Том 36, номер 11, статья № 9

Аннотация:

С целью исследования временных вариаций концентраций углеродсодержащих газов, а также выявления влияющих на них факторов был проведен анализ локальных измерений концентраций СО₂, СН₄ (январь 2013 г. – январь 2020 г.) и СО (январь 2013 г. – январь 2019 г.) в атмосферном воздухе на станции мониторинга СПбГУ. В анализе учитывались тренд и сезонные осцилляции. Линейные тренды СО₂, СН₄ и СО, которые составили 2,42 ppm/год (0,60%); 8,6 ppb/год (0,49%); -3,8 ppb/год (-2,2%) соответственно, хорошо согласуются с независимыми оценками как глобальных/фоновых изменений, так и изменений на урбанизированных территориях. Анализ эмиссионного соотношения СО/СО₂ подтвердил, что доминирующим антропогенным источником, влияющим на состав атмосферного воздуха в районе станции мониторинга СПбГУ, является автотранспорт. Результаты, представленные в работе, могут быть использованы для валидации атмосферных моделей, а также для независимых оценок потоков парниковых газов.

Ключевые слова:

диоксид углерода, метан, монооксид углерода, гармонический анализ, CCGCRV, тренды, эмиссионные соотношения СО/СО2

Список литературы:

1. Hodnebrog Ø., Aamaas B., Fuglestvedt J.S., Marston G., Myhre G., Nielsen C.J., Sandstad M., Shine K.P., Wallington T.J. Updated global warming potentials and radiative efficiencies of halocarbons and other weak atmospheric absorbers // Rev. Geophys. 2020. V. 58. P. e2019RG000691.
2. WMO Greenhouse Gas Bulletin. No. 17, 25 October 2021 [Electronic resource]. URL: https://library.wmo. int/doc_num.php?explnum_id=10904 (last access: 29.11.2022).
3. Sun Y., Yin H., Cheng Y., Zhang Q., Zheng B., Notholt J., Lu X., Liu C., Tian Y., Liu J. Quantifying variability, source, and transport of CO in the urban areas over the Himalayas and Tibetan Plateau // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 9201–9222.
4. Ивахов В.М., Парамонова Н.Н., Привалов В.И., Зинченко А.В., Лоскутова М.А., Макштас А.П., Кустов В.Ю., Лаурила Т., Аурела М., Асми Э. Атмосферная концентрация диоксида углерода на станциях Тикси и Мыс Баранова в 2010–2017 гг. // Метеорол. и гидролог. 2019. № 4. С. 110–121.
5. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Inoue G., Максютов Ш.Ш., Machida Т., Фофонов А.В. Пространственная и временная изменчивость концентрации СО₂ и СН₄ в приземном слое воздуха на территории Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 2. С. 183–192; Arshinov M.Yu., Belan B.D., Davydov D.K., Inouye G., Maksyutov Sh., Machida T., Fofonov A.V. Vertical distribution of greenhouse gases above Western Siberia by the long-term measurement data // Atmos. Ocean. Opt. 2009. V. 22, N 3. P. 316–324.
6. Sasakawa M., Machida T., Tsuda N., Arshinov M., Davydov D., Fofonov A., Krasnov O. Aircraft and tower measurements of CO₂ concentration in the planetary boundary layer and the lower free troposphere over southern taiga in West Siberia: Long-term records from 2002 to 2011 // J. Geophys. Res.: Atmos. 2013. V. 118, N 16. P. 9489–9498.
7. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. URL: https://cc.voeikovmgo.ru/images/sobytiya/2022/03/doklad_klimat2021.pdf (дата обращения: 29.11.2022).
8. Urban A.V., Prokushkin A.S., Korets M.A., Panov A.V., Gerbig Ch., Heimann M. Influence of the underlying surface on greenhouse gas concentrations in the atmosphere over Central Siberia // Geo. Nat. Resour. 2019. V. 40. P. 221–229.
9. Арефьев В.Н., Каменоградский Н.Е., Кашин Ф.В., Шилкин А.В. Фоновая составляющая концентрации двуокиси углерода в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. T. 50, № 6. C. 655–662.
10. Арефьев В.Н., Акименко Р.М., Кашин Ф.В., Упэнэк Л.Б. Фоновая составляющая концентрации метана в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск» // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. T. 52, № 1. C. 42–50.
11. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Сизов Н.И., Акименко Р.М., Упэнэк Л.Б. Фоновая составляющая окиси углерода в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. T. 52, № 3. C. 281–287.
12. Elansky N.F., Kouznetsov R.D., Verevkin Y.M., Ponomarev N.A., Rakitin V.S., Shilkin A.V., Semutnikova E.G., Zakharova P.V. Time variations in the concentration of pollutants in the atmosphere over Moscow and estimation of their emissions // IOP Conference Series: Earth Environ. Sci. 2019. V. 231, N 1. P. 012014.
13. UN-Habitat [Electronic resource]. URL: https://unhabitat.org/sites/default/files/2020/06/ ndc_guide_19062020.pdf (last access: 29.11.2022).
14. Карбоновые полигоны Российской Федерации [Electronic resource]. URL: https://carbon-polygons.ru/ (дата обращения: 29.11.2022).
15. Макарова М.В., Арабаджян Д.К., Фока С.Ч., Парамонова Н.Н., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М., Панкратова Н.В., Ракитин В.С. Оценка ночных эмиссий углеродосодержащих газов в пригородах Санкт-Петербурга // Метеорол. и гидрол. 2018. № 7. С. 36–44.
16. Makarova M.V., Abakumov E.V., Shevchenko E.V., Paramonova N.N., Pakhomova N.A. Lvova N.V., Vetrova M.A., Foka S.C., Guzov I.N., Ivakhov V.M., Ionov D.V., Khoroshavin A.V., Kostsov V.S., Mikushev S.V., Mikhailov E.F., Pavlovsky A.A., Titov V.O. From carbon polygon to carbon farm: The potential and ways of developing the sequestration carbon industry in the Leningrad Region and St. Petersburg // Vestnik of Saint Petersburg University. 2023. Earth Sciences. V. 68, N 1. P. 82–102.
17. Санкт-Петербургский государственный университет, научный парк ГЕОМОДЕЛЬ: [Electronic resource]. URL: https://researchpark.spbu.ru/equipment-geomodel-rus/1274-geomodel-izmereniye-klimaticheskih-parametrov-atmosferi-rus (дата обращения: 3.04.2023).
18. АТЛАС Ленинградской области / гл. ред. Д.А. Субетто. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2022. 112 с.
19. Foka S.C., Makarova M.V., Ionov D.V., Poberovskiy A.V., Paramonova N.N., Ivakhov V.M. Evaluation of methane emission intensities for agglomeration territory of Saint-Petersburg // Proc. SPIE. 2020. V. 11560, 115602N.
20. WMO International Greenhouse Gas Monitoring Symposium – Poster Session: [Electronic resource]. URL: https://filecloud.wmo.int/share/s/U8_ZsYTQFKoH8O1yqF0OA (last access: 3.04.2023).
21. Baer D.S., Paul J.B., Gupta M., O'Keefe A. Sensitive absorption measurements in the near-infrared region using off-axis integrated-cavity-output spectroscopy // Appl. Phys. B: Lasers Opt. 2002. V. 75, N 2. P. 261–265.
22. Фока С.Ч., Макарова М.В., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М. Временные вариации концентрации СО₂, СН₄ и СО в пригороде Санкт-Петербурга (Петергоф) // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 10. С. 860–866.
23. Макарова М.В., Поберовский А.В., Яговкина С.В., Кароль И.Л., Лагун В.Е., Парамонова Н.Н., Решетников А.И., Привалов В.И. Исследование процессов формирования поля метана в атмосфере Северо-Западного региона Российской Федерации // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. T. 42, № 2. C. 237–249.
24. Higuchi K., Worthy D., Chan D., Shashkov A. Regional source/sink impact on the diurnal, seasonal and inter-annual variations in atmospheric CO₂ at a boreal forest site in Canada // Tellus B. 2003. V. 55. P. 115–125.
25. Inoue H.Y., Matsueda H. Measurements of atmospheric CO₂ from a meteorological tower in Tsukuba, Japan // Tellus. 2001. V. 53B, N 3. P. 205–219.
26. Conil S., Helle J., Langrene L., Laurent O., Delmotte M., Ramonet M. Continuous atmospheric CO₂, CH₄, and CO measurements at the Observatoire Pérenne de l'Environnement (OPE) station in France from 2011 to 2018 // Atmos. Meas. Tech. 2019. V. 12. P. 6361–6383.
27. Арабаджян Д.К., Парамонова Н.Н., Макарова М.В., Поберовский А.В. Анализ временной изменчивости концентрации метана в атмосфере по данным наземных наблюдений // Вестник Санкт-Петербургского университета. Физика и химия. 2015. Т. 2 (60), № 3. С. 204–215.
28. Popa M.E., Gloor M., Manning A.C., Jordan A., Schultz U., Haensel F., Seifert T., Heimann M. Measurements of greenhouse gases and related tracers at Bialystok tall tower station in Poland // Atmos. Meas. Tech. 2010. V. 3. P. 407–427.
29. Apadula F., Cassardo C., Ferrarese S., Heltai D., Lanza A. Thirty years of atmospheric CO₂ observations at the Plateau Rosa Station, Italy // Atmosphere. 2019. V. 10, N 7. P. 418.
30. Scargle J.D. Studies in astronomical time series analysis. I – Modeling random processes in the time domain // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1981. V. 45. P. 1–71.
31. Thoning K.W., Tans P.P., Komhyr W.D. Atmospheric carbon dioxide at Mauna Loa Observatory. 2. Analysis of the NOAA GMCC Data, 1974–1985 // J. Geophys. Res. 1989. V. 94, N D6. P. 8549–8565.
32. Dlugokencky E., Tans P. Trends in Atmospheric Carbon Dioxide // NOAA/ESRL [Electronic resource]. URL: https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/gl_gr.html (last access: 3.04.2023).
33. NOAA/ESRL [Electronic resource]. URL: https://gml.noaa.gov/ccgg/trends_ch4/ (last access: 3.04.2023).
34. Yin Y., Chevallier F., Ciais P., Broquet G., Fortems-Cheiney A., Pison I., Saunois M. Decadal trends in global CO emissions as seen by MOPITT // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15, N 23. P. 13433–13451.
35. Buchholz R.R., Worden H.M., Park M., Francis G., Deeter M.N., Edwards D.P., Kulawik S.S. Air pollution trends measured from Terra: CO and AOD over industrial, fire-prone, and background regions // Rem. Sens. Environ. 2021. V. 256. P. 112275.
36. Ammoura L., Xueref-Remy I., Gros V., Baudic A., Bonsang B., Petit J.-E., Perrussel O., Bonnaire N., Sciare J., Chevallier F. Atmospheric measurements of ratios between CO₂ and co-emitted species from traffic: A tunnel study in the Paris megacity //Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 12871–12882.
37. Turnbull J.C., Sweeney C., Karion A., Newberger T., Lehman S.J., Tans P.P., Davis K.J., Lauvaux T., Miles N.L., Richardson S.J., Cambaliza M.O., Shepson P.B., Gurney K., Patarasuk R., Razlivanov I. Toward quantification and source sector identification of fossil fuel CO₂ emissions from an urban area: Results from the INFLUX experiment // J. Geophys. Res. Atmos. 2015. V. 120. P. 292–312.
38. Berhanu T.A., Szidat S., Brunner D., Satar E., Schanda R., Nyfeler P., Battaglia M., Steinbacher M., Hammer S., Leuenberger M. Estimation of the fossil fuel component in atmospheric CO₂ based on radiocarbon measurements at the Beromünster tall tower, Switzerland // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 10753–10766.
39. Sim S., Jeong S., Park H., Park C., Kwak K.H., Lee S.B., Kim C.L., Lee S., Cgang J., Kang H., Woo J.H. Co-benefit potential of urban CO₂ and air quality monitoring: A study on the first mobile campaign and building monitoring experiments in Seoul during the winter // Atmos. Pollut. Res. 2020. V. 11. DOI: 10.1016/j.apr.2020.08.009.