Том 39, номер 09, статья № 6
Антохин П. Н., Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Белан С. Б., Давыдов Д. К., Ивлев Г. А., Козлов А. В., Марченко О. О., Рассказчикова Т. М., Симоненков Д. В., Скляднева Т. К., Толмачев Г. Н., Фофонов А. В. Вертикальное распределение мезомасштабных неоднородностей концентрации парниковых газов на юге Западной Сибири. // Оптика атмосферы и океана. 2026. Т. 39. № 09. С. 762–767. DOI: 10.15372/AOO20260906.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Глобальное потепление остается актуальной проблемой; его основная причина – рост концентраций парниковых газов. Несмотря на значительный объем исследований парниковых газов в атмосфере Земли, неопределенность в оценке их бюджета сохраняется на уровне 5–7%. Для ее уменьшения в настоящей работе исследуются мезомасшабные неоднородности газовых компонентов на различных высотах. Анализ, основанный на данных самолетного зондирования, выявил уменьшение разности концентраций СН4, СО2 и СО с высотой. Установлено, что такие зависимости устойчивы во времени. Для озона такой закономерности не обнаружено. В интервале высот от 0,5 до 7 км разность концентраций сокращается в 4–9 раз. Горизонтальные градиенты концентраций О3 составили 0,19–0,32 млрд-1/км, СН4 – 0,12–0,99 млрд-1/км, СО2 – 0,02–0,17 млн-1/км, СО – 0,60–2,23 млрд-1/км. Полученные результаты расширяют знания о динамике парниковых газов на мезомасштабном уровне и могут быть использованы при разработке требований к точности измерений и масштабированию расчетов их баланса в атмосфере.
Ключевые слова:
атмосфера, вертикальное распределение, диоксид углерода, концентрация, мезомасштаб, метан, озон, оксид углерода, перенос примесей, состав атмосферы
Иллюстрации:
Список литературы:
1. IPCC: Summary for Policymakers // Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva: IPCC, 2023. P. 1–34.
2. Ramonet M., Ciais Ph., Sha M.K., Steinbacher M., Sweeney C. CO2 in the atmosphere: Growth and trends since 1850 // Oxford Research Encyclopedias of Climate Change. 2023. P. 1–44. DOI: 10.1093/acrefore/9780190228620.013.863.
3. Friedlingstein P., O'Sullivan M., Jones M. W., Andrew R. M., Hauck J., Landschützer P., Le Quéré C., Li H., Luijkx I.T., Olsen A., Peters G.P., Peters W., Pongratz J., Schwingshackl C., Sitch S., Canadell J.G., Ciais P., Jackson R.B., Alin S.R., Arneth A., Arora V., Bates N.R., Becker M., Bellouin N., Berghoff C.F., Bittig H.C., Bopp L., Cadule P., Campbell K., Chamberlain M. A., Chandra N., Chevallier F., Chini L.P., Colligan T., Decayeux J., Djeutchouang L.M., Dou X., Duran Rojas C., Enyo K., Evans W., Fay A.R., Feely R.A., Ford D.J., Foster A., Gasser T., Gehlen M., Gkritzalis T., Grassi G., Gregor L., Gruber N., Gürses Ö., Harris I., Hefner M., Heinke J., Hurtt G.C., Iida Y., Ilyina T., Jacobson A.R., Jain A.K., Jarníková T., Jersild A., Jiang F., Jin Z., Kato E., Keeling R.F., Goldewijk K., Knauer J., Korsbakken J.I., Lan X., Lauvset S.K., Lefèvre N., Liu Z., Liu J., Ma L., Maksyutov S., Marland G., Mayot N., McGuire P.C., Metzl N., Monacci N.M., Morgan E.J., Nakaoka S.-I., Neill C., Niwa Y., Nützel T., Olivier L., Ono T., Palmer P.I., Pierrot D., Qin Z., Resplandy L., Roobaert A., Rosan T.M., Rödenbeck C., Schwinger J., Smallman T.L., Smith S.M., Sospedra-Alfonso R., Steinhoff T., Sun Q., Sutton A.J., Séférian R., Takao S., Tatebe H., Tian H., Tilbrook B., Torres O., Tourigny E., Tsujino H., Tubiello F., van der Werf G., Wanninkhof R., Wang X., Yang D., Yang X., Yu Z., Yuan W., Yue X., Zaehle S., Zeng N., Zeng J. Global methane budget 2024 // Earth Syst. Sci. Data. 2025. V. 17, N 3. P. 965–1039. DOI: 0.5194/essd-17-965-2025.
4. Saunois M., Martinez A., Poulter B., Zhang Z., Raymond P.A., Regnier P., Canadell J.G., Jackson R.B., Patra P.K., Bousquet P., Ciais P., Dlugokencky E.J., Lan X., Allen G.H., Bastviken D., Beerling D.J., Belikov D.A., Blake D.R., Castaldi S., Crippa M., Deemer B.R., Dennison F, Etiope G., Gedney N., Höglund-Isaksson L., Holgerson M.A., Hopcroft P.O., Hugelius G., Ito A., Jain A.K., Janardanan R., Johnson M.S., Kleinen T., Krummel P.B., Lauerwald R., Li T., Liu X., McDonald K.C., Melton J.R., Mühle J., Müller J., Murguia-Flores F., Niwa Y., Noce S., Pan S., Parker R.J., Peng C., Ramonet M., Riley W.J., Rocher-Ros G., Rosentreter J.A., Sasakawa M., Segers A., Smith S.J., Stanley E.H., Thanwerdas J., Tian H., Tsuruta A., Tubiello F.N., Weber T.S., van der Werf G.R., Worthy D.E.J., Xi Y., Yoshida Y., Zhang W., Zheng B., Zhu Q., Zhu Q., Zhuang Q. Global Methane Budget 2000–2020 // Earth Syst. Sci. Data. 2025. V. 17, N 5. P. 1873–1958. DOI: 10.5194/essd-17-1873-2025.
5. Desai A.R., Paleri S., Mineau J., Kadum H., Wanner L., Mauder M., Butterworth B.J., Durden D.J., Metzger S. Scaling land-atmosphere interactions: Special or fundamental? // J. Geophys. Res.: Biogeosci. 2022. V. 127, N 9. P. e2022JG007097. DOI: 10.1029/2022JG007097.
6. Deak B., Botta-Dukat Z., Radai Z., Kovacs B., Apostolova I., Batori Z., Kelemen A., Lukacs K., Kiss R., Palpurina S., Sopotlieva D., Valko O. Meso-scale environmental heterogeneity drives plant trait distributions in fragmented dry grasslands // Sci. Total Environ. 2024. V. 947. P. 174355. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174355.
7. Lembrechts J.J. Nijs I. Microclimate shifts in a dynamic world // Science. 2020. V. 368, N 6492. P. 711–712. DOI: 10.1126/science.abc1245.
8. Zellweger F., De Frenne P., Lenoir J., Vangansbeke P., Verheyen K., Bernhardt-Römermann M., Baeten L., Hédl R., Berki I., Brunet J., Van Calster H., Chudomelová M., Decocq G., Dirnböck T., Durak T., Heinken T., Jaroszewicz B., Kopecký M., Máliš F., Macek M., Malicki M., Naaf T., Nagel T.A., Ortmann-Ajkai A., Petrík P., Pielech R., Reczynska K., Schmidt W., Standovár T., Swierkosz K., Teleki B., Vild O., Wulf M., Coomes D. Forеst microclimate dynamics drive plant responses to warming // Science. 2020. V. 368, N 6492. P. 772–775. DOI: 10.1126/science.aba6880.
9. Гибадуллин Р.Р., Мухартова Ю.В., Кочкина М.В., Сатосина Е.М., Степаненко В.М., Керимов И.А., Гулев С.К., Ольчев А.В. Моделирование пространственной изменчивости полей ветра и потоков СО2 и СН4 над неоднородной подстилающей поверхностью // Метеорол. и гидрол. 2024. № 9. С. 93–100.
10. Berchet A., Pison I., Chevallier F., Paris J.-D., Bousquet P., Bonne J.-L., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Cressot C., Davydov D.K., Dlugokencky E.J., Fofonov A.V., Galanin A., Lavrič J., Machida T., Parker R., Sasakawa M., Spahni R., Stocker B.D., Winderlich J. Natural and anthropogenic methane fluxes in Eurasia: A meso-scale quantification by generalized atmospheric inversion // Biogeosci. 2015. V. 12, N 18. P. 5393–5414. DOI: 10.5194/bg-12-5393-2015.
11. Антохина О.Ю., Антохин П.Н., Аршинова В.Г., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Дудорова Н.В., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Рассказчикова Т.М., Савкин Д.Е., Симоненков Д.В., Скляднева Т.К., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В. Исследование состава воздуха в различных воздушных массах // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 09. С. 752–759. DOI: 10.15372/AOO20180909; Antokhina O.Yu., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Dudorova N.V., Ivlev G.A., Kozlov A.V., Rasskazchikova T.M., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Fofonov A.V. Study of air composition in different air masses // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 01. P. 72–79.
12. Алферов А.М., Блинов В.Г., Гитарский М.Л., Грабар В.А., Замолодчиков Д.Г., Зинченко А.В., Иванова Н.П., Ивахов В.М., Карабаню Р.Т., Карелин Д.В., Калюжный И.Л., Кашин Ф.В., Конюшков Д.Е., Коротков В.Н., Кровотынцев В.А., Лавров С.А., Марунич А.С., Парамонова Н.Н., Романовская А.А., Трунов А.А., Шилкин А.В. Юзбеков А.К. Мониторинг потоков парниковых газов в природных экосистемах. Саратов: Амирит, 2017. 279 с.
13. Shi D., Jiang Y., Li W., Wen Y., Wu F., Zhao S. Spatial-temporal heterogeneity of spring phenology in boreal forests as estimated by satellite solar-induced chlorophyll fluorescence and vegetation index // Agric. For. Meteorol. 2024. V. 346. P. 109888. DOI: 10.1016/j.agrformet.2024.109888.
14. Ольчев А.В., Мухартова Ю.В., Левашова Н.Т., Волкова Е.М., Рыжова М.С., Мангура П.А. Влияние пространственной неоднородности растительного покрова и рельефа на вертикальные потоки СО2 в приземном слое атмосферы // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2017. Т. 53, № 5. С. 612–623.
15. Бурман Э.А. Местные ветры. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 341 с.
16. Acevedo O.C., Osvaldo Moraes O.L.L., Degrazia G.A., Fitzjarrald D.R., Manzi A.O., Campos J.G. Is friction velocity the most appropriate scale for correcting nocturnal carbon dioxide fluxes? // Agric. For. Meteorol. 2009. V. 149, N 1. P. 1–10. DOI: 10.1016/j.agrformet.2008.06.00.
17. Parazoo N., Carroll D., Abshire J.B., Bar-On Y.M., Birdsey R.A., Bloom A.A., Bowman K.W., Braghiere R.K., Bruhwiler L.M., Byrne B., Chatterjee A., Crisp D., Duncanson L., Feldman A.F., Fox A.M., Frankenberg C., Gay B.A., Hopkins F., Hoffman F.M., Holmquist J.R., Hutyra L.R., Keller M., Koven C.D., Laughner J.L., Liu J., Lovenduski N.S., Macbean N, McKinley G.A., McNicol G., Menemenlis D., Michalak A.M., Miller C.E., Nesser H., Oda T., Ordway E.M., Ott L.E., Paustian K., Pierrat Z.A., Poulter B., Reed S.C., Schime D.S., Serbin S.P., Saatchi S.S., Suto H., Windham-Myers L., Wunch D.A. U.S. scientific community vision for sustained earth observations of greenhouse gases to support local to global action // AGU Adv. 2025. V. 6, N 6. AV001914. DOI: 10.1029/2025AV001914.
18. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Козлов А.В., Марченко О.О. Исследование мезомасштабных (b и g) особенностей распределения газового состава воздуха в районе г. Томска // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 07. С. 529–540. DOI: 10.15372/AOO20250704. Arshinov M.Yu., Belan B.D., Belan S.B., Davydov D.K., Kozlov A.V., Marchenko O.O. Mesoscale (b and g) inhomogeneities of atmospheric composition over Tomsk // Atmos. Ocean. Opt. 2025. V. 38, N 6. P. 704–715.
19. Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Белан С.Б., Давыдов Д.К., Марченко О.О., Фофонов А.В. Исследование мезомасштабных (a) особенностей распределения парниковых газов на территории Западной Сибири // Оптика атмосф. и океана. 2026. Т. 39, № 8. С. 671–681.
20. Gatti L.V., Basso L.S., Miller J.B., Gloor M., Gatti Domingues L., Cassol H.L. Amazonia as a carbon source linked to deforestation and climate change // Nature. 2021. V. 595, N 7867. P. 388–393. DOI: 10.1038/s41586-021-03629-6.
21. Carroll D., Parazoo N.C., Lovenduski N.S., Keller M., Schimel D.S., Bloom A.A. Observing system needs for understanding carbon–climate feedbacks // Environ. Res. Lett. 2025. V. 20, N 11. P. 111002. DOI: 10.1088/1748-9326/ae0ae8.
22. Belan B.D., Ancellet G., Andreeva I.S., Antokhin P.N., Arshinova V.G., Arshinov M.Y., Balin Y.S., Barsuk V.E., Belan S.B., Chernov D.G., Davydov D.K., Fofonov A.V., Ivlev G.A., Kotel'nikov S.N., Kozlov A.S., Kozlov A.V., Law K., Mikhal'chishin A.V., Moseikin I.A., Nasonov S.V., Nédélec P., Okhlopkova O.V., Ol'kin S.E., Panchenko M.V., Paris J.-D., Penner I.E., Ptashnik I.V., Rasskazchikova T.M., Reznikova I.K., Romanovskii O.A., Safatov A.S., Savkin D.E., Simonenkov D.V., Sklyadneva T.K., Tolmachev G.N., Yakovlev S.V., Zenkova P.N. Integrated airborne investigation of the air composition over the Russian sector of the Arctic // Atmos. Meas. Tech. 2022. V. 15, N 13. P. 3941–3967. DOI: 10.5194/amt-15-3941-2022.
23. Богаткин О.Г. Авиационная метеорология. СПб.: РГГМУ, 2005. 328 с.
24. Белан Б.Д. Озон в тропосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2010. 488 с.
25. Белан Б.Д. Динамика слоя перемешивания по аэрозольным данным // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 8. С. 1045–1054.