I.B. Konovalov, D.A. Lvova, Matthias Beekmann, Hiren Jethva, E.F. Mikhailov,
Jean-Daniel Paris, B.D. Belan, V.S. Kozlov, Philippe Ciais, Meinrat O. Andreae
Black carbon (BC) emissions from open biomass
burning (BB) are known to have a considerable impact on
the radiative budget of the atmosphere at both global and
regional scales; however, these emissions are poorly con-
strained in models by atmospheric observations, especially
in remote regions. Here, we investigate the feasibility of
constraining BC emissions from BB using satellite observa-
tions of the aerosol absorption optical depth (AAOD) and
the aerosol extinction optical depth (AOD) retrieved from
OMI (Ozone Monitoring Instrument) and MODIS (Moder-
ate Resolution Imaging Spectroradiometer) measurements,
respectively. We consider the case of Siberian BB BC emis-
sions, which have the strong potential to impact the Arc-
tic climate system. Using aerosol remote sensing data col-
lected at Siberian sites of the AErosol RObotic NETwork
(AERONET) along with the results of the fourth Fire Lab at
Missoula Experiment (FLAME-4), we establish an empirical
parameterization relating the ratio of the elemental carbon
(EC) and organic carbon (OC) contents in BB aerosol to the
ratio of AAOD and AOD at the wavelengths of the satellite
observations. Applying this parameterization to the BC and
OC column amounts simulated using the CHIMERE chem-
istry transport model, we optimize the parameters of the BB
emission model based on MODIS measurements of the fire
radiative power (FRP); we then obtain top-down optimized
estimates of the total monthly BB BC amounts emitted from
intense Siberian fires that occurred from May to Septem-
ber 2012. The top-down estimates are compared to the cor-
responding values obtained using the Global Fire Emis-
sions Database (GFED4) and the Fire Emission Inventory–
northern Eurasia (FEI-NE). Our simulations using the op-
timized BB aerosol emissions are verified against AAOD
and AOD data that were withheld from the estimation pro-
cedure. The simulations are further evaluated against in situ
EC and OC measurements at the Zotino Tall Tower Obser-
vatory (ZOTTO) and also against aircraft aerosol measure-
ment data collected in the framework of the Airborne Ex-
tensive Regional Observations in SIBeria (YAK-AEROSIB)
experiments. We conclude that our BC and OC emission es-
timates, considered with their confidence intervals, are con-
sistent with the ensemble of the measurement data analyzed
in this study. Siberian fires are found to emit 0.41 ± 0.14 Tg
of BC over the whole 5-month period considered; this esti-
mate is a factor of 2 larger and a factor of 1.5 smaller than
the corresponding estimates based on the GFED4 (0.20 Tg)
and FEI-NE (0.61 Tg) data, respectively. Our estimates of
monthly BC emissions are also found to be larger than the
BC amounts calculated using the GFED4 data and smaller
than those calculated using the FEI-NE data for any of
the 5 months. Particularly large positive differences of our
monthly BC emission estimates with respect to the GFED4
data are found in May and September. This finding indi-
cates that the GFED4 database is likely to strongly underesti-
mate BC emissions from agricultural burns and grass fires in
Siberia. All of these differences have important implications
for climate change in the Arctic, as it is found that about a
quarter of the huge BB BC mass emitted in Siberia during
the fire season of 2012 was transported across the polar cir-
cle into the Arctic. Overall, the results of our analysis indi-
cate that a combination of the available satellite observations
of AAOD and AOD can provide the necessary constraints on
BB BC emissions.
Ekaterina Ezhova, Ilona Ylivinkka, Joel Kuusk, Kaupo Komsaare, Marko Vana, Alisa Krasnova, Steffen Noe,
Mikhail Arshinov, Boris Belan, Sung-Bin Park, Jošt Valentin Lavricˇ, Martin Heimann,, Tuukka Petдjд,
Timo Vesala,, Ivan Mammarella, Pasi Kolari, Jaana Bдck, Ьllar Rannik, Veli-Matti Kerminen, and
Markku Kulmala
The effect of aerosol loading on solar radiation and
the subsequent effect on photosynthesis is a relevant question
for estimating climate feedback mechanisms. This effect is
quantified in the present study using ground-based measure-
ments from five remote sites in boreal and hemiboreal (conif-
erous and mixed) forests of Eurasia. The diffuse fraction of
global radiation associated with the direct effect of aerosols,
i.e. excluding the effect of clouds, increases with an increase
in the aerosol loading. The increase in the diffuse fraction
of global radiation from approximately 0.11 on days char-
acterized by low aerosol loading to 0.2–0.27 on days with
relatively high aerosol loading leads to an increase in gross
primary production (GPP) between 6 % and 14 % at all sites.
The largest increase in GPP (relative to days with low aerosol
loading) is observed for two types of ecosystems: a conifer-
ous forest at high latitudes and a mixed forest at the mid-
dle latitudes. For the former ecosystem the change in GPP
due to the relatively large increase in the diffuse radiation is
compensated for by the moderate increase in the light use
efficiency. For the latter ecosystem, the increase in the dif-
fuse radiation is smaller for the same aerosol loading, but the
smaller change in GPP due to this relationship between ra-
diation and aerosol loading is compensated for by the higher
increase in the light use efficiency. The dependence of GPP
on the diffuse fraction of solar radiation has a weakly pro-
nounced maximum related to clouds.
Filippo Xausa, Pauli Paasonen, Risto Makkonen, Mikhail Arshinov, Aijun Ding, Hugo Denier Van Der Gon, Veli-Matti Kerminen, Markku Kulmala
Climate models are important tools that are used
for generating climate change projections, in which aerosol–
climate interactions are one of the main sources of uncer-
tainties. In order to quantify aerosol–radiation and aerosol–
cloud interactions, detailed input of anthropogenic aerosol
number emissions is necessary. However, the anthropogenic
aerosol number emissions are usually converted from the cor-
responding mass emissions in pre-compiled emission inven-
tories through a very simplistic method depending uniquely
on chemical composition, particle size and density, which
are defined for a few, very wide main source sectors. In
this work, the anthropogenic particle number emissions con-
verted from the AeroCom mass in the ECHAM-HAM cli-
mate model were replaced with the recently formulated num-
ber emissions from the Greenhouse Gas and Air Pollution
Interactions and Synergies (GAINS) model. In the GAINS
model the emission number size distributions vary, for ex-
ample, with respect to the fuel and technology. Special at-
tention was paid to accumulation mode particles (particle di-
ameter dp > 100 nm) because of (i) their capability of act-
ing as cloud condensation nuclei (CCN), thus forming cloud
droplets and affecting Earth’s radiation budget, and (ii) their
dominant role in forming the coagulation sink and thus lim-
iting the concentration of sub-100 nm particles. In addition,
the estimates of anthropogenic CCN formation, and thus the
forcing from aerosol–climate interactions, are expected to be
affected. Analysis of global particle number concentrations
and size distributions reveals that GAINS implementation in-
creases CCN concentration compared with AeroCom, with
regional enhancement factors reaching values as high as 10.
A comparison between modeled and observed concentrations
shows that the increase in number concentration for accu-
mulation mode particles agrees well with measurements, but
it leads to a consistent underestimation of both nucleation
mode and Aitken mode (dp < 100 nm) particle number con-
centrations. This suggests that revisions are needed in the
new particle formation and growth schemes currently applied
in global modeling frameworks.
Представлен алгоритм решения обратной задачи восстановления вертикального распределения мощности
источника примеси с использованием конечного числа вертикальных профилей ее концентрации. Обратная
задача решалась для модели переноса примеси. Особенностью алгоритма является то, что отсутствующая
информации о временной динамике источника примеси восполняется применением метода, основанного на
регуляризации Тихонова. Параметр регуляризации определяется с помощью решения вспомогательной об-
ратной задачи с параметрическим заданием мощности искомого источника. Разработанный алгоритм протес-
тирован как на синтетических, так и на реальных данных самолетных измерений. В численных эксперимен-
тах с реальными данным восстановлено вертикальное распределение мощности источника озона в погра-
ничном слое атмосферы и нижней тропосфере.
Ключевые слова: образование озона, данные самолетного зондирования, обратная задача поиска источ-
ников, вариационный подход, регуляризация Тихонова; ozone generation, airborne sensing data, inverse source
problem, variational approach, Tikhonov regularization.
The temperature dependence of the atmospheric ozone generation rate was studied based on mea-
surements in a reference area. The type of this dependence is determined by the method based on the com-
parison of variations in the ozone concentration when a hot or cold wave passes above the measurement post.
This approach allowed us to derive for the first time the quantitative, but not qualitative, dependence type.
The coefficients of the expression used depend on both the air temperature and initial ozone concentration.
Thus, at the long-term minimum of the surface ozone concentration (1999) at a temperature of 30°C, its
increase of 5 μg/m3 corresponded to a temperature change of 1°C. At a maximal concentration (2001) and
the same temperature, the increase is almost 25 μg/m3 per 1°C. In the intermediate periods (1997 and 2010),
it was about 14 μg/m3 per 1°C. The analysis shows that the quadratic character of the given dependence is
conditioned by the nonlinear increase in reaction constants and the quadratic increase in hydrocarbon emis-
sions by vegetation with increasing air temperature.
Keywords: atmosphere, dependence, air, ozone, surface air layer, temperature
Data on the vertical distribution of gaseous and aerosol composition of air, measured onboard the
Tu-134 Optic airborne laboratory in October 2014 over the Kara Sea and coastal areas of the Russian Arctic,
are presented. We revealed the specific features of the altitude distributions of CO2 and aerosol over the Kara
Sea as compared to continental conditions. No significant deviations from continental distributions are found
for CH4, CO, and O3.
Проведена верификация результатов численного моделирования распространения антропогенных выбро-
сов Норильской промышленной зоны с помощью модели WRF-CHEM с привлечением данных самолетного
зондирования, выполненного в августе 2004 г. Показано, что выбранная конфигурация модели WRF-CHEM
v3.5.1 адекватно воспроизводит метеорологические параметры, полученные в ходе измерительной кампании
2004 г. Результаты численного моделирования распределения концентраций сернистого ангидрида и озона
и массовой концентрации аэрозоля качественно воспроизводят распределения, восстановленные из данных
самолетного зондирования. Количественные оценки показали, что среднеквадратические ошибки для серни-
стого ангидрида, массовой концентрации аэрозоля PM2,5 и озона, рассчитанные для трех вылетов, составили
23 млрд−1, 2,6 мкг/м3, 9,8 млрд−1 соответственно. Такие расхождения могут быть вызваны некорректностью
определения начальных и граничных условий, неточностями в задании величины антропогенных эмиссий,
ограничениями в используемых аэрозольном и химическом механизмах.
Т.К. Скляднева, Т.М. Рассказчикова, В.Г. Аршинова, М.Ю. Аршинов
Приводятся результаты исследования изменения суммарной солнечной радиации, облачности, продол-
жительности солнечного сияния и приземной температуры воздуха в Томске за период 1996–2016 гг. Пока-
зано, что наблюдаются уменьшение суммарной солнечной радиации, продолжительности солнечного сияния
и, наоборот, увеличение приземной температуры, балла общей и нижней облачности. Прослеживаются тен-
денции увеличения вклада облаков верхнего яруса и уменьшения – облаков среднего яруса.
Качество атмосферного воздуха определяется концентрациями некоторых газовых загрязнителей и мас-
совой концентрацией аэрозольных частиц в различных размерных фракциях. Широкий спектр загрязнителей
атмосферы как в газовой, так и в аэрозольной фазах изучался в июле 2009 г. в районе г. Геленджика одно-
временно в нескольких наземных точках, в акватории бухты и на высотах до 2200 м. Таких комплексных экс-
периментов в изучаемом регионе ранее не проводилось. Для аэрозольных частиц определялись: распределение
по размерам частиц от 3 нм до 32 мкм, элементный состав частиц (23 элемента), концентрации полиарома-
тических углеводородов (14 соединений), ненасыщенных углеводородов, суммарного белка, некоторых био-
токсинов и жизнеспособных микроорганизмов. Построены поля концентраций различных загрязнителей воз-
духа и интегрального индекса загрязнения атмосферы с использованием математической модели распростране-
ния примесей в приземном слое атмосферы и данных о реальных гидрометеорологических условиях в период
проведения экспериментов. Полученные данные позволили оценить присутствие различных загрязнителей
в атмосфере и рассчитать интегральный индекс загрязнения атмосферы в районе г. Геленджика. Среднесуточ-
ные значения измеренных концентраций загрязнителей сравнивались с соответствующими предельно-допусти-
мыми концентрациями. Практически все они оказались меньше предельно-допустимых концентраций; инте-
гральный индекс загрязнения атмосферы в районе г. Геленджика не превосходил единицы. Следовательно, ат-
мосфера города в период проведения экспериментов не содержала загрязнителей в существенных количествах.
Ключевые слова: загрязнения воздуха, качество воздуха, химический состав аэрозоля, биологический
состав аэрозоля, источники аэрозоля, PMx; air pollution, air quality, aerosol chemical composition, aerosol
biological composition, aerosols sources, PMx.
Современной промышленностью выпускается большое количество пленок для сельского хозяйства на
основе полимерных материалов. Наиболее распространены полиэтиленовые пленки, которые модифици-
руют различными добавками, придающими определенные свойства (светостабилизацию, люминесценцию,
теплоудерживание и т.п.). В статье рассмотрены свойства экспериментальных полиэтиленовых пленок с на-
несенными на их поверхность методом магнетронного распыления слоя теплоудерживающих добавок тол-
щиной в несколько микрон (термические пленки) в сравнении с традиционными светостабилизированными
полиэтиленовыми пленками (контроль). Испытанные в условиях эксплуатации в защищенном грунте в ве-
сенне-осенний период 2013 г. пленки показали наличие теплоудерживающего эффекта в сравнении с контро-
лем. При этом область пропускания электромагнитного излучения области фотосинтетически активной ра-
диации (ФАР) составила для них от 62 до 70 %, что соответствует современным требованиям для укрывных
материалов при пропускании ФАР. Экспериментальные пленки также показали снижение пропускания УФ
излучения солнца в сравнении с контролем в 1,5–2 раза. В результате проведенного испытания показано, что
нанесенный слой термической добавки, вследствие инертности полиэтилена и низкой адгезии, смывается
дождевой водой в течение 1–1,5 месяцев эксплуатации. Таким образом, термические свойства утрачиваются,
и в дальнейшем свойства таких пленок становятся аналогичными контрольной пленке. Вместе с тем такие
пленки можно рекомендовать к использованию в регионе с экстремальным земледелием в ранневесенний
или позднеосенний периоды, что позволит снизить энергозатраты при выращивании растений в защищенном грунте.
Models for estimating the average and maximum concentrations of chemically active impurities in
cross sections of their plumes from remote stationary sources are proposed. The models were tested with the
use of aircraft sounding data on the multicomponent contamination of the winter atmosphere in the Norilsk
industrial region. The process of gas–particle active transition observed at a distance of 58–103 km from the
emission source is numerically studied. The average and maximum sulfur oxidation rates in the winter polar
atmosphere are estimated as 0.027–0.034 and 0.055–0.07 h−1, respectively.
The atmospheric air quality is determined by the concentrations of some gaseous pollutants and mass
concentrations of aerosol particles of different sizes. A wide range of atmospheric pollutants in both gaseous and
aerosol phases was studied in the vicinity of Gelendzhik in July 2009, simultaneously at several land sites, in the
water area of the bay, and at altitudes of up to 2200 m. No such complex experiments were carried out in that
region before. The following characteristics of the atmospheric aerosol (3 nm–32 μm in size) were studied: ele-
mental composition of particles (23 chemical elements) and concentrations of polyaromatic hydrocarbons
(14 compounds), unsaturated hydrocarbons, total protein, biotoxins, and culturable microorganisms. The con-
centration fields of different air pollutants and the complex air pollution index were constructed using mathe-
matical models of pollutant propagation and data on the hydrometeorological conditions during the period of
measurements. The sources of aerosols in the region were detected from the study of the chemical composition
of airborne particles. The results allowed us to estimate air pollutants and to calculate the complex air pollution
index for the Gelendzhik area. The daily average concentrations of all the pollutants were compared to the daily
average maximum permissible concentrations. All these concentrations were less than daily average maximum
permissible concentrations. The complex air pollution index did not exceed 1. Hence, the air in the vicinity of
Gelendzhik did not contain any significant pollutants in the period under study.
Keywords: air pollution, air quality, aerosol chemical composition, aerosol biological composition, aerosols
sources, PMx
Исследованы основные моды изменчивости поля осадков над Монголией и югом Восточной Сибири
в июле. Использованы данные об атмосферных осадках архива GPCC с 1979 по 2013 г. Выполнено разложение
межгодовых вариаций поля июльских осадков по естественным ортогональным функциям (ЕОФ) для двух
областей: «большой» (90–120° в.д.; 35–70° с.ш.) и «малой», охватывающей бассейн Селенги (96–110° в.д.;
46–54° с.ш.). Рассчитаны суммарные значения количества осадков, выпадавших в бассейне Селенги в июле.
Согласно полученным оценкам первая и вторая ЕОФ (ЕОФ1 + ЕОФ2) в сумме выбирают 32,3 и 48,9%
общей изменчивости для «большой» и «малой» областей соответственно.
Ключевые слова: атмосферные осадки, дипольные моды, оз. Байкал, р. Селенга, естественные ортого-
нальные функции; precipitation, seesaw modes, Lake Baikal, the Selenga River, empirical orthogonal functions.
На реалистичном сценарии оценки загрязнения атмосферы г. Новосибирска по данным системы мони-
торинга изучена эффективность прямого алгоритма вариационного усвоения данных с квазинезависимым
усвоением данных на отдельных шагах схемы расщепления. Для работы в условиях редкой измерительной
сети предложен алгоритм с минимизацией пространственной производной функции неопределенности
(управления), за счет которой и производится усвоение данных. Это увеличивает гладкость восстановлен-
ных функций неопределенности, что положительно влияет на качество восстановления в рассмотренном
сценарии.
Ключевые слова: усвоение данных, вариационный подход, схема расщепления, «Умный город»; data
assimilation, variational approach, splitting scheme, “smart city”.
Предложены модели оценивания средних и максимальных концентраций химически активных приме-
сей в поперечных сечениях шлейфа их выноса от удаленного стационарного источника. Апробация моделей
проведена на данных самолетного зондирования многокомпонентного загрязнения зимней атмосферы
Норильского промышленного района. Численно исследован процесс активного перехода газ o частица,
наблюдаемый на удалении 58–103 км от источника выбросов. Получены средние и максимальные оценки
скоростей окисления серы в зимней полярной атмосфере, которые составили 0,027–0,034 и 0,055–0,07 ч1
соответственно.
Анализируется динамика послойной изменчивости аэрозольного загрязнения снежного покрова в цирку-
ляционных условиях в зимний период на площадке обсерватории «Фоновая» (Институт оптики атмосферы
им. В.Е. Зуева СО РАН, г. Томск) в низовьях р. Томи. Охарактеризован химический состав снежного по-
крова в пункте наблюдений. Установлено, что в элементном составе аэрозольного вещества, аккумулирован-
ного в снежной толще, устойчиво проявляется типоморфная ассоциация элементов-индикаторов, связанных
с угледобычей. Геохимически обосновывается вывод о сезонном воздействии на аэрозольное поле обсерва-
тории «Фоновая» предприятий угледобывающего комплекса, находящихся к югу от исследуемой территории.
Показано, что выявление удаленных источников аэрозольного загрязнения снежного покрова целесообразно
строить на основе морфометрического анализа рельефа территории и ретроспективной оценки временной
изменчивости показателей, отражающих влияние метеорологических факторов (соотношения дисперсных
фракций приземного аэрозоля, ветрового режима, интенсивности снегопадов), и в контексте особенностей
послойного распределения в снежной толще индикаторных групп типоморфных элементов, характеризующих
конкретные типы предприятий.
We analyze the dynamics of layer-by-layer variations in aerosol contamination of snow cover under
the circulation conditions during winter at the site of the Fonovaya Observatory (V. E. Zuev Institute of
Atmospheric Optics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences) in the Tom-Ob interfluve. The chem-
ical composition of the snow cover at the observation point is characterized. It was found that in the elemental
composition of the aerosol substance accumulated in the snow cover, a typomorphic association of indicator
elements associated with coal mining is consistently manifested. The conclusion is geochemically substanti-
ated that enterprises of the coal-mining industry, located southward of the study region, have a seasonal effect
on the aerosol field of the Fonovaya Observatory. It is shown that the remote sources of aerosol contamina-
tion of the snow cover should be identified through morphometric analysis of the terrain and a retrospective
estimation of temporal variability of the indices, reflecting the effect of meteorological factors (ratios of dis-
persion fractions of near-surface aerosol, wind regime, snowfall intensity) and in the context of specific fea-
tures of the layer-by-layer distribution of indicator groups of typomorphic elements in the snow layer that
characterize the specific types of industrial plants.
Data from aircraft and satellite sensing at the ocean–land boundary in the region of the Kara Sea
in October 2014 are compared, using 11 and 7 profiles, which were synchronously measured over a continen-
tal part and ocean, respectively. It was found that the satellite usually overestimates the CH4 and CO2 con-
centrations in the 0–8-km layer over the continental part of the Arctic region and underestimates them over
the ocean. Over continent, the satellite overestimates the methane concentrations by 28 ppb in the boundary
layer and by much more in the middle (182 ppb) and upper (113 ppb) troposphere. Over ocean, the satellite
measurements are, on average, lower by 37 ppb in the boundary layer, by 73 ppb in the middle troposphere,
and by 71 ppb in the upper troposphere. Over continent, the discrepancy in CO2 concentrations, measured
with different instruments, is, on average, 18.2 ppm in the boundary layer and can vary from 3.2 to 26.5 ppm.
In the middle troposphere (4 km), the average differences decrease to 10.8 ppm, with the range of differences
even increasing somewhat, to 0.6–25.5 ppm. In the upper troposphere (8 km), the average difference in mea-
surements between the instruments decreases to 2.8 ppm. The underestimation turns out to be greater in
amplitude over the ocean. It is noteworthy that the comparison yielded acceptable results for CO and O3.
We analyze the dynamics of layer-by-layer variations in aerosol contamination of snow cover under
the circulation conditions during winter at the site of the Fonovaya Observatory (Institute of Atmospheric
Optics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences) in the Tom-Ob interfluve. The chemical composi-
tion of the snow cover at the observation point is characterized. It is found that in the elemental composition
of the aerosol substance accumulated in the snow cover, a typomorphic association of indicator elements
associated with coal mining is consistently manifested. The conclusion is geochemically substantiated that
enterprises of the coal-mining industry, located southward of the region under study, have a seasonal effect
on the aerosol field of the Fonovaya Observatory. It is shown that the remote sources of aerosol contamina-
tion of the snow cover should be identified through the morphometric analysis of the terrain and a retrospec-
tive estimation of temporal variability of the indices, reflecting the effect of meteorological factors (ratios of
dispersion fractions of near-surface aerosol, wind regime, snowfall intensity), and in the context of specific
features of the layer-by-layer distribution of indicator groups of typomorphic elements in the snow layer that
characterize the specific types of industrial plants.
Сравниваются данные самолетного и спутникового зондирований на границе континент–океан в районе
Карского моря, полученные в октябре 2014 г. Использовано 11 синхронно измеренных профилей над кон-
тинентальной частью и 7 над океаном. Оказалось, что для СН4 и СО2 характерно завышение спутником
концентраций в слое 0–8 км над континентальной частью Арктического региона и занижение над океаном.
Завышение спутником концентрации метана над континентом составляет 28 млрд1 в пограничном слое
и резко возрастает в средней (182 млрд1) и верхней (113 млрд1) тропосфере. Занижение над океаном состав-
ляет в среднем 37 млрд1 в пограничном слое, 73 и 71 млрд1 – в средней и верхней тропосфере. Над кон-
тинентом различие в концентрациях СО2, измеренных разными приборами, составляет в среднем
в пограничном слое 18,2 млн1 и может изменяться от 3,2 до 26,5 млн1. В средней тропосфере (4 км) сред-
ние различие уменьшаются до 10,8 млн1. При этом диапазон различий даже несколько увеличивается:
0,6–25,5 млн1. В верхней тропосфере (8 км) средняя разница в показаниях обоих приборов уменьшается
до 2,8 млн1. Над океаном занижение по амплитуде оказывается больше. При этом для СО и О3 сопостав-
ление дало приемлемые результаты.
М.Ю. Аршинов, Б.Д. Белан, Д.К. Давыдов, О.А. Краснов,
Sh. Macsutov, T. Machida, M. Sasakawa, А.В. Фофонов
По данным самолетного зондирования, выполненного над югом Западной Сибири, рассматривается
многолетняя изменчивость концентрации углекислого газа на разных высотах в летний период. Данные мо-
ниторинга показывают, что на высоте 7,0 км летние значения концентрации углекислого газа над югом За-
падной Сибири росли с темпом 1,90 млн–1/год. В пограничном слое увеличения содержания CO2 в летний
период с 1997 по 2004 г. почти не происходило (0,32 млн–1/год). Начиная с 2005 по 2017 г. включительно
темп прироста резко возрос и составил 2,55 млн–1/год. Проведенный анализ возможных причин такого мно-
голетнего хода показал, что он не связан с сокращением площади лесных массивов, лесными пожарами или
болезнью деревьев. Также нельзя утверждать, что сток диоксида углерода был обусловлен воздействием
климатических параметров на лесную растительность. Возможно, накопление углекислого газа в атмосфере
к 2004 г. привело к тому, что сибирские леса уже не справляются с поглощением такого его количества.
По данным измерений озона в районе г. Томска в 1990–2017 гг. исследуется связь снежного покрова
и приземной концентрации озона. Выделено четыре типа сезонного хода озона. К первому относится рост
концентрации, который заканчивается весенним максимумом. Он наблюдается в 53,9% случаев. Второй ха-
рактеризуется медленным ростом и всплеском концентрации после схода снега (19,2%). Третий отличается
нейтральным ходом при снеге и резким всплеском концентрации после его схода (15,4%). К четвертому типу
отнесен нейтральный ход без весеннего максимума (11,5%). Таким образом, в конце снежного периода ве-
сенний максимум концентрации наблюдается в 88,5% случаев. Различия в сезонных ходах в разные годы
объясняется температурной зависимостью фотохимической генерации озона в атмосфере.
По данным многолетнего мониторинга на TOR-станции рассчитаны средние значения концентрации
газовых и аэрозольных компонент в разных воздушных массах в районе г. Томска. Показано, что для СО2
и СН4 характерно уменьшение концентрации от арктической до тропической воздушной массы. Для озона
наблюдается обратная картина: наибольшие значения фиксируются в тропической воздушной массе, наи-
меньшие – в арктической. У таких газов, как СО и SO2, характер распределения более сложный.
Приводятся описание текущего состояния и технические характеристики TOR-станции, созданной 25 лет
назад для мониторинга состава атмосферы, основных метеорологических величин и других параметров. Ре-
зультаты многолетних наблюдений показали, что с момента создания и развития особой экономической зо-
ны в Академгородке г. Томска качество воздуха на его территории значительно ухудшилось.
Ключевые слова: мониторинг, состав атмосферы, качество воздуха; monitoring, atmosphere composition, air quality.
Т.К. Скляднева, Б.Д. Белан, Т.М. Рассказчикова, В.Г. Аршинова
Представлен анализ синоптических процессов, наблюдавшихся в районе г. Томска с 1993 по 2016 г.
Показано, что на территории Томской области за последнее десятилетие существенно уменьшилась разница
между повторяемостью циклонов и антициклонов. Прослеживаются тенденция снижения вторжения аркти-
ческих воздушных масс и рост поступления в регион субтропического и тропического воздуха.
The results of sensing of the gas and aerosol composition of the atmosphere with the Optik
Tu-134 aircraft laboratory in the period from 31 July to 1 August 2012 are presented. The measurements
were conducted along the flight route Novosibirsk-Tomsk-Mirny-Yakutsk-Bratsk-Novosibirsk. A significant
part of the Siberian territory during this period was covered by numerous forest fires. The synoptic situation
during the measurements was characterized by the presence of low-gradient field. This fact determined the
low rate of transport and diffusion of pollutants and their accumulation in the region under study. The
maximal concentrations of CO2,CH4, and CO over fire zones achieved 432 ppm, 2367 ppb, and 4036 ppb,
respectively. The aerosol particle number density in emission plumes achieved 4400 cmА3. Outside emission
plumes, the concentration ranged within 400–1000 cmА3 depending on the region. The mass concentration
of aerosol in plumes increased approximately 7 times (6.9). The enrichment of the concentration of some
elements and ions in the plume with respect to the background varied from 1.3 to 9.1 times. The generation
of ozone from biomass burning products was observed at plume boundaries. Two versions of this process are
possible: ozone generation under and above the plume.
Synoptic analysis of the chemical composition of the inorganic matrix of tropospheric aerosol over the forest on the right
bank of the southern part of the Novosibirsk reservoir (Karakan boron) is given. For the field of study of tropospheric
aerosol in the 500-7000 m layer (above the Karakan boron), the chemical composition of the aerosol was classified
during the aerosol sensing period from September 1997 to June 2017 for typical air masses in the region: continental
arctic, continental moderate, and continental subtropical and tropical, united in one group.
Keywords: tropospheric aerosol, chemical composition, ions, elements, air mass.
Vertical fluxs of carbon dioxide have been calculated with the use of data measured at a high measurement tower
located at the territory of the Fonovaya Observatory of IAO SB RAS. The measurements have been carried out
in the period from August 2015 to December 2018.
Here, we briefly describe the station established by IAO SB RAS at Fonovaya Observatory to carry out continuous
measurements of atmospheric composition and other parameters in West Siberia. Specifications of the instrumentation
installed at the station, functioning modes of individual units comprising it, collection, transferring and storage of the
measurement data are presented.
Keywords: monitoring of atmospheric composition, greenhouse and trace gases, aerosols
Models for estimating the concentration fields of passive and chemically active impurities at large distances from the
source have been developed from the data of the route observations. Their validation was made on the data of airborne
observations of multicomponent pollution of the winter and summer boundary layer of the atmosphere of the Norilsk
industrial region. For winter conditions, the results of estimating the fields of transformation of calcium and sulfur
dioxide at distances of 60-100 km from sources of impurities are presented. On the basis of measurements of sulfur
dioxide in the summer experiment, the correspondence of the processes of transverse expansion of the impurity flame to
theoretical descriptions is shown and the direction of axial drift of the impurity is established.
In this work on data of measurements of ozone near Tomsk communication of snow cover and change of
ground concentration of ozone during 1990-2017 is investigated. It is revealed that it is possible to allocate 4 types of the
seasonal course of ozone. Concentration growth which comes to an end with a spring maximum concerns the first. He is
observed in 53,9% of cases. The second is characteristic the slow growth and surge in concentration after a snow descent
(19,2%). The third differs in the neutral course at snow and sharp surge in concentration after his descent (15,4%). The
neutral course without spring maximum (11,5%) is carried to the fourth type. Thus, at the end of the snow period the
spring maximum of concentration is observed in 88,5% of cases. Differences in the seasonal courses in different years is
explained by temperature dependence of photochemical generation of ozone in the atmosphere.
Открыть (4.8 Mb)