Том 29, номер 08, статья № 8

Аннотация:

Обобщены результаты 12-летних исследований аэрозоля на маршруте Российских антарктических экспедиций в Восточной Атлантике и Южном океане. Проведен анализ пространственного распределения (с широтным шагом 5°) сезонной изменчивости (ноябрь/апрель) и взаимосвязей оптических и микрофизических характеристик аэрозоля. Показано, что среднее широтное изменение параметров аэрозоля в Восточной Атлантике превышает один порядок. Самые низкие значения наблюдаются вблизи Антарктиды, максимальные в тропической зоне: аэрозольная оптическая толща (0,5 мкм) меняется от 0,02 до 0,5, счетные концентрации мелких частиц (d = 0,4–1 мкм) – 0,8–19 см^–3, концентрации крупных (d > 1 мкм) частиц – 0,04–2,2 см^–3, массовые концентрации аэрозоля – 0,5–14 мкг/м³ и «сажи» – 0,026–0,7 мкг/м³.

Ключевые слова:

аэрозольная оптическая толща, концентрации аэрозоля и «сажи», пространственное распределение, Восточная Атлантика, Южный океан

Список литературы:

1. Smirnov A., Holben B.N., Kaufman Y.J., Dubovik O., Eck T.F., Slutsker I., Pietras C., Halthore R.N. Optical Properties of Atmospheric Aerosol in Maritime Environments // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 3. Part 1. P. 501–523.
2. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Smirnov A.V., Holben B.N. Aerosol optical depth of the atmosphere over ocean in the wavelength range 0.37–4 mm // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29, iss. 9. P. 2519–2547. DOI: 10.1080/01431160701767492.
3. Kedia S., Ramachandran S. Variability in aerosol optical and physical characteristics over the Bay of Bengal and the Arabian Sea deduced from Angstrem exponents // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. D14207. DOI: 10.1029/2009JD011950.
4. Duflot V., Royer P., Chazette P., Baray J.-L., Courcoux Y., Delmas R. Marine and biomass burning aerosols in the southern Indian Ocean: Retrieval of aerosol optical properties from ship-borne lidar and sun-photometer measurements // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. D18208. DOI: 10.1029/2011JD015839.
5. Kanitz T., Engelmann R., Heinold B., Baars H., Sku-pin A., Ansmann A. Tracking the Saharan Air Layer with shipborne lidar across the tropical Atlantic // Geophys. Res. Lett. 2014. V. 41, iss. 3. DOI: 10.1002/ 2013GL058780.
6. Moorthy K.K., Satheesh S.K., Baby S.S., Saha A. Lar-ge latitudinal gradients and temporal heterogeneity in aerosol black carbon and its mass mixing ratio over southern and northern oceans observed during a trans-continental cruise experiment // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L14818. DOI: 10.1029/2005GL023267.
7. Копейкин В.М., Репина И.А., Гречко Е.И., Огородников Б.И. Измерение содержания сажевого аэрозоля над водной поверхностью в южном и северном полушариях // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 6. С. 444–450; Kopeikin V.M., Repina I.A., Grechko E.I., Ogorodnikov B.I. Measurements of soot aerosol content in the near-water atmospheric layer in the southern and northern hemispheres // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 6. P. 500–508.
8. Brooks Ian M. D317 Cruise report. Sea Spray, Gas Fluxes and Whitecaps Study (SEASAW) / Institute for Atmospheric Science School of Earth and Environment University of Leeds. Leeds. LS2 9JT. 2007. 60 p.
9. larke A.D., Howell S., Quinn P.K., Bates T.S., Og-ren J.A., Andrews E., Jefferson A., Massling A., Mayol- Bracero O., Maring H., Savoie D., Cass G. The INDOEX aerosol: A comparison and summary of chemical, microphysical, and optical properties observed from land, ship, and aircraft // J. Geophys. Res. D. 2002. V. 107, N 19. 8033. DOI: 10.1029/2001JD000572.
10. De Bruyn W.J., Bates T.S., Cainey J.M., Saltzman E.S. Shipboard measurements of dimethyl sulfide and SO₂ southwest of Tasmania during the First Aerosol Characterization Experiment (ACE 1) // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 13. P. 16703–16711.
11. Smirnov A., Holben B.N., Slutsker I., Giles D., McClain C.R., Eck T.F., Sakerin S.M., Macke А., Croot P., Zibordi G., Quinn P., Sciare J., Kinne S., Harvey M., Smyth T., Piketh S., Zielinski T., Proshutinsky A., Goes J., Seigel D.A., Larouche P., Radionov V.F., Goloub P., Krishnamoorthy K., Matarrese R., Robertson L., Jourdin F. Maritime Aerosol Network as a component of Aerosol Robotic Network // J. Geoph. Res. 2009. V. 114. D06204. DOI: 10.1029/2008JD011257.
12. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Tanre D., Buis J.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakadjima T., Lavenu F., Jankowiak I., Smirnov A. AERONET – A federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1–16.
13. Smirnov A., Holben B.N., Giles D.M., Slutsker I., O'Neill N.T., Eck T.F., Macke A., Croot P., Courcoux Y., Sakerin S.M., Smyth T.J., Zielinski T., Zibordi G., Goes J.I., Harvey M.J., Quinn P.K., Nelson N.B., Radionov V.F., Duarte C.M., Losno R., Sciare J., Voss K.J., Kinne S., Nalli N.R., Joseph E., Moorthy K.K., Covert D., Gulev S.K., Milinevsky G., Larouche P., Belanger S., Horne E., Chin M., Remer L.A., Kahn R.A., Reid J.S., Schulz M., Heald C.L., Zhang J., Lapina K., Kleidman R.G., Griesfeller J., Gaitley B.J., Tan Q., Diehl T.L. Maritime Aerosol Network as a component of AERONET – first results and comparison with global aerosol models and satellite retrievals // Atmos. Measur. Technol. 2011. N 4. P. 583–597. DOI: 10.5194/amt-4-583–2011.
14. Антохин П.Н., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н. Прогноз изменения концентрации озона и аэрозоля на основании предсказанного в 24-м цикле уровня солнечной активности // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 778–783.
15. Яушева Е.П., Панченко М.В., Козлов В.С., Терпугова С.А., Чернов Д.Г. Влияние города на аэрозольные характеристики атмосферы Академгородка г. Томска в переходные сезоны // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 11. С. 981–988.
16. Сакерин С.М., Власов Н.И., Кабанов Д.М., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Holben B.N., Smirnov A. Результаты спектральных измерений аэрозольной оптической толщины атмосферы солнечными фотометрами в 58-й Российской антарктической экспедиции // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 27, № 12. С. 1059–1067; Sakerin S.M., Vlasov N.I., Kabanov D.M., Lubo-Lesnichenko K.E., Prakhov A.N., Radionov V.F., Tur-chinovich Yu.S., Holben B.N., Smirnov A. Results of spectral measurements of atmospheric aerosol optical depth with sun photometers in the 58^th Russian Antarctic expedition // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 5. P. 393–402.
17. Sakerin S.M., Smirnov A.V., Kabanov D.M., Pol-kin V.V., Holben B.N., Panchenko M.V., Kopelevich O.V. Aerosol optical and microphysical properties over the Atlantic Ocean during the 19^th cruise of the research vessel “Akademik Sergey Vavilov” // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D10220. DOI: 10.1029/2006JD007947.
18. Cакерин С.М., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Тихомиров А.Б., Власов Н.И., Радионов В.Ф., Смирнов А.В., Холбен Б.Н., Слуцкер И.А., Голобокова Л.П. Результаты исследований характеристик аэрозоля в 52-й РАЭ // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. Вып. 77. С. 67–75.
19. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Радионов В.Ф., Slutsker I.A., Smirnov A.V., Терпугова С.А., Holben B.N. О результатах исследований аэрозольной оптической толщины атмосферы во время кругосветной экспедиции вокруг Антарктиды (53-я РАЭ) // Оптика атмосф. и океана. 2008. Т. 21, № 12. С. 1032–1037.
20. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Ростов А.П., Турчинович С.А., Князев В.В. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 12. С. 1112–1117; Sakerin S.M., Kabanov D.M., Rostov A.P., Turchinovich Yu.S., Knyasev V.V. Sun photometers for measuring spectral air transparency in stationary and mobile conditions // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 4. P. 352–356.
21. Microtops II Sunphotometer Owners Manual – Solar Light. URL: solarlight.com/wp-content/uploads/.../ MTPMAN-RevC.pdf
22. Knobelspiesse K.D., Pietras C., Fargion G.S., Wang M.H., Frouin R., Miller M.A., Subramaniam S., Balch W.M. Maritime aerosol optical thickness measured by handheld sunphotometers // Remote Sens. Environ. 2004. N 93. P. 87–106.
23. Shaw G.E., Reagan J.A., Herman B.M. Investigations of Atmospheric Extinction using direct solar radiation Measurements made with a multiple wavelength radio-meter // J. Appl. Meteorol. 1973. V. 12. P. 374–380.
24. Гущин Г.П. Методы, приборы и результаты измерения спектральной прозрачности атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 200 с.
25. Кабанов Д.М., Веретенников В.В., Воронина Ю.В., Сакерин С.М., Турчинович Ю.С. Информационная система для сетевых солнечных фотометров // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 1. С. 61–67; Kabanov D.M., Veretennikov V.V., Voronina Yu.V.,  Sakerin S.M., Turchinovich Yu.S. Information system for network solar photometers // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 1. P. 121–127.
26. Cакерин С.М., Кабанов Д.М. О взаимосвязях параметров формулы Ангстрема и аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 1–4 мкм // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 3. С. 222–228.
27. O’Neill N.T., Eck T.F., Smirnov A., Holben B.N., Thulasiraman S. Spectral discrimination of coarse and fine mode optical depth // J. Geophys. Res. D. 2003. V. 108, N 17. P. 4559–4573. DOI: 10.1029/2002JD002975.
28. Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Сравнение методик оценки мелко- и грубодисперсных компонент аэрозольной оптической толщи атмосферы по данным измерений в видимой области спектра // Оптика атмосф. и океана. Физика атмосферы: Материалы XXII Междунар. симп. [Электронный ресурс]. Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2016.
29. Счетчик аэрозольных частиц АЗ-10. Руководство по эксплуатации. ЭКИТ 7.830.000 РЭ. М., 2010. 13 c.
30. Grimm H., Eatough D.J. Aerosol measurement: the use of optical light scattering for the determination of particulate size distribution, and particulate mass, including the semi-volatile fraction // J. Air Waste MA. 2009.  V. 59. P. 101–107.
31. Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техн. эксперим. 2008. № 5. С. 155–157.
32. Kozlov V.S., Yausheva E.P., Terpugova S.A., Panchenko M.V., Chernov D.G., Shmargunov V.P. Optical–microphysical properties of smoke haze from Siberian forest fires in summer 2012 // Int. J. Remote Sens. 2014. V. 35, iss. 15. P. 5722–5741. DOI: 10.1080/ 01431161.2014.945010.
33. Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Golobokova L.P., Polkin Vas.V., Polkin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, iss. 21. P. 12413–12443. DOI: 10.5194/acp-15-1-2015.
34. Kabanov D.M., Radionov V.F, Sakerin S.M., Smirnov А. Spatial distribution of atmospheric aerosol optical depth over Atlantic ocean along the route Russian Antarctic expeditions // Proc. SPIE. 2015. V. 9292. DOI: 10.1117/12.2074564.
35. Полькин В.В., Полькин Вас.В., Голобокова Л.П., Пан-ченко М.В., Терпугова С.А., Тихомиров А.Б. О межгодовой изменчивости широтного распределения микрофизических и химических характеристик приводного аэрозоля в Восточной Атлантике в 2006–2010 гг. // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 6. С. 519–524.
36. Polkin V.V., Sakerin S.M., Polkin Vas.V., Turchinovich U.S., Terpugova S.A., Tikhomirov A.B., Radionov V.F. Summary of long-term data on latitudinal dependence of the near-water aerosol microphysical charac-teristics in Eastern Atlantic // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. DOI: 10.1117/12.2204791.
37. Weller M., Schulz E., Leiterer U., Naebert T., Herber A., Thomason L.W. Ten years of aerosol optical depth observation at the Lindenberg meteorological observatory // Contrib. Atmos. Phys. 1998. V. 71, N 4. P. 387–400.
38. Holben B.N., Tanre D., Smirnov A., Eck T.F., Slutsker I., Abuhassan N., Newcomb W.W., Schafer J.S., Chatenet B., Lavenu F., Kaufman Y.J., Vande Castle J., Setzer A., Markham B., Clark D., Frouin R., Halthore R., Karneli A., O’Neill N.T., Pietras C., Pinker R.T., Voss K., Zibordi G. An emerging ground-based aerosol climatology: Aerosol optical depth from AERONET // J. Geophys. Res. D. 2001. V. 106, N 11. P. 12067–12097.
39. Сакерин С.М., Береснев С.А., Горда С.Ю., Кабанов Д.М., Корниенко Г.И., Маркелов Ю.И., Михалев А.В., Николашкин С.В., Панченко М.В., Поддубный В.А., Полькин В.В., Смирнов А., Тащилин М.А., Турчинович С.А., Турчинович Ю.С., Холлбен Б., Ерёмина Т.А. Характеристики годового хода спектральной аэрозольной оптической толщины атмосферы в условиях Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 6. С. 566–574; Sakerin S.M., Beresnev S.A., Gorda S.Yu., Kabanov D.M., Kornienko G.I., Markelov Yu.I., Mikhalev A.V., Nikolashkin S.V., Panchenko M.V., Poddubnyi V.A., Pol’kin V.V., Smirnov A., Tashchilin M.A., Turchinovich S.A., Turchinovich Yu.S., Holben B., Eremina T.A. Characteristics of the annual behavior of the spectral aerosol optical depth of the atmosphere under conditions of Siberia // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 4. P. 446–456.
40. Tuller S.E. World distribution of mean mouthly and annual precipitable water // Mon. Weather Rev. 1968. V. 96, N 11. P. 785–797.
41. Атлас океанов: Атлантический и Индийский океаны // Отв. ред. С.Г. Горшков. М.: ГУНиО МО СССР, 1977. 306 с.
42. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Мелко- и грубодисперсные компоненты аэрозольной оптической толщи атмосферы в морских и полярных районах // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 8. C. 690–697; Sakerin S.M., Kabanov D.M.  Fine and coarse components of atmospheric aerosol optical depth in maritime and polar region // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 6. P. 510–517.
43. Сакерин С.М., Андреев С.Ю., Кабанов Д.М., Николашкин С.В., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Чернов Д.Г., Holben B.N., Smirnov A., Sorokin M.G. О результатах исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы в арктических районах // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 5. C. 413–423; Sakerin S.M., Andreev S.Yu., Kabanov D.M., Nikolashkin S.V., Prakhov A.N., Radionov V.F., Turchinovich Yu.S., Chernov D.G., Holben B.N., Smirnov A., Sorokin M.G. On results of studies of atmospheric aerosol optical depth in arctic regions // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 6. P. 517–528.
44. Кабанов Д.М., Полькин В.В., Сакерин С.М., Радионов В.Ф., Smirnov A. Анализ взаимосвязей характеристик атмосферного аэрозоля по данным многолетних измерений на восточном маршруте Российских антарктических экспедиций // Оптика атмосф. и океана. Физика атмосферы: Материалы XXII Международного симпозиума [Электронный ресурс]. Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2016.