The role of Siberia is of great importance to understand the climate change due to it covers about 10% of Earth’s
land surface. It extends longitudinally and latitudinally for several thousands of kilometres, so its ecosystems are
represented by steppes, different types of forest, wetlands, tundra and arctic deserts. In spite of this importance,
precise and integrative observational data on the composition of Siberian air shed is still lacking. One of the goals
of the YAK-AEROSIB Project is to fill up this gap.
Geophysical Research Abstracts
Vol. 15, EGU2013-4244, 2013
EGU General Assembly 2013
П.Н. Антохин, М.Ю. Аршинов, В.Г. Аршинова, Б.Д. Белан,
Д.К. Давыдов, Т.М. Рассказчикова, А.В. Фофонов , G. Inoue,
T. Machida, K. Shimoyama, Ш. Максютов
По данным созданной на территории Западной Сибири сети постов мониторинга парниковых газов
анализируется распределение диоксида углерода при прохождении фронтальных разделов. Для исключения
влияния метеорологических величин все исходные данные предварительно приведены к нормальным усло-
виям. Выявлено, что на территории Западной Сибири при прохождении фронтов в холодный период года
концентрация углекислого газа увеличивается в тылу холодного фронта и уменьшается за линией теплого.
В теплый период года, в связи с усилением жизнедеятельности растительности, которая является в этот пе-
риод как источником, так и стоком для углекислого газа, распределение его в зоне фронтов становится про-
тивоположным наблюдаемому в холодный период. В переходные периоды в зоне фронтов возможны как
летний, так и зимний вариант распределения СО2, что зависит от предыстории приходящей в регион воз-
душной массы.
We consider two possible mechanisms of stratospheric control of the ozone concentration and
dynamics in the troposphere. The first mechanism is implemented through the totallozoneecaused modulaa
tion of the ultraviolet radiative flux, incoming to the troposphere and initiating therein the photochemical
processes. The second mechanism acts through direct transport of stratospheric ozone, which will “trigger”
the photolysis and initiate these same processes of ozone generation, but now in the troposphere. Both of
these mechanisms of stratospheric ozone control of the nearrground ozone concentration are shown to be
apparent near Tomsk. It is noteworthy that the control via ultraviolet flux determines the amplitude modulaa
tion, and the transport from the stratosphere to the troposphere drives the temporal modulation.
We consider two possible mechanisms of stratospheric control over the ozone concentration and
dynamics in the troposphere. The first mechanism is implemented through the totallozoneecaused modulaa
tion of the ultraviolet radiative flux, incoming to the troposphere and initiating therein the photochemical
processes. The second mechanism acts through direct transport of stratospheric ozone, which will “trigger”
the photolysis and initiate these same processes of ozone generation, but now in the troposphere. Both of
these mechanisms of stratospheric ozone control over the nearrground ozone concentration are shown to be
apparent near Tomsk. It is noteworthy that control via ultraviolet flux determines the amplitude modulation,
and the transport from the stratosphere to the troposphere drives the temporal modulation.
Общее содержание озона (ОСО) играет существенную роль в понимании процессов, происходящих в ат-
мосфере и изменениях климата. В весенний период в марте–апреле 2011 г. в г. Томске (56,5° с.ш., 85,1° в.д.)
зарегистрированы аномальные потери ОСО. По сравнению с многолетними средними значениями озона по-
нижение ОСО достигало 30–35%. На основе анализа данных измерений наземного спектрофотометра Brewer
MKIV S/N 049, спутниковых и балонных данных зондирования атмосферы в г. Салехарде (66,5° с.ш.,
66,7° в.д.) проведен анализ наблюдавшихся аномально низких значений ОСО. Анализ температурных дан-
ных нижней стратосферы свидетельствует о том, что наблюдавшаяся отрицательная аномалия общего со-
держания озона в марте–апреле 2011 г. над северными территориями России связана с перемещением воз-
душных масс с аномально низкими значениями озона в полярной стратосфере, переносом и смещением цир-
кумполярного вихря из Арктики в умеренные широты Западной и Центральной Сибири.
Ключевые слова: атмосфера, общее содержание озона, спектрофотометр, полярный вихрь, аномалия;
atmosphere, total ozone, spectrophotometer, polar vortex, anomaly.
М.Ю. Аршинов, Б.Д. Белан, Д.К. Давыдов, Т.К. Скляднева,
А.В. Фофонов, T. Machida, M. Sasakawa
Представлены результаты анализа пространственно-временной изменчивости суммарной солнечной ра-
диации на территории Западной Сибири. Показано, что на юге и юго-востоке Западной Сибири отмечена
тенденция отрицательного тренда приходящей солнечной радиации. На юге Западной Сибири максимальное
поступление суммарной радиации зарегистрировано в июне–июле в зависимости от года измерений, а на
севере – в июле. Минимальные вариации месячных сумм суммарной радиации наблюдаются в летний пери-
од (2–15%).
Ключевые слова: солнечная радиация, мониторинг, Западная Сибирь; solar radiation, monitoring,
Western Siberia.
По результатам самолетного зондирования рассматривается динамика вертикального распределения озо-
на в пограничном слое атмосферы. Измерения производились с борта самолета Ан-2. В течение 2011–2012 гг.
в характерные сезоны года (зима, весна, лето) проведено 6 самолетных зондирований вертикального рас-
пределения озона в пограничном слое атмосфере над постом Березоречка Томской области. Показано, что
в период активной фотохимической генерации озона в пограничном слое атмосферы наблюдается заметный
суточный ход, который определяется его образованием in situ. При этом в период активного турбулентного об-
мена в верхней части пограничного слоя наблюдаются нисходящий поток за счет вовлечения озона из свобод-
ной атмосферы, в нижней его части – выраженный восходящий поток, который обусловлен генерацией
озона из газов-предшественников.
Проведено сравнение вертикальных профилей концентрации О3, СО, СО2 и СН4, измеренных с помощью
самолета-лаборатории Ту-134 «Оптик» (СМЛ) и восстановленных по данным прибора IASI, установленного
на борту метеорологического спутника Европейского космического агентства (MetOp). Показано, что абсо-
лютные различия концентраций озона, полученных на СМЛ и MetOp, могут изменяться от 3 до 18 млрд–1
на высоте 0,5 км и от –8 до –38 млрд–1 на 7 км. Относительные разности находятся в диапазоне 8 … 30% на
уровне 0,5 км и –12 … 88% на уровне 7 км. Для профилей СО абсолютные различия концентрации СО могут
изменяться от 32 до 103 млрд–1 на высоте 0,5 км и от –18 до 23 млрд–1 на высоте 3 км. Относительные раз-
ности находятся в диапазоне –4 … 48% на уровне 0,5 км и –8 … 20% на уровне 7 км. Максимальная разность
всех профилей концентрации метана достигает в пограничном слое 150 млрд–1, а минимальная –10 млрд–1.
Средняя относительная разность изменяется от 2,8 до –0,5%. Максимальная – по всем полетам находится
в диапазоне от 7,8 до 1,2%, минимальная – от –0,4 до –3,4%. Средняя разность СО2 – в коридоре ±1,5 млн–1,
в то время как индивидуальные профили несопоставимы. Максимальные и минимальные разности по всем
полетам дают бульшую величину, а именно в пограничном слое атмосферы 10 и –12 млн–1 соответственно.
Максимальные и минимальные относительные отклонения по всем полетам составляют 2,3 и –3,3% в по-
граничном слое соответственно. Выше пограничного слоя относительные отклонения уменьшаются до ±1,0%.
Представлены результаты многолетних наблюдений солнечной УФ–B- и общей радиации в г. Томске
(56,5 с.ш., 85,1 в.д.) в 2003–2012 гг. Общая солнечная радиация измерялась пиранометром Янишевского
М-115М, УФ–B-радиация – пиранометром UVB-1. Для наблюдений ОСО и спектральных измерений ин-
тенсивности УФ-радиации применялся спектрофотометр Brewer MKIV S/N 049. Проведено обсуждение ре-
зультатов измерений солнечной радиации и ОСО в период появления и развития отрицательной озоновой
аномалии весной 2011 г. Результаты спектральных измерений УФ–B-, УФ–А-радиации и ОСО, получен-
ные в период озоновой аномалии 2011 г., сравнены с данными наблюдений в аналогичный период 2010 г.
Данные 2010 г. по ОСО и УФ-радиации были взяты как наиболее близкие к средним многолетним значе-
ниям в г. Томске для сравниваемых дней. В 2011 г. в рассматриваемый период превышение значений су-
точной дозы УФ–B-радиации достигало 40%, а эритемной радиации 36%. Показано, что основной вклад
в увеличение уровня приземной УФ-радиации внесло значительное понижение ОСО относительно много-
летней нормы. Также выявлено, что для отдельных областей спектра 290–325 нм влияние таких факторов,
как облачность и альбедо подстилающей поверхности, могло частично или полностью компенсировать воз-
можный рост УФ-радиации, вызванный значительным падением ОСО.
С использованием длинных рядов наблюдений, полученных на TOR-станции в Томском академгород-
ке, разработана эмпирическая модель прогноза среднесуточной концентрации озона на основе многослойной
нейронной сети. Проведено сравнение с моделями, основанными на множественной линейной регрессии
и авторегрессии. Из всех методов нейросетевой подход оказался наиболее удачным. Он позволяет описать до
70% общей дисперсии среднего значения и до 50% дисперсии среднеквадратического отклонения. При этом
величина среднеквадратической ошибки прогноза не превышает инструментальной погрешности измерений.
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: ATMOSPHERES 2013 №118
M. Sasakawa, T. Machida, N. Tsuda, M. Arshinov, D. Davydov, A. Fofonov, O. Krasnov
In situ measurements of the vertical distribution of carbon dioxide (CO2) carried out
with a light aircraft over a tower site (Berezorechka; 56°08′45″N, 84°19′49″E) in the taiga
region of West Siberia from October 2001 to March 2012 document the detailed seasonal
and vertical variation of CO2 concentrations during daytime. The variation appears to be
controlled mainly by the CO2 flux from taiga ecosystems and the height of the planetary
boundary layer (PBL). We calculated average CO2 concentrations in the PBL and the lower
free troposphere (LFT), both of which show clear seasonal cycles and an increasing
long-term trend. Seasonal amplitude in the PBL had a larger value (29 ppm) than that in the
LFT (14 ppm), demonstrating strong CO2 source-sink forcing by the taiga ecosystems.
Mean CO2 concentrations during 13:00–17:00 local standard time observed at the four
levels of the tower (5, 20, 40, and 80 m) showed lower CO2 concentrations than that
observed in the PBL by aircraft during June–August (growing season). This negative bias
decreased with increasing inlet height such that the minimum difference appeared at the
80-m inlet (А2.4 ± 0.8 ppm). No such bias was observed during other months (dormant season).
The daytime CO2 flux, based on multiple vertical profiles obtained on a single day, ranged
from А36.4 to 3.8 μmol mА2 sА1 during July–September. There was a clear difference in the
fluxes between the morning and afternoon, suggesting that these data should be considered
examples of fluxes during several daytime hours from the West Siberian taiga.
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: ATMOSPHERES, VOL. 118, 1–10, doi:10.1002/jgrd.50755, 2013
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: ATMOSPHERES 2013 №118
T. Saeki, S. Maksyutov, M. Sasakawa, T. Machida, M. Arshinov, P. Tans, T. J. Conway, M. Saito, V. Valsala, T. Oda, R. J. Andres, D. Belikov
Being one of the largest carbon reservoirs in the world, the Siberian carbon
sink however remains poorly understood due to the limited numbers of observation.
We present the first results of atmospheric CO2 inversions utilizing measurements from
a Siberian tower network (Japan-Russia Siberian Tall Tower Inland Observation
Network; JR-STATION) and four aircraft sites, in addition to surface background flask
measurements by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Our inversion with only the NOAA data yielded a boreal Eurasian CO2 flux of
А0.56 Ж 0.79 GtC yrА1, whereas we obtained a weaker uptake of А0.35 Ж 0.61 GtC yrА1
when the Siberian data were also included. This difference is mainly explained by a
weakened summer uptake, especially in East Siberia. We also found the inclusion of the
Siberian data had significant impacts on inversion results over northeastern Europe as well
as boreal Eurasia. The inversion with the Siberian data reduced the regional uncertainty
by 22% on average in boreal Eurasia, and further uncertainty reductions up to 80% were
found in eastern and western Siberia. Larger interannual variability was clearly seen in
the inversion which includes the Siberia data than the inversion without the Siberia data.
In the inversion with NOAA plus Siberia data, east Siberia showed a larger interannual
variability than that in west and central Siberia. Finally, we conducted forward simulations
using estimated fluxes and confirmed that the fit to independent measurements over central
Siberia, which were not included in inversions, was greatly improved.
JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH: ATMOSPHERES, VOL. 118, 1–23, doi:10.1002/jgrd.50127, 2013
Открыть (0.1 Mb)