Определяются степень и характер воздействия Норильского промышленного узла на состояние воз-
душного бассейна региона. Задача решалась с помощью самолета-лаборатории Ан-30 «Оптик-Э». Оказа-
лось, что в городской колонке примеси выносятся в основном в газообразном виде, так как аэрозольная
фракция оседает в виде грубодисперсных частиц в непосредственной близи от источника. Распространяются
они на значительные расстояния под слоем инверсии. В период эксперимента – в слое 300–400 м. В ходе
самолетного эксперимента, впервые за 15-летний период проведения подобных исследований, удалось за-
фиксировать момент перехода газ – частица в шлейфе выбросов промышленного центра. Этот процесс на-
чался через 6 ч после поступления примесей в атмосферу и происходил на расстоянии 50 км от момента на-
чала конденсации. Основным газом-предшественником являлся сернистый ангидрид. Выполненные оценки
показали, что осаждение образовавшихся в шлейфе сульфатов может достигать величины 281 т/(км2 ⋅ год)
в районе, где этот процесс осуществляется.
M.Yu. Arshinov, B.D. Belan, D.K. Davydov, G.A. Ivlev, V.A. Pirogov, T.M. Rasskazchikova,
D.V. Simonenkov, G.N. Tolmachev, A.V. Fofonov. Experimental investigation of pollution transformation
in industrial plumes.
The aim of this work was to determine the extent and character of the influence of the Norilsk industrial
center on the regional air basin. This problem was solved with the aid of the Optik-E flying laboratory (An-30
aircraft). It turned out that in the urban column the pollutants are mostly transported in the gaseous form,
because the aerosol fraction deposits in the form of coarse particles just near the source. Gaseous pollutants
spread to significant distances under the inversion layer (in the 300–400 m layer during the experiment).
During the airborne experiment, we succeeded, for the first time for 15 years, in observing the gas-to-particle
transition in the plume emitted by an industrial center. This process started 6 hours after the pollutants were
emitted into the atmosphere and proceeded at the distance of 50 km from the point where the condensation
began. Sulfurous anhydride was the main precursor gas. The estimates have shown that the deposition of
sulfates formed in the plume can achieve 281 t/km2 in the region, where this process proceeds.
Представлены результаты вейвлетного и гармонического анализа массива экспериментальных данных
о концентрации аэрозолей суммарного белка и жизнеспособных микроорганизмов в тропосфере юга Западной Сибири, полученных за 1999–2003 гг. Вейвлет-анализ данных показал, что вариации концентрации
биоаэрозолей в тропосфере в основном определяются характерными сезонными процессами с периодами:
12; 6; 4 и 8–9 мес. Сезонные вариации определяют около 80% общей дисперсии вариаций концентрации
суммарного белка, а амплитуды вариаций концентрации жизнеспособных микроорганизмов малы по сравнению с постоянной составляющей для любой высоты наблюдений.
A.I. Borodulin, A.S. Safatov, A.A. Jarygin, O.G. Khutorova, B.D. Belan, M.V. Panchenko. Periodic
structure of bioaerosol concentration fields in troposphere of the South of Western Siberia.
The work presents the results of wavelet and harmonic analyses of an array of experimental data on the
concentrations of total protein and live microorganism aerosols in troposphere of the South of Western Siberia
obtained in 1999–2003. Wavelet analysis has shown that typical seasonal processes with the periods of 12; 6; 4
and 8–9 months mainly determine variations in bioaerosol concentration in troposphere. Seasonal variations
determine about 80% of the total dispersion of variations in total protein concentration, and the amplitudes of
variations in live microorganism concentration are too small as compared with the constant component for any
altitude of observations.
В.В. Зуев, Б.Д. Белан, Н.Е. Зуева, Г. Инойе, Т. Мачида
Приведены результаты семилетнего ежемесячного мониторинга концентраций СО2 на высотах 0,5; 1; 1,5;
2; 3; 4; 5,5 и 7 км, проводимого во время полетов самолета-лаборатории «Оптик-Э» ИОА СО РАН с 1997 г.
Результаты показывают неуклонный рост из года в год содержания СО2 в атмосфере Сибирского региона,
несмотря на то что интенсивность индустриальных выбросов в этот период не была высокой. Ежегодные ко-
лебания содержания СО2 с минимальными значениями летом происходят за счет изменения активности фото-
синтеза с максимумом в летний период.
Проведено сравнение ежегодных изменений общего содержания озона для региона самолетных измере-
ний за июнь–июль с соответствующими по времени концентрациями СО2 на всех высотах. Максимальная
корреляция индексов СО2 и ОСО в эти месяцы найдена для высоты измерений 1,5 км. Она составляет –94%,
что говорит о сильной зависимости фотосинтетического стока СО2 в темнохвойных лесах Сибири от коле-
баний ОСО, управляющих уровнем УФ-В-радиации.
V.V. Zuev, B.D. Belan, N.E. Zueva, G. Inoue, T. Machida. Interrelation between carbon dioxide sink
from the atmosphere over boreal forests of Siberia and variations of ozonosphere.
We present the results of seven-year monthly monitoring of СО2 concentrations at heights 0.5; 1; 1.5; 2;
3; 4; 5.5 and 7 km, performed during flights of airborne laboratory Optik-E of IAO SB RAS since 1997. The
results show the steady growth of СО2 content in the atmosphere of Siberian region from year to year despite
the fact that the intensity of industrial emissions was not high in this period. The annual variations of СО2
content with minimum values in summer are associated with changes of activity of photosynthesis, peaking in
summer period.
We compared annual variations of total ozone (TO) for the region of aircraft measurements for two
summer months June–July against coincident СО2 concentrations at all altitudes. Correlation between СО2 and
TО indices in these months is found to be highest for the measurement altitude of 1.5 km. It reaches 94%, indi-
cating that the photosynthetic sink of СО2 in dark coniferous forests of Siberia strongly depends on TО varia-
tions controlling the level of UV-B radiation.
Приводятся данные измерений альбедо подстилающей поверхности пиранометрами, установленными
на самолете-лаборатории, в районе Новосибирска и его окрестностей. Показано, что альбедо лесного массива в зимний период изменяется от 6 до 30%, а в летний период составляет в среднем 8%. Межгодовые вариации абсолютных значений лесного массива в весенне-летний период составляют 5–11%, а зимой от 10 до
30%. В сезонном ходе альбедо Обского водохранилища максимум наблюдается в январе, а минимум – летом (6–8%).
B.D. Belan, Т.К. Sklyadneva. Albedo of some types of the surface in Western Siberia.
The data of albedo measurements by airborne pyranometers in Novosibirsk and its outskirts are presented.
It is shown that in winter the albedo of a forest varies from 6 to 30%, while in summer it averages 8%. The in-
terannual variations of the forest albedo are 5–11% in spring-summer and 10–30% in winter. In the seasonal
behavior of the albedo of the Ob Reservoir, the maximum was observed in January, while the minimum took
place in summer (6–8%).
Делается попытка выделения вклада города в изменение термодинамических характеристик воздуха.
Для этого используются два полигона, расположенных с наветренной и подветренной сторон г. Томска.
На полигонах установлены две мачты, на которых размещены два идентичных комплекса, позволяющих
измерять температуру и влажность воздуха, скорость и направление ветра на четырех высотах: 10, 20, 30
и 40 м. Оба комплекса работают синхронно с июля 2004 г. Приводятся предварительные данные монито-
ринга, показывающие масштабы г. Томска как острова тепла.
V.V. Antonovich, B.D. Belan, A.V. Kozlov, D.A. Pestunov, A.V. Fofonov. Separation of the city
contribution to variation of thermodynamic characteristics of the air for Tomsk as an example.
In this paper, an attempt is undertaken to separate the city contribution to variation of thermodynamic
characteristics of the air, using two sites situated on the windward and leeward sides of Tomsk. At the sites,
two masts are installed, each carrying identical systems for measurements of the air humidity and temperature,
wind speed and direction at four heights: 10, 20, 30, and 40 m. The both systems have been operated synchronously since July 2004. Tentative monitoring data, indicating the scale of Tomsk as a heat island, are presented.
Представлен анализ высотных профилей концентрации аэрозолей суммарного белка и жизнеспособных
микроорганизмов, полученных в результате обработки данных наблюдений за концентрациями тропосфер-
ных биоаэрозолей в 1999–2003 гг. Выполнены расчеты по моделированию возможных путей попадания ис-
следуемых субстанций в район наблюдений, подтверждающие тот факт, что высотные профили концентра-
ций представляют собой уникальные отпечатки состояния атмосферы Северного полушария, в которых от-
ражена информация об источниках биоаэрозолей и о процессах их трансформации в атмосфере.
A.I. Borodulin, A.S. Safatov, B.D. Belan, M.V. Panchenko, V.V. Penenko, E.A. Tsvetova. The verti-
cal profiles of bioaerosol concentration in the troposphere of Southwestern Siberia
The vertical profiles of the concentrations of aerosols of total protein and culturable microorganisms are
presented. The results were obtained using the procedure of averaging of the data array on the concentration of
atmospheric bioaerosols collected by the airplane probing of the troposphere of Southwestern Siberia in 1999–
2003. It is shown that the vertical profiles of bioaerosol concentration present a unique footprints of the state
of the atmosphere of the northern hemisphere, which reflect the information about the sources of bioaerosols
and the processes of their transformation in the atmosphere.
Представлена информация о междисциплинарном проекте СО РАН «Экологические проблемы городов
Сибири», цель которого состоит в проведении междисциплинарных научных исследований по решению
фундаментальных вопросов, выясняющих, как города изменяют гидротермодинамические свойства и состав
атмосферы и каким образом эти изменения могут влиять на качество жизни, здоровье населения и качество
окружающей среды. Кратко описаны мотивация исследований и итоги двух этапов работ.
B.D. Belan, V.V. Penenko, A.Yu. Kharitonov. SB RAS Interdisciplinary Project «Ecological Problems
of Siberian Cities».
The SB RAS Interdisciplinary Project «Ecological Problems of Siberian Cities» is presented. It concerns
the multidisciplinary research on fundamental aspects of understanding how cities transform hydrodynamics and
the composition of the atmosphere and how these transformations influence the human life, health, and envi-
ronmental quality. The reasons and first stage results of the research are briefly described.
Представлен обзор синоптических процессов, наблюдавшихся в районе г. Томска в период с 1993 по
2004 г. Он составлен на основании ранее предложенной авторами классификации атмосферных процессов,
которая включает в себя несколько уровней. Самый нижний, наиболее детальный из них, позволяет иссле-
довать геофизические процессы не только в основных синоптических объектах, циклонах, антициклонах,
фронтах, но и внутри каждого из них.
B.D. Belan, T.M. Rasskazchikova, T.K. Sklyadneva. Synoptical pattern of Tomsk city in 1993–2004.
A review of synoptical process observed near Tomsk city in 1993–2004 is presented, based on a several-
level classification of atmospheric processes, earlier proposed by the authors. The lowest and most elaborated
level allows one to study geophysical processes not only of the principal synoptical objects: cyclones, anticyclones, fronts, but inside each of them as well.
Продолжает цикл исследований, выполняемых авторами по междисциплинарному проекту СО РАН
«Экология промышленных городов Сибири». В первой части приводилась сравнительная характеристика
состава воздуха ряда городов Сибири в зимний период. Во второй части рассматривается сезонная динамика химического состава аэрозоля в Новосибирске. В ходе исследования выявлены особенности формирования аэрозоля в городе за счет как природных, так и антропогенных источников.
B.D. Belan, G.A. Ivlev, T.M. Rasskazchikova, D.V. Simonenkov, A.V. Fofonov. Studies of atmospheric
aerosol chemical composition in Siberian cities. P. 2. Microscale and chemical variability of ground aerosol
in Novosibirsk city.
This work continues the investigation cycle of the authors conducted in the framework of the Interdisci-
plinary Project «Ecologic problems of Siberian cities». The first part included a comparison of air compositions
in some Siberian cities in winter period. The second part is devoted to seasonal dynamics of the aerosol chemi-
cal composition in Novosibirsk city only. In the course of investigations, some peculiarities of aerosol formation
in the city due to natural and anthropogenic sources were clarified.
The State Research Center ofVirology and Biotechnology “Vector” and the Institute ofOptics SB RAS are
performing systematic study of tropospheric bioaerosols in the South of Western Siberia. The work summarizes
the results ofanalysis ofsome physical characteristics ofthe data array on bioaerosol concentration obtained with
an airplane laboratory at the altitudes of0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5.5 and 7 km. The flights were performed during the
last 10 days ofeach month in 1999–2003. It was shown that the concentration oftotal protein aerosols obeyed
the laws ofcontinual statistics, and the concentration ofculturable microorganism aerosols obeyed the laws of
discrete statistics. The analysis ofcorrelation coefficients and cross correlation ofbioaerosol concentration fields
was performed. Wavelet analysis ofthe data showed that variations oftropospheric bioaerosol concentration were
mainly determined by typical seasonal processes with periods of12, 6, 4 and 8–9 months. Seasonal variations
cause approximately 80% ofthe total dispersion ofvariations oftotal protein concentration, and the amplitudes of
variations ofculturable microorganism concentration are small as compared with the constant component. Harmonic
analysis of bioaerosol concentration fields was performed. Harmonics that are significant in wavelet spectra for all
time series were taken for the approximation of the series. It was revealed that four-month periodicity was internal
and was caused by a wave spreading from above with a vertical rate of about 4 km/month.
2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Bioaerosols; Troposphere; Total protein; Culturable microorganisms; Concentration fields
The Research Institute of Aerobiology of the State
Research Center of Virology and Biotechnology “Vec-
tor” and the Institute of Atmosphere Optics of the Sibe-
rian Division, Russian Academy of Sciences have been
systematically monitoring tropospheric biogenic aero-
sols (bioaerosols) in the southern region of Western
Siberia since December 1998. Samples of atmospheric
air are taken at altitudes of 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5.5, and
7 km using a plane–laboratory Optik-E during one day
in the last third of every month to determine the total
protein content and the amount of viable microorgan-
isms. The research methods and summarized results of
the studies are described in detail elsewhere [1, 2].
Workers of the RIA SRC VB “Vektor” and the Insti- tute of Atmospheric Optics are carrying out systematic monitoring of tropospheric bioareosols in southern West Siberia. Since 1999, atmospheric air has been sampled in one of the days of the last decade of every month at a site with coordinates 54 ° 23 ′ N and 82 ° 09 ′ E at eight altitude h levels (0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4, 5.5, and 7 km) using the flying laboratory Optik-E . The samples are then used to determine the total contents of protein and viable microorganisms. Methodological aspects and summarized results can be found in [1].
Открыть (0.5 Mb)