Том 37, номер 11, статья № 9

Аннотация:

Исследуется влияние дальних переносов континентального аэрозоля на загрязнение арктической атмосферы. На основе многолетних измерений характеристик аэрозоля в атмосфере Евразийского сектора Северного Ледовитого океана (СЛО) оценивается периодичность их синоптических вариаций. В периодограммах концентраций субмикронного аэрозоля и черного углерода (V_f и еВС) проявились статистически значимые максимумы амплитудных функций в диапазоне от 3,5 до 18 сут. Более детально рассмотрены случаи аномально высоких концентраций еВС и V_f (5% данных), связанных с дальними переносами континентальных загрязнений. Показано, что средняя продолжительность «аномалий» еВС и V_f равна 1 сут, а максимальная – 112 ч. Временные интервалы между «аномалиями» составляют в среднем 6–16 сут, а максимальные – от 28 до 69 сут. Несмотря на малую продолжительность и редкость аномальных ситуаций, они увеличивают средние концентрации аэрозоля и еВС на 28–77%. Расчеты показали, что основной (79%) вклад в загрязнение атмосферы Карского и Баренцева морей принадлежит выносам антропогенных эмиссий, а в Восточном секторе СЛО – дымам лесных пожаров. Влияние продуктов сжигания попутного газа на предприятиях газонефтедобычи больше всего (до 51%) проявилось в атмосфере над научно-исследовательским стационаром «Ледовая база „Мыс Баранова“». Полученные результаты позволяют количественно оценить вклад различных типов аэрозольных загрязнений в природную среду Арктики.

Ключевые слова:

атмосфера над океаном, черный углерод, аэрозоль, Арктика, загрязнения атмосферы

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Kondratyev K.Ya., Ivlev L.S., Krapivin V.F., Varotsos C.A. Atmospheric aerosol properties, formation processes, and impacts: From nano- to global scales. Chichester, United Kingdom: Springer /PRAXIS, 2006. 572 р.
2. Stohl A. Characteristics of atmospheric transport into the Arctic troposphere // J. Geophys. Res. 2006. V. 111, N D11306. DOI: 10.1029/2005JD006888.
3. Bond T.C., Doherty S.J., Fahey D.W., Forster P.M., Berntsen T., DeAngelo B.J., Flanner M.G., Ghan S., Kärcher B., Koch D., Kinne S., Kondo Y., Quinn P.K., Sarofim M.C., Schultz M.G., Schulz M., Venkataraman C., Zhang H., Zhang S., Bellouin N., Guttikunda S.K., Hopke P.K., Jacobson M.Z., Kaiser J.W., Klimont Z., Lohmann U., Schwarz P., Shindell D., Storelvmo T., Warren S.G., Zender C.S. Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118. P. 5380–5552. DOI: 10.1002/jgrd.50171.
4. IPCC, 2021: Summary for Policymakers // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2021. P. 1–41.
5. Sand M., Berntsen T.K., von Salzen K., Flanner M.G., Langner J., Victor D.G. Response of Arctic temperature to changes in emissions of short-lived climate forcers // Nat. Clim. Change. 2015. N 11. DOI: 10.1038/NCLIMATE2880.
6. Willis M.D., Leaitch R.W., Abbatt J.P.D. Processes controlling the composition and abundance of Arctic aerosol // Rev. Geophys. 2018. V. 56, N 4. P. 621–671. DOI: 10.1029/2018RG000602.
7. Stohl A., Klimont Z., Eckhardt S., Kupiainen K., Shevchenko V.P., Kopeikin V.M., Novigatsky A.N. Black carbon in the Arctic: The underestimated role of gas flaring and residential combustion emissions // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 8833–8855. DOI: 10.5194/acp-13-8833-2013.
8. Xing J., Bian L., Hu Q., Yu J., Sun C., Xie Z. Atmospheric black carbon along a cruise path through the Arctic Ocean during the Fifth Chinese Arctic Research Expedition // Atmosphere. 2014. V. 5. P. 292–306. DOI: 10.3390/atmos5020292.
9. Shevchenko V.P., Kopeikin V.M., Novigatsky A.N., Malafeev G.V. Black carbon in the atmospheric boundary layer over the North Atlantic and the Russian Arctic seas in June–September 2017 // Oceanology. 2019. V. 59, N 5. P. 692–696. DOI: 10.1134/S0001437019050199.
10. Park J., Dall’Osto M., Park K., Gim Y., Kang H.J., Jang E., Park K.-T., Park M., Yum S.S., Jung J., Lee B.Y., Yoon Y.J. Shipborne observations reveal contrasting Arctic marine, Arctic terrestrial and Pacific marine aerosol properties // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20, N 5. P. 5573–5590. DOI: 10.5194/acp-20-5573-2020.
11. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Kopeikin V.M., Kruglinsky I.A., Novigatsky A.N., Shevchenko V.P., Turchinovich Yu.S. Spatial distribution of atmospheric black carbon in the Eurasian sector of the Arctic Ocean from 28 marine expeditions (2007–2022) // Atmos. Pollut. Res. 2023. V. 14. P. 101885. DOI: 10.1016/j.apr.2023.101885.
12. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Makarov V.I., Pol’kin V.V., Popova S.A., Chankina O.V., Pochufarov A.O., Radionov V.F., Rize D.D. Spatial distribution of atmospheric aerosol physicochemical characteristics in Russian sector of the Arctic Ocean // Atmosphere. 2020, V. 11, N 11. P. 1170. DOI: 10.3390/atmos11111170.
13. Кабанов Д.М., Круглинский И.А., Почуфаров А.О., Сакерин С.М., Сидорова О.Р., Турчинович Ю.С. Пространственное распределение и средние характеристики атмосферного аэрозоля в акватории Карского моря // Оптика атмосферы и океана. 2024. Т. 37. № 1. С. 77–83. DOI: 10.15372/AOO20240110.
14. Сакерин С.М., Круглинский И.А., Кабанов Д.М., Калашникова Д.А., Кравчишина М.Д., Макаров В.И., Попова С.А., Почуфаров А.О., Симонова Г.В., Турчинович Ю.С., Дарьин Ф.А. Пространственно-временная изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля над Карским, Баренцевым, Норвежским и Гренландским морями (экспедиции 2018–2021 гг.) // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 6. С. 447–455. DOI: 10.15372/AOO20220603; Sakerin S.M., Kruglinsky I.A., Kabanov D.M., Kalashnikova D.A., Kravchishina M.D., Makarov V.I., Novigatinsky A.N., Popova S.A., Pochufarov A.O., Simonova G.V., Turchinovich Yu.S., Darin F.A. Darin spatiotemporal variations in atmospheric aerosol characteristics over the Kara, Barents, Norwegian, and Greenland Seas (2018–2021 expeditions) // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 34, N 6. P. 651–660.
15. Кабанов Д.М., Масловский А.С., Радионов В.Ф., Сакерин С.М., Чернов Д.Г., Cидорова О.Р. Сезонная и межгодовая изменчивость характеристик аэрозоля по данным многолетних (2011–2021 гг.) измерений в Российском научном центре на архипелаге Шпицберген // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 6. С. 433–442. DOI: 10.15372/AOO20230602; Kabanov D.M., Maslovsky A.S., Radionov V.F., Sakerin S.M., Sidorova O.R., Chernov D.G. Seasonal and interannual variability of aerosol characteristics according to the data of long-term (2011–2021) measurements at the Russian Scientific Center on the Spitzbergen Archipelago // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 6. P. 645–654.
16. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Лоскутова М.А., Ризе Д.Д., Чернов Д.Г., Турчинович Ю.С. Характеристики аэрозоля на научно-исследовательском стационаре «Ледовая база Мыс Баранова» в 2018–2023 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2023. Т.  69, № 4. С.  421–434. DOI: 10.30758/0555-2648-2023-69-4-421-434.
17. Physics and Chemistry of the Arctic Atmosphere / A. Kokhanovsky, C. Tomasi (eds.). Springer, 2020. 717 p. DOI: 10.1007/978-3-030-33566-3.
18. Asmi E., Kondratyev V., Brus D., Laurila T., Lihavainen H., Backman J., Vakkari V., Aurela M., Hatakka J., Viisanen Y., Uttal T., Ivakhov V., Makshtas A. Aerosol size distribution seasonal characteristics measured in Tiksi, Russian Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 1271–1287. DOI: 10.5194/acp-16-1271-2016.
19. Xian P., Zhang J., O’Neill N.T, Toth T.D., Sorenson B., Colarco P.R., Kipling Z., Hyer E.J., Campbell JR., Reid J.S., Ranjbar K. Arctic spring and summertime aerosol optical depth baseline from long-term observations and model reanalyses – Part 1: Climatology and trend // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 15, N 22. P. 9915–9947. DOI: 10.5194/acp-22-9915-2022.
20. Cheng M.-D. Geolocating Russian sources for Arctic black carbon // Atmos. Environ. 2014. V. 92, N 4. P. 398–410. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2014.04.031.
21. Huang K., Fu J.S., Prikhodko V.Y., Storey J.M., Romanov A., Hodson E.L., Cresko J., Morozova I., Ignatieva Y., Cabaniss J. Russian anthropogenic black carbon: Emission reconstruction and Arctic black carbon simulation // J. Geophys. Res.: Atmos. 2015. V. 120, N 11. P. 306–333. DOI: 10.1002/2015JD023358.
22. Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010) // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 475–483; Vinogradova A.A., Ponomareva T.Ya. Atmospheric transport of anthropogenic impurities to the Russian Arctic (1986–2010) // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 414–422.
23. Виноградова А.А., Васильев А.В., Иванова Ю.А. Загрязнение воздуха черным углеродом в районе о-ва Врангеля: сравнение источников и вкладов территорий Евразии и Северной Америки // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 12. С. 907–912. DOI: 10.15372/AOO20201201; Vinogradova A.A., Vasileva A.V., Ivanova Yu.A. Air pollution by black carbon in the region of Wrangel Island: Comparison of Eurasian and American sources and their contributions // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 2. P. 97–103.
24. Kruglinsky I.A., Kabanov D.M., Pol’kin V.V., Sakerin S.M., Popova S.A. Estimates of how different types (sources) of continental pollutants influence the Arctic atmosphere // Proc. SPIE. 12780. 2023. DOI: 10.1117/12.2690459.
251. Семенченко Б.А. Физическая метеорология. М.: Аспект пресс, 2002. 415 с.
26. Kozlov V.S., Shmargunov V.P., Panchenko M.V. Modified aethalometer for monitoring of black carbon concentration in atmospheric aerosol and technique for correction of the spot loading effect // Proc. SPIE. 2016. P. 1003530. DOI: 10.1117/12.2248009.
27. АЗ-10 счетчик частиц аэрозольных переносной. [G. M.], 2024. URL: https://gazoanalit.ru/catalog/perenosnye1/schetchik-chastits-az-10/ (дата обращения: 27.06.2024)
28. Хуторова О.Г., Хуторов В.Е., Корчагин Г.Е. Параметры волновых процессов по данным сети приемников спутниковых навигационных систем // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 6. С. 458–462. DOI: 10.15372/AOO20210612; Khutorova O.G., Khutorov V.E., Korchagin G.E. Parameters of wave processes from GNSS data // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 1. P. 52–56.
29. Air Resources Laboratory–HYSPLIT. URL: https://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php (last access: 02.02.2023).
30. Fire Information for Resource Management System. URL: Available online: https: //firms.modaps.eosdis.nasa.gov (last access: 02.02.2023).
31. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. URL: https: //2020.ecology-gosdoklad.ru/doklad/o-doklade (дата обращения: 02.02.2023).
32. Empowering the World to Breathe Cleaner Air. URL: https://www.iqair.com/ (last access: 02.02.2023).
33. Shaw G.E. The Arctic haze phenomenon // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1995. V. 76, N 12. P. 2403–2414. DOI: 10.1175/1520-0477(1995)076<2403:TAHP>2.0.CO;2.
34. Quinn P., Shaw G., Andrews E., Dutton E.G., Ruoho-Airola T., Gong S.L. Arctic haze: Current trends and knowledge gaps // Tellus B: Chem. Phys. Meteorol. 2007. V. 59, N 1. P. 99–114. DOI: 10.1111/j.1600-0889.2006.00238.x.