Том 39, номер 02, статья № 10

Аннотация:

Сажевый аэрозоль от лесных пожаров, инжектируемый в стратосферу, может влиять на климат в планетарном масштабе наравне с вулканическим аэрозолем. В данной работе изучалось наполнение стратосферы сажевым аэрозолем от лесных пожаров в Восточной Сибири, а также появление вулканического аэрозоля над Западной Сибирью. Рассмотрен эпизод наземных лидарных наблюдений в июле 2022 г., когда в стратосфере над Томском были обнаружены аэрозольные слои на высотах около 11 и 20–25 км. Анализируется происхождение этих слоев с помощью метода траекторий движения воздушных масс с контролем их наполнения аэрозолем по данным лидара спутника CALIPSO, а также с привлечением данных зондирования атмосферы и поверхности Земли со спутников Suomi-NPP и Himawari-8. Показано, что источниками аэрозольного наполнения нижней стратосферы на высоте около 11 км являются пожары в Восточной Сибири, которые привели к образованию мощных пирокумулятивных облаков; установлено место и время образования этих облаков. Показано, что аэрозольные слои на высотах 20–25 км связаны с извержением вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай, который извергался в Южном полушарии в январе 2022 г. Полученные результаты представляют значительный интерес для прогнозирования климатических изменений в региональном и глобальном масштабах.

Ключевые слова:

стратосфера, пирокумулятивное облако, сажевый аэрозоль, вулканический аэрозоль, траекторный анализ, спутниковое зондирование, лидар

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Pueschel R.F., Verma S., Rohatschek H., Ferry G.V., Boiadjieva N., Howard S.D., Strawa A.W. Vertical transport of anthropogenic soot aerosol into the middle atmosphere// J. Geophys. Res. 2000. N 105(D3). P. 3727–3736. DOI: 10.1029/1999JD900505.
2. Fromm M., Lindsey D.T., Servranckx R., Yue G., Trickl T., Sica R., Doucet P., Godin-Beekmann S. The untold story of Pyrocumulonimbus // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2010. V. 91, N 9. P. 1193–1210. DOI: 10.1175/2010BAMS3004.1.
3. Ansmann A., Baars H., Chudnovsky A., Mattis I., Veselovskii I., Haarig M., Seifert P., Engelmann R., Wandinger U. Extreme levels of Canadian wildfire smoke in the stratosphere over central Europe on 21–22 August 2017 // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 11831–11845. DOI: 10.5194/acp-18-11831-2018.
4. Khaykin S.M., Godin-Beekmann S., Hauchecorne A., Pelon J., Ravetta F., Keckhut P. Stratospheric smoke with unprecedentedly high backscatter observed by lidars above southern France // Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45. P. 1639–1646. DOI: 10.1002/2017gl076763.
5. Siddaway J.M., Petelina S.V. Transport and evolution of the 2009 Australian Black Saturday bush fire smoke in the lower stratosphere observed by OSIRIS on Odin // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. D06203. DOI: 10.1029/2010JD015162.
6. Vaughan G., Draude A.P., Ricketts H.M.A., Schultz D.M., Adam M., Sugier J., Wareing D.P. Transport of Canadian forest fire smoke over the UK as observed by lidar // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 11375–11388. DOI: 10.5194/acp-18-11375-2018.
7. Герасимов В.В., Зуев В.В., Савельева Е.С. Следы канадских пирокумулятивных облаков в стратосфере над Томском в июне–июле 1991 г. // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 1. С. 39–46. DOI: 10.15372/AOO20190106; Gerasimov V.V., Zuev V.V., Savelyeva E.S. Traces of Canadian pyrocumulative clouds in the stratosphere over Tomsk in June–July 1991 // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 1. P. 39–46.
8. Ansmann A., Ohneiser K., Chudnovsky A., Baars H., Engelmann R. CALIPSO Aerosol-typing scheme misclassified stratospheric fire smoke: Case study from the 2019 Siberian wildfire season // J. Front. Environ. Sci. 2021. V. 9. A. 769852. DOI: 10.3389/fenvs.2021.769852.
9. Boers R., de Laat A.T., Stein Zweers D.C., Dirksen R.J. Lifting potential of solar-heated aerosol layers // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37, N 24. P. L24802. DOI: 10.1029/2010GL045171.
10. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu.V., Horvath H. Gravito-photophoresis and aerosol stratification in the atmosphere // J. Aerosol. Sci. 2005. V. 36. P. 1277–1299. DOI: 10.1016/j.jaerosci.2005.02.003.
11. Ansmann A., Veselovskii I., Ohneiser K., Chudnovsky A. Comment on “stratospheric aerosol composition observed by the atmospheric chemistry experiment following the 2019 Raikoke eruption” by Boone et al. // J. Geophys. Res.: Atmos. 2023. N 129. P. e2022JD038080. DOI: 10.1029/2022JD038080.
12. Boone C.D., Bernath P.F., Labelle K., Crouse J. Stratospheric aerosol composition observed by the Atmospheric Chemistry Experiment following the 2019 Raikoke eruption // J. Geophys. Res.: Atmos. 2022. N 127. P. e2022JD036600. DOI: 10.1029/2022JD036600.
13. Черемисин А.А., Маричев В.Н., Бочковский Д.А., Новиков П.В., Романченко И.И. Стратосферный аэрозоль сибирских лесных пожаров по данным лидарных наблюдений в Томске в августе 2019 г. // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 11. С. 898–905. DOI: 10.15372/AOO20211110; Cheremisin A.A., Marichev V.N., Bochkovskii D.A., Novikov P.V., Romanchenko I.I. Stratospheric aerosol of Siberian forest fires according to lidar observations in Tomsk in August 2019 // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 1. P. 57–64.
14. Snoun H., Alahmadi M.M., Nikfa A., Arif A., Hatheway W., Alamro M.A., Mihoub A., Krichen M. Data assimilation enhances WRF-Chem performance in modeling volcanic ash clouds from Hunga Tonga-Hunga Ha’apai eruption // J. Meteorol. Res. 2024. N 38. P. 1122–1140. DOI: 10.1007/s13351-024-4029-6.
15. Bian J., Li D., Bai Z., Xu J., Li Q., Wang H., Vömel H., Wienhold F.G., Peter T. First detection of aerosols of the Hunga Tonga eruption in the Northern Hemisphere stratospheric westerlies // Sci. Bull. 2023. V. 68, N 6. P. 574–577. DOI: 10.1016/j.scib.2023.03.002.
16. Маричев В.Н., Бочковский Д.А Модернизация лидарного комплекса станции высотного зондирования атмосферы ИОА СО РАН // Вестн. КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2018. № 5(25). C. 17–23.
17. CALIPSO. Lidar Browse Images. URL: https://www-calipso.larc.nasa.gov/products/lidar/ browse_images/production/ (last access: 25.05.2025).
18. CALIPSO. User’s Guide. Browse Tutorial. URL: https://www-calipso.larc.nasa.gov/resources/ calipso_users_guide/browse/index.php (last access: 25.05.2025).
19. NRT VIIRS 375 m Active Fire product VNP14IMGT distributed from NASA FIRMS. URL: https://earthdata.nasa.gov/firms (last access: 25.05.2025).
20. Data integration and analysis system program: official site. URL: https://diasjp.net/en/ (last access: 25.05.2025).
21. Stober G., Vadas S.L., Becker E., Liu A., Kozlovsky A., Janches D., Qiao Z., Krochin W., Shi G., Yi W., Zeng J., Brown P., Vida D., Hindley N., Jacobi C., Murphy D., Burit R., Andrioli V., Batista P., Marino J., Palo S., Thorsen D., Tsutsumi M., Gulbrandsen N., Nozawa S., Lester M., Baumgarten K., Kero J., Belova E., Mitchell N., Moffat-Griffin T., Li N. Gravity waves generated by the Hunga Tonga-Hunga Ha’apai volcanic eruption and their global propagation in the mesosphere/lower thermosphere observed by meteor radars and modeled with the High-Altitude general Mechanistic Circulation Model // Atmos. Chem. Phys. 2024. N 24. P. 4851–4873. DOI: 10.5194/egusphere-2023-1714.
22. Hoffmann L., Spang R. An assessment of tropopause characteristics of the ERA5 and ERA-Interim meteorological reanalyses // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22, N 6. P. 4019–4046. DOI: 10.5194/acp-22-4019-2022.
23. Cheremisin A.A., Novikov P.V., Shnipov I.S., Bychkov V.V., Shevtsov B.M. Lidar observations and the mechanism of formation of the structure of aerosol layers in the stratosphere and mesosphere over Kamchatka // Geomag. Aeron. 2012. V. 52, N 5. P. 690–700. DOI: 10.1134/S0016793212050027.
24. Черемисин А.А., Маричев В.Н., Новиков П.В., Павлов А.Н., Шмирко К.А., Бочковский Д.А. Оценка переноса вулканического аэрозоля в стратосфере над Томском и Владивостоком в 2011 г. по данным лидарных наблюдений // Метеорол. и гидрол. 2019. № 5. С. 50–62.