Том 32, номер 10, статья № 9

Аннотация:

На основе анализа интегральной формы уравнения переноса излучения исследованы физические причины изменений уходящего теплового излучения (УТИ) Земли при увеличении содержания СО₂ в атмосфере. Увеличение содержания СО₂ может приводить как к увеличению, так и к уменьшению различных компонент УТИ в зависимости от оптической плотности спектрального интервала. Рассчитаны и проанализированы спектры потоков УТИ в области 3–30 мкм для пяти климатических моделей атмосферы Земли и различных концентраций углекислого газа, от доиндустриального (280 ppm) до современного (407 ppm) и прогнозируемых в будущем значений (800 и 1200 ppm). Сезонные и пространственные вариации радиационного форсинга СО₂ (РФУГ) в настоящее время достигают около 20% и 40% соответственно. Сопоставления измерений УТИ различными приборами в разные годы (например, прибором SI-1 в 1977 и 1979 гг. и ИКФС-2 в 2015–2017 гг.) показывают снижение его величины в полосах поглощения СО₂, обусловленное смещением вверх излучающих слоев в тропосфере. Таким образом, в настоящее время РФУГ за счет роста углекислого газа с доиндустриальных значений оценивается в пределах -(0,94–1,62) Вт/м².

Ключевые слова:

радиационный форсинг, углекислый газ, уходящее тепловое излучение, радиационный баланс, спутниковый мониторинг

Список литературы:

1. Forster P., Ramaswamy V., Artaxo P., Berntsen T., Betts R., Fahey D.W., Haywood J., Lean J., Lowe D.C., Myhre G., Nganga J., Prinn R., Raga G., Schulz M., van Dorlald R. 2007: Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing // Climate Change 2007: The Phys. Sci. Basis. contribution of working groups I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change / S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor, H.L. Miller (eds.) Cambridge, New York: Cambridge University Press. P. 95–116.
2. IPCC. Climate Change: 2013 The Physical Science Basis, working group I contribution to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. URL: http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/docs/WGIAR5_SPM_brochure_en.pdf (last access: 21.04.2019)
3. Hansen J., Lacis A., Ruedy R., Sato M., Wilson H. How sensitive is the world's climate? // Natl. Geog. Soc. Res. Exploration. 1993. N 9. P. 142–158.
4. Harries J.E., Brindley H.E., Sagoo P.J., Bantges R.J. Increases in greenhouse forcing inferred from the outgoing longwave radiation spectra of the Earth in 1970 and 1997 // Nature. 2001. V. 410. P. 355–357.
5. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб: Наука, 2003. 475 с.
6. Clough S.A., Shephard M.W., Mlawer E.J., Delamere J.S., Iacono M.J., Cady-Pereira K., Boukabara S., Brown R.D. Atmospheric radiative transfer modeling: a summary of the AER codes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Trans. 2005. V. 91. P. 233–244.
7. Anderson G.P., Clough S.A., Kneizys F.X., Chetwynd J.H., Shettle E.P. AFGL Atmospheric Constituent Profiles (0–120 km) // Environ. Res. 1986. N 954. 43 p.
8. Bantges R.J., Brindley H.E., Chen X.H., Huang X.L., Harries J.E., Murray J.E. On the detection of robust multidecadal changes in Earth's outgoing longwave radiation spectrum // J. Climate. 2016. V. 29, N 13. P. 4939–4947.
9. Тимофеев Ю.М., Поляков А.В., Козлов Д.А., Завелевич Ф.С., Головин Ю.М., Делер В., Эртель Д., Шпенкух Д. Сопоставление спектров уходящего теплового ИК излучения разных лет // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 5. С. 65–72.
10. Kempe V., Oertel D., Schuster R., Becker-Ross H., Jahn H. Absolute IR-spectra from the measurement of Fourier-spectrometers aboard Meteor 25 and 28 // Acta Astronautica. 1980. V. 7, N 12. P. 1403–1416.
11. Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Никулин А.Г., Козлов Д.А., Монахов Д.О., Козлов И.А., Архипов С.А., Целиков В.А., Романовский А.С. Бортовые инфракрасные фурье-спектрометры для температурно-влажностного зондирования атмосферы Земли // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 6. С. 25–37.
12. Козлов Д.А., Тимофеев Ю. М., Поляков А. В., Козлов И. А., Делер В., Ортель Д., Шпенкух Д. Методика пересчета спектров теплового излучения атмосферы различного спектрального разрешения для взаимного сопоставления измерений бортовых инфракрасных фурье-спектрометров // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 1. С. 52–60.
13. Тимофеев Ю.М., Березин И.А., Виролайнен Я.А., Макарова М.В., Поляков А.В., Поберовский А.В., Филиппов Н.Н., Фока С.Ч. Пространственно-временные вариации содержания CO₂ по данным спутниковых и наземных измерений вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. ФАО. 2019. Т. 55, № 1. С. 65–72.