Том 34, номер 12, статья № 4

Аннотация:

По данным мониторинга в XXI в. на станциях AERONET в регионе Пекина установлено, что при заносах пыльной мглы с аэрозольной оптической толщиной до 4,0–4,5 оптические и микрофизические характеристики пылевого аэрозоля определяются его грубодисперсной фракцией с модальным радиусом частиц ~ 2–4 мкм и массовым содержанием пылевого аэрозоля, достигающим 11–12 г/м². Согласно данным мониторинга на станциях Beijing и Xinglong в апреле 2006 г. и на станции Beijing-CAMS в марте 2021 г., мнимая часть показателя преломления вещества пылевого аэрозоля в условиях оптически плотной пыльной мглы сравнительно мала: ~ 0,0005–0,003 с вероятностью обнаружения 54 и 77% на станциях Beijing и Xinglong соответственно в апреле 2006 г. Анализ пространственного распределения аэрозольной оптической толщины и данных реанализа полей ветра показал, что в апреле 2006 г. наблюдался дальний перенос пылевого аэрозоля из пустыни Такла-Макан на Северо-Китайскую равнину (СКР). Рассчитаны аэрозольные радиационные форсинги на верхней и нижней границах атмосферы в период распространения пыльной мглы на территории КНР. Показано, что при интенсивных заносах пыле­вого аэрозоля в регион Пекина эффективность аэрозольного радиационного форсинга достигала 85 Вт/м² на верхней границе атмосферы и 135–140 Вт/м² на нижней границе атмосферы. С использованием данных реанализа полей ветра, данных спутникового мониторинга аэрозольной оптической толщины и результатов восстановления оптических и микрофизических характеристик тропосферного аэрозоля получена оценка массового потока пылевого аэрозоля из пустыни Такла-Макан на СКР в апреле 2006 г. (~ 1,5 т/с) и суммарной массы перенесенного на СКР за сутки пылевого аэрозоля (~ 1,5 млн т).

Ключевые слова:

пылевой аэрозоль, оптические и микрофизические характеристики, распределение частиц по размерам, массовое содержание аэрозоля, циркуляция атмосферы, дальний перенос, массовой поток аэрозоля, аэрозольный радиационный форсинг

Список литературы:

1. Mahowald N., Albani S., Kok J.F., Engelstaedter S., Scanza R., Ward D.S., Flanner M.G. The size distribution of desert dust aerosols and its impact on the Earth system // Aeolian Res. 2014. V. 15. P. 53–71.
2. Kok J.F., Parteli E.J., Michaels T.I., Bou Karam D. The physics of wind blown sand and dust // Rep. Prog. Phys. 2012. V. 75. P. 1–119.
3. Miller R., Tegen I., Perlwitz J. Surface radiative forcing by soil dust aerosols and the hydrologic cycle // J. Geophys. Res. 2004. V. 109D. P. 04203.
4. Balkanski Y., Schulz M., Claquin T., Guibert S. Re-evaluation of mineral aerosol radiative forcings suggest a better agreement with satellite and AERONET data // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. P. 81–95.
5. DeMott P., Sassen K., Poellot M., Baumgardner D., Rogers D., Brooks S., Prenni A., Kreidenweis S. African dust aerosols as atmospheric ice nuclei // Geophys. Res. Lett. 2003. V. 30, N 14. P. 1732.
6. Mather B.A., Prospero J.M., Mackie D., Gaiero D., Hesse P.P., Balkanski Y. Global connections between aeolian dust, climate and ocean biogeochemistry at the present day and at the last glacial maximum // Earth Sci. Rev. 2010. V. 99. P. 61–97.
7. Brunekreef B., Holgate S.T. Air pollution and health // Lancet. 2002. V. 360. P. 1233–1242.
8. Morman S.A., Plumlee G.S. The role of airborne mineral dusts in human disease // Aeolian Res. 2013. V. 9. P. 203–212.
9. Shao Y. Physics and Modeling of Wind Erosion. New York: Springer, 2000. 393 p.
10. Alfaro S.C., Gaudichet A., Gomes L., Maille M. Modeling the size distribution of a soil aerosol produced by sandblasting // J. Geophys. Res. 1997. V. 102D. P. 11239–11249.
11. Shao Y., Raupach M.R., Findlater P.A. The effect of saltation bombardment on the entrainment of dust by wind // J. Geophys. Res. 1993. V. 98D. P. 12719–12726.
12. Gillette D.A., Blifford D.A., Fryrear D.W. The influence of wind velocity on the size distributions of aerosols generated by the wind erosion of soils // J. Geophys. Res. 1974. V. 79. P. 4068–4075.
13. Loosmore G.A., Hunt J.R. Below-threshold, nonabraded dust resuspension // J. Geophys. Res. 2000. V. 105D. P. 20.663–20.671.
14. Chkhetiani O.G., Gledzer E.B., Artamonova M.S. Iordanskii M.A. Dust resuspension under weak wind conditions: Direct observations and model // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 5147–5162.
15. Klose M., Shao Y. Stochastic parameterization of dust emission and application to convective atmospheric conditions // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 7309–7320.
16. Li X.Y., Klose M., Shao Y., Zhang H.S. Convective turbulent dust emission (CTDE) observed over Horqin Sandy Land area and validation of CTDE scheme // J. Geophys. Res.: Atmos. 2014. V. 119. P. 9980–9992.
17. Вазаева Н.В., Чхетиани О.Г., Максименков Л.О. Ор­ганизованная валиковая циркуляция и перенос минеральных аэрозолей в атмосферном пограничном слое // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2019. Т. 55, № 2. С. 17–31.
18. Малиновская Е.А., Чхетиани О.Г. Об условиях ветрового выноса частиц почвы // Вычислительная механика сплошных сред. 2020. Т. 13, № 2. С. 175–188.
19. Swap R., Garstang M., Greco S., Talbot R., Kallbelrg P. Saharan dust in the Amazon Basin // Tellus B. 1992. V. 44. P. 133–144.
20. Grini A., Zender C. Roles of saltation, sandblasting, and wind speed variability on mineral dust aerosol size distribution during the Puerto Rican Dust Experiment (PRIDE) // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. D07202.
21. In H., Park S.U. Estimation of dust emission amount for a dust storm event occurred in April 1998 // Water, Air, Soil Pollut. 2003. V. 148. P. 201–221.
22. Liu M., Westphal D.L., Wang S. A high-resolution numerical study of the Asian dust storms of April 2001. // J. Geophys. Res. 2003. V. D 108. P. 8653.
23. Papayannis A.H., Zhang U., Amiridis V., Ju H.B., Chourdakis E. Extraordinary dust event over Beijing, China, during April 2006. Lidar, Sun photometric, satellite observations and model validation // Geophys. Res. Lett. 2007. V. 34. P. L07806.
24. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Горчакова И.А., Гущин Р.А., Даценко О.И. Смог и дымная мгла на Северо-китайской равнине в июне 2007 г. // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 6. С. 458–464; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Gorchakova I.A., Gushchin R.A., Datsenko O.I. Smog and smoke haze over the North China plain in June 2007 // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 6. P. 643–649.
25. Горчаков Г.И., Голицын Г.С., Ситнов С.А., Карпов А.В., Горчакова И.А., Гущин Р.А., Даценко О.И. Крупномасштабные дымки Евразии в июле 2016 г. // Докл. РАН. 2018. T. 482. № 2. С. 209–212.
26. Горчаков Г.И., Ситнов С.А., Карпов А.В., Горчакова И.А., Гущин Р.А., Даценко О.И. Крупномасштабные дымки Евразии летом 2016 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2019. Т. 55, № 3. С. 41–51.
27. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I., Tanre D., Buis I.P., Setzer A., Vermote E., Reagan J.A., Kaufman Y.J., Nakajima N., Lavenu F., Jakowiak L., Smirnov A. AERONET – a federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. 1998. V. 66, N 1. P. 1–16.
28. Dubovik O., King M.D. A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. 2000. V. 105, N D16. P. 20673–20696.
29. Dubovik O., Holben B., Eck T., Smirnov A., Kaufman Y., King M., Tanré D., Slutsker I. Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations // J. Atmos. Sci. 2002. V. 59. P. 590–608.
30. Russell P.B., Redemann J.B., Schmid B., Bergstrom R.W., Livingston J.M., McIntosh D.M., Ramirez S.A., Hartley S., Hobbs P.V., Quinn P., Carrico C.M., Rood M., Öström E., Noone K.J., von Hoyningen-Huene W., Remer L. Comparison of aerosol single scattering albedos derived by diverse techniques in two North Atlantic experiments // J. Atmos. Sci. 2002.V. 59. P. 609–619.
31. Feng Y., Ramanathan V., Kotamarthi V.R. Brown carbon: A significant atmospheric absorber of solar radiation? // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 8607–8621.
32. Горчаков Г.И., Васильев А.В., Веричев К.С., Семутникова Е.Г., Карпов А.В. Тонкодисперсный коричневый углерод в задымленной атмосфере // Докл. АН. 2016. Т. 471, № 1. С. 91–97.
33. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Васильев А.В., Горчакова И.А. Коричневый и черный углерод в смогах мегаполисов // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30. № 1. С. 5–11; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Vasiliev A.V., Gorchakova I.A. Brown and black carbons in megacity smogs // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 3. P. 248–254.
34. Горчаков Г.И., Ситнов С.А., Семутникова Е.Г., Копейкин В.М., Карпов А.В., Горчакова И.А., Панкратова Н.В., Пономарева Т.Я., Кузнецов Г.А., Лоскутова О.В., Козловцева Е.А., Родина К.В. Крупномасштабное задымление европейской территории России и Белоруссии в июле 2016 г. // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 1. C. 27–42.
35. Salomonson V.V., Barnes W.L., Maymon P.W., Montgomery H.E., Ostrow H. MODIS, advanced facility instrument for studies of the Earth as a system // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. 1989. V. 27. P. 145–153.
36. Levy R.C., Remer L.A., Mattoo S., Vermote E.F., Kaufman Y.J. Second-generation operational algorithm: retrieval of aerosol properties over land from inversion of moderate resolution imaging spectroradiometer spectral reflectance // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. D13211.
37. Мохов И.И., Горчакова И.А. Радиационный и температурный эффекты летних пожаров 2002 г. в Московском регионе // Докл. АН. 2005. Т. 400, № 4. С. 528–531.
38. Горчакова И.А., Мохов И.И. Радиационный и температурный эффекты дымового аэрозоля в московском регионе в период летних пожаров 2010 г. // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 5. С. 558–565.
39. Gorchakov G.I., Sitnov S.A., Sviridenkov M.A., Semoutnikova E.G., Emilenko A.S., Isakov A.A., Kopeikin V.M., Karpov A.V., Gorchakova I.A., Verichev K.S., Kurbatov G.A., Ponomareva T.Ya. Satellite and ground – based monitoring of smoke in the atmosphere during the summer wildfires in European Russia in 2010 and Siberia in 2012 // Int. J. Remote Sens. 2014. V. 35, N 15. P. 5698–5721.