Том 32, номер 07, статья № 5
pdf Панченко М. В., Полькин В. В., Полькин Вас.. В., Козлов В. С., Яушева Е. П., Шмаргунов В. П. Распределение по размерам «сухой основы» частиц в приземном слое атмосферы пригородного района г. Томска в рамках эмпирической классификации типов «аэрозольной погоды». // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 07. С. 539–547. DOI: 10.15372/AOO20190705.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
В работе на основе комплексного мониторинга характеристик аэрозоля в пригородном районе г. Томска (2000–2017 гг.) предложена версия классификации состояний приземного слоя атмосферы по типам «аэрозольной погоды». В основу используемого нами метода измерений заложен принцип раздельного изучения процессов изменчивости «сухой основы» частиц и их конденсационной активности.
Выделение соответствующих типов «аэрозольной погоды» осуществлено в координатах (σd; Р), где σd – коэффициент рассеяния сухой основы аэрозоля (λ= 0,51 мкм); Р – отношение массовой концентрации поглощающего вещества к массовой концентрации субмикронных частиц, отражающее степень «почернения» частиц. Массив данных по величине коэффициента рассеяния σd = 100 Mм-1 разделен на два класса: «атмосферные дымки» (σd < 100 Mм-1) и «мгла» (σd > 100 Mм-1). Далее разделение массива наблюдательных данных осуществлено по уровню значения Р = 0,05. В каждом календарном сезоне в соответствии с заданными параметрами выделены четыре типа «аэрозольной погоды», которые условно обозначены как «фон» – Р < 0,05, σd < 100 Mм-1; «дымка-S» – Р > 0,05, σd < 100 Mм-1; «смог» – Р > 0,05, σd > 100 Mм-1; «дымная мгла» – Р < 0,05, σ > 100 Mм-1. Показано, что во все сезоны года по соотношению содержания субмикронных и грубодисперсных частиц основные типы «аэрозольной погоды» достоверно различны.
Ключевые слова:
аэрозоль, микроструктура, коэффициент рассеяния, ореол, сажа, субмикронная и грубодисперсная фракции, «сухая основа» частиц, «фон», «дымка», «смог», «дымная мгла»
Список литературы:
1. Розенберг Г.В. Рассеяние света в земной атмосфере // Успехи физ. наук. 1960. Т. 71, вып. 2. C. 173–213.
2. Юнге Х. Химический состав и радиоактивность атмосферы. М.: Мир, 1965. 424 c.
3. Розенберг Г.В., Сандомирский А.Б. Оптическая стратификация атмосферного аэрозоля // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1971. Т. 7, № 7. C. 737–749.
4. Bullrich K. Scattering Radiation in the Atmosphere and the Natural Aerosol // Adv. Geophys. 1964. V. 10. P. 99–260.
5. Зуев В.Е. Прозрачность атмосферы для видимых и инфракрасных лучей. М.: Советское радио, 1966. 317 с.
6. Розенберг Г.В. Оптические исследования атмосферного аэрозоля // Успехи физ. наук. 1968. Т. 95, вып. 1. С. 159–208.
7. Розенберг Г.В. Свойства атмосферного аэрозоля по данным оптического исследования // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1967. Т. 3, № 9. С. 936–949.
8. Атмосферный аэрозоль и его влияние на перенос излучения / под ред. К.Я. Кондратьева. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 119 с.
9. Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат, 1986. 160 с.
10. Розенберг Г.В. Возникновение и развитие атмосферного аэрозоля – кинетически обусловленные параметры // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1983. Т. 19, № 1. С. 21–35.
11. IPCC, Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P.M. Midgley (eds.). Cambridge, United Kingdom New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p. URL: https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324 (last access: 29.03.2019).
12. Stone R.S., Sharma S., Herber A., Eleftheriadis K., Nelson D.W. A characterization of Arctic aerosols on the basis of aerosol optical depth and black carbon measurements // Elem. Sci. Anth. 2014. V. 2. P. 27. DOI: http://doi.org/10.12952/journal.elementa.000027.
13. Глазкова А.А., Кузнецова И.Н., Шалыгина И.Ю., Семутникова Е.Г. Суточный ход концентрации аэрозоля (РМ10) летом в Московском регионе // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 6. С. 495–500.
14. Reche C., Querol X., Alastuey A., Viana M., Pey J., Moreno T., Rodrıguez S., Onzalez Y., Fernandez-Camacho R., Sanchez de la Campa A.M., de la Rosa J., Dall’Osto M., Prevot A.S.H., Hueglin C., Harrison R.M., Quincey P. Variability of levels of PM, black carbon and particle number concentration in European cities // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2011. N 11. P. 8665–8717.
15. Arkouli M., Ulke A.G., Endlicher W., Baumbach G., Schultz E., Vogt U., Müller M., Dawidowski L., Faggi A., Benning U.W., Scheffknecht G. Distribution and temporal behavior of particulate matter over the urban area of Buenos Aires // Atmos. Poll. Res. 2010. V. 1, N 1. P. 1–8.
16. Perez N., Pey J., Cusack M., Reche C., Querol X., Alastuey A., Viana M. Variability of particle number, black carbon, and PM10, PM2.5, and PM1 levels and speciation: Influence of road traffic emissions on urban air quality // Aerosol Sci. Technol. 2010. V. 44, iss. 7. P. 487–499.
17. Delene D.J., Ogren J.A. Variability of aerosol optical properties at four north American surface monitoring sites // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59, N 4. P. 1135–1150.
18. Boucher O., Bellassen V., Benveniste H., Ciais P., Criqui P., Guivarch C., Le Treut H., Mathy S., Seferian R. In the wake of Paris Agreement, scientists must embrace new directions for climate change research // Proc. Nat. Acad. Sci. V. 113, N 27. P. 7287–7290. DOI: 10.1073/pnas.1607739113.
19. Горчаков Г.И. Матрица рассеяния и типы оптической погоды // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1973. Т. 9, № 2. С. 204–210.
20. Георгиевский Ю.С., Розенберг Г.В. Влажность как фактор изменчивости аэрозоля // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1973. Т. 9, № 2. С. 126–138.
21. Сидоров В.Н., Горчаков Г.И., Емиленко А.С., Свириденков М.А. Суточный ход оптических и микрофизических характеристик приземного аэрозоля // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1984. Т. 20, № 12. С. 1156–1164.
22. Розенберг Г.В. Возникновение и развитие атмосферного аэрозоля – кинетически обусловленные параметры // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1983. Т. 19, № 1. С. 21–35.
23. Исаков А.А., Свириденков М.А., Сидоров В.Н. О конденсационной трансформации индикатрисы рассеяния // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1983. Т. 19, № 12. С. 1321–1324.
24. Горчаков Г.И., Емиленко А.С., Свириденков М.А. Однопараметрическая модель приземного аэрозоля // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1981. Т. 17, № 1. С. 39–49.
25. Panchenko M.V., Kabanov M.V., Fadeev V.Ya. Statistical model of directed light scattering coefficients of coastal haze // J. Opt. Soc. Am. 1985. N 10. P. 1735.
26. Розенберг Г.В., Горчаков Г.И., Георгиевский Ю.С., Любовцева Ю.С. Оптические параметры атмосферного аэрозоля // Физика атмосферы и проблема климата. М.: Наука, 1980. 260 с.
27. Веретенников В.В., Кабанов М.В., Панченко М.В. Микрофизическая интерпретация однопараметрической модели поляризационных индикатрис (дымка прибрежного района) // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1986. Т. 22, № 10. С. 1042–1049.
28. 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, N 15. P. 5722–5741. DOI: 10.1080/01431161.2014.945010.
29. Шмаргунов В.П., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Полькин В.В., Панченко М.В. Автоматизированный аэрозольный нефелометр на базе ФАН // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 165.
30. Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Аэрозольный счетчик на базе АЗ-5 // Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 165.
31. Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 155–157.
32. Шмаргунов В.П., Полькин Вик.В., Тумаков А.Г., Панченко М.В., Полькин Вас.В. Ореольный фотометр закрытого объема // Приборы и техника эксперимента. 2010. № 6. С. 155–157.
33. Panchenko M.V., Sviridenkov M.A., Terpugova S.A., Kozlov V.S. Active spectral nephelometry as a method for the study of submicron atmospheric aerosols // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29, iss. 9. P. 2567–2583.
34. Панченко М.В., Терпугова С.А., Докукина Т.А., Полькин В.В., Яушева Е.П. Многолетняя изменчивость конденсационной активности аэрозоля в г. Томске // Оптика атмосф. и океана. 2012. T. 25, № 4. С. 314–318; Panchenkо М.V., Теrpugovа S.А., Dоkukinа Т.А., Pol’kin V.V., Yaushevа Е.P. Multiyear variations in aerosol condensation activity in Tomsk // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 4. P. 251–255.
35. Терпугова С.А., Докукина Т.А., Яушева Е.П., Панченко М.В. Сезонные особенности проявления различных типов гигрограмм коэффициента рассеяния // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 11. С. 952–957.
36. Kozlov V.S., Panchenko M.V., Yausheva E.P. Mass fraction of Black Carbon in submicron aerosol as an indicator of influence of smokes from remote forest fires in Siberia // Atmos. Environ. 2008. V. 42, N 11. P. 2611–2620.
37. Козлов В.С., Панченко М.В., Яушева Е.П. Субмикронный аэрозоль и сажа приземного слоя в суточном ходе // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 7. С. 561–569; Kozlov V.S., Panchenkо М.V., Yaushevа Е.P. Diurnal variations of the submicron aerosol and black carbon in the near-ground layer // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 1. P. 30–38.
38. Полькин В.В. Учет зависимости границ диапазонов размеров частиц от комплексного показателя преломления материала частиц в фотоэлектрических счетчиках // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 5. С. 442–446.
39. Любовцева Ю.С., Розенберг Г.В. Ореольная часть индикатрисы рассеяния в приземном воздухе // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1966. Т. 2, № 3. С. 248–262.
40. Горчаков Г.И., Исаков А.А. Ореольные индикатрисы рассеяния // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1974. Т. 10, № 5. С. 504–511.