Том 28, номер 08, статья № 9

Аннотация:

Приводится анализ счетного распределения атмосферных наночастиц с целью расчета скоростей образования и роста частиц во время нуклеационных всплесков, наблюдаемых в приземном слое атмосферы Западной Сибири. Расчеты показали, что за период с марта 2010 г. по август 2014 г. включительно скорости образования варьировали от 0,1 до 3,55 см^–3 × с^–1, а скорости роста – от 0,26 до 53,04 нм × ч^–1. Результаты длительных непрерывных наблюдений, проведенных в последние годы на двух сибирских станциях мониторинга атмосферы, указывают на их схожесть с повторяемостью и характеристиками нуклеационных всплесков, регистрируемых в других районах бореального пояса. Полученные статистические данные о нуклеационных всплесках могут быть использованы при моделировании климатических изменений и для развития методов их идентификации на глобальном уровне с использованием спутниковых данных.

Ключевые слова:

нуклеационные всплески, образование новых частиц, скорость образования, скорость роста, наночастицы

Список литературы:

1. Aitken J.A. On some nuclei of cloudy condensation // Trans. Roy. Soc. Edinburgh. 1998. XXXIX. Pt. I, N 3. P. 15–25.
2. Kulmala M., Vehkamäki H., Petäjä T., Dal Maso M., Lauri A., Kerminen V.-M., Birmili W., McMurry P.H. Formation and growth rates of ultrafine atmospheric particles: A review of observations // J. Aerosol Sci. 2004. V. 35, N 2. P. 143–176.
3. Hirsikko A., Nieminen T., Gagné S., Lehtipalo K., Manninen H.E., Ehn M., Hõrrak U., Kerminen V.-M., Laakso L., McMurry P.H., Mirme A., Mirme S., Petäjä T., Tammet H., Vakkari V., Vana M., Kulmala M. Atmospheric ions and nucleation: A review of observations // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 2. P. 767–798.
4. Suni T., Kulmala M., Hirsikko A., Bergman T., Laakso L., Aalto P.P., Leuning R., Cleugh H., Zegelin S., Hughes D., van Gorsel E., Kitchen M., Vana M., Hõrrak U., Mirme S., Mirme A., Sevanto S., Twining J., Tadros C. Formation and characteristics of ions and charged aerosol particles in a native Australian Eucalypt forest // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8, N 1. P. 129–139.
5. Vakkari V., Laakso H., Kulmala M., Laaksonen A., Mabaso D., Molefe M., Kgabi N., Laakso L. New particle formation events in semi-clean South African savannah // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 7. P. 3333–3346.
6. Dal Maso M., Kulmala M., Riipinen I., Wagner R., Hussein T., Aalto P.P., Lehtinen K.E.J. Formation and growth of fresh atmospheric aerosols: Eight years of aerosol size distribution data from SMEAR II, Hyytiälä, Finland // Boreal Environ. Res. 2005. V. 10, N 5. P. 323–336.
7. Dal Maso M., Sogacheva L., Aalto P., Riipinen I., Komppula M., Tunved P., Korhonen L., Suuruski V., Hirsikko A., Kurten T., Kerminen V., Lihavainen H., Viisanen Y., Hansson H., Kulmala M. Aerosol size distribution measurements at four Nordic field stations: Identification, analysis and trajectories analysis of new particle formation bursts // Tellus B. 2007. V. 59, N 3. P. 350–361.
8. O'Dowd C.D., Hämeri K., Mäkelä J.M., Kulmala M., Pirjola L., Berresheim H., Jennings S.G., Hansson H.-C., de Leeuw G., Allen A.G., Hewitt C.N., Stroh A., Viisanen Y. A dedicated study of New Particle Formation and Fate in the Coastal Environment (PARFORCE): Overview of objectives and achievements // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 19. P. PAR1-1–PAR1-16. 8108. DOI: 10.1029/2001JD000555.
9. O'Dowd C.D., Yoon Y.J., Junkerman W., Aalto P., Kulmala M., Lihavainen H., Viisanen Y. Airborne measurements of nucleation mode particles I: Coastal nucleation and growth rates // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7, N 6. P. 1491–1501.
10. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Козлов А.С., Малышкин С.Б., Симоненков Д.В., Антохин П.Н. Нуклеационные всплески в атмосфере бореальной зоны Западной Сибири. Часть I. Классификация и повторяемость // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 9. С. 766–774.
11. Kulmala M., Kerminen V.-M. On the formation and growth of atmospheric nanoparticles // Atmos. Res. 2008. V. 90, N 2–4. P. 132–150.
12. Vehkamäki H., Dal Maso M., Hussein T., Flanagan R., Hyvärinen A., Lauros J., Merikanto P., Mönkkönen M., Pihlatie K., Salminen K., Sogacheva L., Thum T., Ruuskanen T.M., Keronen P., Aalto P.P., Hari P., Lehtinen K.E.J., Rannik Ü., Kulmala M. Atmospheric particle formation events at Värriö measurement station in Finnish Lapland 1998–2002 // Atmos. Chem. Phys. 2004. V. 4, N 7. P. 2015–2023. DOI: 10.5194/acp-4-2015-2004.
13. Mäkelä J., Aalto J.M., Jokinen P., Pohja V., Nissinen T., Palmroth A., Markkanen S., Seitsonen T., Lihavainen K., Kulmala M. Observations of ultrafine particle formation and growth in boreal forest // Geophys. Res. Lett. 1997. V. 24, N 10. P. 1219–1222.
14. Kulmala M., Maso M.D., Mäkelä J.M., Pirjola L., Väkevä M., Aalto P., Miikkulainen P., Hämeri K., O'Dowd C.D. On the formation, growth and composition of nucleation mode particles // Tellus B. 2001. V. 53, N 4. P. 479–490.
15. Weber R.J., Marti J.J., McMurry P.H., Eisele F.L., Tanner D.J., Jefferson A. Measurements of new particle formation and ultrafine particle growth rates at a clean continental site // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 4. P. 4375–4385.
16. Weber R.J., McMurry P.H., Mauldin L., Tanner D.J., Eisele F.L., Brechtel F.J., Kreidenweis S.M., Kok G.L., Schillawski R.D., Baumgardner D. A study of new particle formation and growth involving biogenic and trace gas species measured during ACE1 // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 13. P. 16385–16396.
17. Weber R.J., McMurry P.H., Mauldin III R.L., Tanner D.J., Eisele F.L., Clarke A.D., Kapustin V.N. New particle formation in the remote troposhere: A comparison of observations at various sites // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26, N 3. P. 307–310.
18. Wen J., Zhao Y., Wexler A.S. Marine particle nucleation: Observations at Bodega Bay, California // J. Geophys. Res. D. 2006. V. 111, N 8. D08207. DOI: 10.1029/2005JD0062102006.
19. Heintzenberg J., Birmili W., Wiedensohler A., Nowak A., Tuch T. Structure, variability and persistence of the submicrometre marine aerosol // Tellus B. 2004. V. 56, N 4. P. 357–367.
20. Koponen I., Virkkula A., Hillamo R., Kerminen V.-M., Kulmala M. Number size distributions and concentrations of the continental summer aerosols in Queen Maud Land, Antarctica // J. Geophys. Res. D. 2003. V. 108, N 18. 4587. DOI: 10.1029/2002JD002939.
21. Yue D.L., Hu M., Zhang R.Y., Wang Z.B., Zheng J., Wu Z.J., Wiedensohler A., He L.Y., Huang X.F., Zhu T. The roles of sulfuric acid in new particle formation and growth in the mega-city of Beijing // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10, N 10. P. 4953–4960.
22. Woo K.S., Chen D.R., Pui D.Y.H., McMurry P.H. Measurements of Atlanta aerosol size distributions: Observations of ultrafine particle events // Aerosol Sci. Technol. 2001. V. 34, N 1. P. 75–87.
23. Wu Z., Hu M., Liu S., Wehner B., Bauer S., Massling A., Wiedensohler A., Petäjä T., Dal Maso M., Kulmala M. New particle formation in Beijing: Statistical analysis of a 1-year data set // J. Geophys. Res. D. 2007. V. 112, N 9. D09209. DOI: 10.1029/2006JD007406.
24. Schröder F., Kärcher B., Fiebig M., Petzold A. Aerosol states in the free troposphere at northern midlatitudes // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 21. P. 8126–8133.
25. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д. Вертикальное распределение наночастиц в тропосфере континентального района // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 7. С. 547–557.
26. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Paris J.-D., Заде Г.О., Симоненков Д.В. Пространственная и временная изменчивость микродисперсной фракции аэрозоля (наночастиц) на территории Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 12. С. 1015–1023.
27. Paris J.-D., Arshinov M.Yu., Ciais P., Belan B.D., Nédélec P. Large-scale aircraft observations of ultra-fine and fine particle concentrations in the remote Siberian troposphere: New particle formation studies // Atmos. Environ. 2009. V. 43, N 6. P. 1302–1309.
28. Clarke A.D., Eisele F.L., Kapustin V.N., Moore K., Tanner D., Mauldin L., Litchy M., Lienert B., Carrol M.A., Albercook G. Nucleation in the equatorial free troposphere: Favorable environments during PEM-Tropics // J. Geophys. Res. D. 1999. V. 104, N 5. P. 5735–5744.
29. Clarke A.D., Varner J.L., Eisele F.L., Mauldin R.L., Tanner D., Litchy M. Particle production in the remote marine atmosphere: Cloud outflow and subsidence during ACE1 // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 13. P. 16397–16409.
30. Twohy C.H., Clement C.F., Gundrud B.W., Weinheimer A.J., Campos T.L., Baumgardner D., Brune W.B., Faloona I., Sachse G.W., Vay S.A., Tan D. Deep convection as a source of new particles in the midlatitude upper troposphere // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 21. 4560. DOI: 10.1029/2001JD000323.
31. Hamed A., Joutsensaari J., Mikkonen S., Sogacheva L., Dal Maso M., Kulmala M., Cavalli F., Fuzzi S., Facchini M.C., Decesari S., Mircea M., Lehtinen K.E.J., Laaksonen A. Nucleation and growth of new particles in Po Valley, Italy // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7, N 2. P. 355–376.
32. Heintzenberg J. Properties of the log-normal particle size distribution // Aerosol Sci. Technol. 1994. V. 21, N 1. P. 46–48.
33. Stolzenburg M.R., McMurry P.H., Sakurai H., Smith J.N., Mauldin III L.R., Eisele F.L., Clement C.F. Growth rates of freshly nucleated atmospheric particles in Atlanta // J. Geophys. Res. D. 2005. V. 110, N 22. P. D22S05.
34. Verheggen B., Mozurkewich M. An inverse modelling procedure to determine particle growth and nucleation rates from measured aerosol size distributions // Atmos. Chem. Phys. 2006. V. 6, N 10. P. 2927–2942.
35. Heintzenberg J., Wehner B., Birmili W. How to find bananas in the atmospheric aerosol: New approach for analyzing atmospheric nucleation and growth rates // Tellus B. 2007. V. 59, N 2. P. 273–282.
36. O’Dowd C., Hoell C., Becker E. PARFORCE intensive field campaign results: Particle concentration and low tide // Finnish Association for Aerosol Research. Report Series in Aerosol Science. 2000. V. 48. P. 22–27.
37. Weber R.J., McMurry P.H., Eisele F.L., Tanner D.J. Measurement of expected nucleation precursor species and 3–500-nm diameter particles at Mauna Loa Observatory, Hawaii // J. Atmos. Sci. 1995. V. 52, N 12. P. 2242–2257.
38. Sgro L.A., Fernández de la Mora J. A simple turbulent mixing CNC for charged particle detection down to 1.2 nm // Aerosol Sci. Technol. 2004. V. 38, N 1. P. 1–11.
39. Okuyama K., Kousaka Y., Motouchi T. Condensational growth of ultrafine aerosol particles in new aerosol size magnifier // Aerosol Sci. Technol. 1984. V. 3, N 4. P. 353–366.
40. Vanhanen J., Mikkilä J., Lehtipalo K., Sipilä M., Manninen H.E., Siivola E., Petäjä T., Kulmala M. Particle size magnifier for nano-CN detection // Aerosol Sci. Technol. 2011. V. 45, N 4. P. 533–542.
41. Dal Maso M., Hari P., Kulmala M. Spring recovery of photosynthesis and atmospheric particle formation // Boreal Environ. Res. 2009. V. 14, N 4. P. 711–721.
42. Kulmala M., Arola A., Nieminen T., Riuttanen L., Sogacheva L., de Leeuw G., Kerminen V.-M., Lehtinen K.E.J. The first estimates of global nucleation mode aerosol concentrations based on satellite measurements // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11, N 21. P. 10791–10801.