными выбросами, распространение оптических волн). Озон занимает особое место в ряде газов МГС. Озоновый слой играет роль естественной защиты планеты от коротковолнового солнечного излучения. Поэтому контроль озоносферы наземными и спутниковыми средствами измерений позволяет получить наиболее достоверную картину состояния атмосферы и в особенности озонового слоя. Решение этой актуальной задачи возможно только при постоянном улучшении аппаратной базы и совершенствовании методологических подходов научного исследования атмосферы. В настоящей работе проведен ряд измерений мобильным озоновым лидаром на длинах волн зондирования 299/341 нм в высотном диапазоне 0,1–12 км на Сибирской лидарной станции (СЛС). Выполнено сопоставление восстановленных вертикальных профилей озона по данным лидара и метеорологического спутника MetOp Европейского космического агентства, полученным в 2023 г. Показано, что средняя относительная разность между профилями изменяется от -65,6 до 15,3% на высотах от 0,1 до 12 км. Результаты сопоставления подтверждают хорошие перспективы использования длин волн зондирования озона в ранее неохваченном на СЛС высотном диапазоне 0,1–5 км. Представленные результаты будут задействованы в формировании модели вертикального распределения концентрации озона, в оценке экологического состояния атмосферы на территории Томской области.

Ключевые слова:

атмосфера, лазер, лидар, лидарное зондирование, озон

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 1. Свойства и роль в природных и техногенных процессах // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 4. С. 299–322.
2. Белан Б.Д. Тропосферный озон. 2. Методы и средства измерения // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 5. С. 397–424.
3. Сибирская лидарная станция. Томск, 2024. URL: http: //ckp-rf.ru/usu/73575/ (дата обращения: 28.01.2024).
4. Невзоров А.А., Невзоров А.В., Харченко О.В., Кравцова Н.С., Романовский Я.О. Мобильный лидар для зондирования тропосферного озона // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 5. С. 410–416. DOI: 10.15372/AOO20230512.
5. Hassler B., Petropavlovskikh I., Staehelin J., August T., Bhartia P.K., Clerbaux C., Degenstein D., Mazière M. De, Dinelli B.M., Dudhia A., Dufour G., Frith S.M., Froidevaux L., Godin-Beekmann S., Granville J., Harris N.R.P., Hoppel K., Hubert D., Kasai Y., Kurylo M.J., Kyrölä E., Lambert J.-C., Levelt P.F., McElroy C.T., McPeters R.D., Munro R., Nakajima H., Parrish A., Raspollini P., Remsberg E.E., Rosenlof K.H., Rozanov A., Sano T., Sasano Y., Shiotani M., Smit H.G.J., Stiller G., Tamminen J., Tarasick D.W., Urban J., van der A R.J., Veefkind J.P., Vigouroux C., von Clarmann T., von Savigny C., Walker K.A., Weber M., Wild J., Zawodny J.M. Past changes in the vertical distribution of ozone – Part 1: Measurement techniques, uncertainties and availability // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 5. P. 1395–1427. DOI: 10.5194/amt-7-1395-2014.
6. Leblanc T., Brewer M.A., Wang P.S., Granados-Muñoz M.J., Strawbridge K.B., Travis M., Firanski B., Sullivan J.T., McGee T.J., Sumnicht G.K., Twigg L.W., Berkoff T.A., Carrion W., Gronoff G., Aknan A., Chen G., Alvarez R.J., Langford A.O., Senff C.J., Kirgis G., Johnson M.S., Kuang Shi, Newchurch M.J. Validation of the TOLNet lidars: The Southern California Ozone Observation Project (SCOOP) // Atmos. Meas. Tech. 2018. V. 11, N 11. P. 6137–6162. DOI: 10.5194/amt-11-6137-2018.
7. MLS product. URL: https://mls.jpl.nasa.gov (last access: 05.05.2024).
8. Waters J.W., Froidevaux L., Harwood R.S., Jarnot R.F., Pickett H.M., Read W.G., Siegel P.H., Cofield R.E., Filipiak M.J., Flower D.A., Holden J.R., Lau G.K., Livesey N.J., Manney G.L., Pumphrey H.C., Santee M.L., Wu D.L., Cuddy D.T., Lay R.R., Loo M.S., Perun V.S., Schwartz M.J., Stek P.C., Thurstans R.P., Boyles M.A., Chandra K.M., Chavez M.C., Chen G.-Sh., Chudasama Bh.V., Dodge R., Fuller R.A., Girard M.A., Jiang J.H., Jiang Y., Knosp B.W., LaBelle R.C., Lam J.C., Lee K.A., Miller D., Oswald J.E., Patel N.C., Pukala D.M., Quintero O., Scaff D.M., Van Snyder W., Tope M.C., Wagner P.A., Walch M.J. The Earth Observing System Microwave Limb Sounder (EOS MLS) on the Aura Satellite // IEEE TGRS Trans. Geosci. Remote Sens. 2006. V. 44. P. 1075–1092. DOI: 10.1109/TGRS.2006.873771.
9. 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, N 16. P. 6041–6054. DOI: http://dx.doi. org/0.5194/acp-9-6041-2009.
10. Zou C., Zhou Lihang, Lin Lin, Sun Ninghai, Chen Yong, Flynn L., Zhang Bin, Cao C., Iturbide-Sanchez F., Beck T., Yan B., Kalluri S., Bai Yan, Błoński S., Choi T., Divakarla M., Gu Yalong, Hao X., Li Wei, Liang D., Niu J., Shao X., Strow L., Tobin D., Trem­blay D., Uprety S., Wang Wenhui, Xu Hui, Yang Hu, Goldberg M. The reprocessed Suomi NPP Satellite Observations // Remote Sens. 2020. V. 12. P. 2891. DOI: 10.1109/TGRS.2006.873771.
11. Huang F.T., Mayr H.G. Ozone and temperature decadal solar-cycle responses, and their relation to diurnal variations in the stratosphere, mesosphere, and lower thermosphere, based on measurements from SABER on TIMED // Ann. Geophys. 2019. V. 37, N 4. P. 471–485. DOI: 10.5194/angeo-37-471-2019.
12. Невзоров А.А., Бурлаков В.Д., Долгий С.И., Невзоров А.В., Романовский О.А., Харченко О.В., Гриднев Ю.В. Сравнение лидарных и спутниковых измерений вертикальных профилей озона по данным 2015 г. // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 8. С. 703–708. DOI: 10.15372/AOO20160812.
13. Gazeaux J., Clerbaux C., George M., Hadji-Lazaro J., Kuttippurath J., Coheur P.-F., Hurtmans D., Deshler T., Kovilakam M., Campbell P., Guidard V., Rabier F., Thépaut J.-N. Intercomparison of polar ozone profiles by IASI/MetOp sounder with 2010 Concordiasi ozonesonde observations // Atmos. Meas. Tech. 2013. V. 6. P. 613–620. DOI: 10.5194/amt-6-613-2013.
14. Measures R.M. Laser Remote Sensing: Fundamentals and Applications. Malabar: Krieger Publishing Company, 1992. 510 p.
15. Gorshelev V., Serdyuchenko A., Weber M., Chehade W., Burrows J.P. High spectral resolution ozone absorption cross-sections – Part 1: Measurements, data analysis and comparison with previous measurements around 293 K // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 2. P. 609–624. DOI: 10.5194/amt-7-609-2014.
16. Serdyuchenko A., Gorshelev V., Weber M., Chehade W., Burrows J.P. High spectral resolution ozone absorption cross-sections – Part 2: Temperature dependence // Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7, N 2. P. 625–636. DOI: 10.5194/amt-7-625-2014.
17. Matvienko G.G., Belan B.D., Panchenko M.V., Romanovskii O.A., Sakerin S.M., Kabanov D.M., Turchinovich S.A., Turchinovich Y.S., Eremina T.A., Kozlov V.S., Terpugova S.A., Pol'kin V.V., Yausheva E.P., Chernov D.G., Zhuravleva T.B., Bedareva T.V., Odintsov S.L., Burlakov V.D., Nevzorov A.V., Arshinov M.Y., Ivlev G.A., Savkin D.E., Fofonov A.V., Gladkikh V.A., Kamardin A.P., Balin Y.S., Kokhanenko G.P., Penner I.E., Samoilova S.V., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Davydov D.K., Kozlov A.V., Pestunov D.A., Rasskazchikоva T.M., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Belan S.B., Shmargunov V.P., Kozlov A.S., Malyshkin S.B. Complex experiment on studying the microphysical, chemical, and optical properties of aerosol particles and estimating the contribution of atmospheric aerosol-to-earth radiation budget // Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8, N 10. P. 4507–4520. DOI: 10.5194/amt-8-4507-2015.
18. August T., Klaes D., SchlUssel P., Hultberg T., Crapeau M., Arriaga A., O’Carrol 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, N 11. P. 1340–1371. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2012.02.028.
19. Krueger A.J., Minzner R.A. Mid-latitude ozone model for the 1976 U.S. Standard Atmosphere // J. Geophys. Res. 1976. V. 81, N D24. P. 4477. DOI: 10.1029/JC081i024p04477.