Внебольничная пневмония относится к числу наиболее распространенных острых инфекционных заболеваний. Согласно данным официальной статистики в структуре смертности населения от болезней органов дыхания в РФ за период 2005–2017 гг. на долю пневмоний приходилось до 50%. Одним из малоизученных факторов риска развития внебольничной пневмонии является приземный озон как ключевой компонент городского смога. Исследуется влияние приземного озона на заболеваемость внебольничной пневмонией жителей Москвы в теплое время года за пятилетний промежуток (2006–2009, 2011 гг.). Показано, что летом приземный озон способствует увеличению числа случаев заболеваний жителей Москвы внебольничной пневмонией. Среднесуточная приземная концентрация озона, равная 60–80 мкг/м3, способна увеличить число случаев заболевания внебольничной пневмонией жителей Москвы на 30% по сравнению с периодами малой концентрации озона, особенно в совокупности с неблагоприятными метеоусловиями: высокой температурой и низкой влажностью воздуха. Уникальные результаты нашего исследования, полученные на основе длинного ряда данных, помогут специалистам в областях экологии и медицины сделать более безопасной воздушную среду для городских жителей.
P. N. Antokhin, V. G. Arshinova, M. Yu. Arshinov, B. D. Belan, S. B. Belan, D. K. Davydov, G. A. Ivlev , A. V. Kozlov, T. M. Rasskazchikova, D. E. Savkin , D. V. Simonenkov, T. K. Sklyadneva, G. N. Tolmachev, and A. V. Fofonov
Сlimate warming in the Arctic is several times faster than in other regions of the globe. This сan be
the result of strengthening of feedbacks between climate and atmospheric composition. However, there are
very few data on changes in the concentration of climatically active substances in this region. Therefore, to
fill the gap in data on the vertical distribution of gas and aerosol composition of air over the Russian Arctic,
an airborne survey of the atmosphere and water surface over all the Russian Arctic Ocean seas was performed
with use of the Tu-134 Optik aircraft laboratory in September 2020. This paper analyzes the spatial distribution of gas and aerosol composition in the Arctic troposphere. It is shown that during the experiment, the CO2
mixing ratio increased in the near-water and boundary layers and decreased in the free troposphere from west
to east. The methane content in the near-water layer decreased in the same direction. Concentrations of CO,
NOX, and SO2 in the Russian Arctic were very low, which was typical for remote background areas. All aerosol
fractions also showed a decrease in their content from west to east.
P. N. Antokhin, V. G. Arshinova, M. Yu. Arshinov, V. E. Aryasova, B. D. Belan, S. B. Belan, D. K. Davydov, G. A. Ivlev, A. V. Kozlov, A. V. Panov, A. S. Prokushkin, I. R. Putilin, T. M. Rasskazchikova, D. E. Savkin, D. V. Simonenkov, G. N. Tolmachev, and A. V. Fofonov
The ongoing global warming leads to the need in continuous monitoring of greenhouse gas concentrations and the magnitude of their fluxes. Gas exchange between terrestrial ecosystems and the atmosphere is mainly measured using eddy covariance, gradient, and chamber methods. This work compares
greenhouse gas fluxes measured using the eddy covariance technique onboard an aircraft laboratory and with
the gas analysis system and meteorological sensors at ZOTTO observatory. Instrument suites of the aircraft
laboratory and the observatory are described. The comparison results showed that CO2 and CH4 fluxes measured by two different methods at the same altitudes coincide in sign, are close to each other in the value for
carbon dioxide, and differ by up to 2 times for methane. The results are of interest to specialists who study
greenhouse gas fluxes using the eddy covariance method.
M. P. Tentyukov, D. A. Timushev, D. V. Simonenkov, B. D. Belan, K. A. Shukurov, and A. V. Kozlov
We present the results of comparative characterization of fractional composition of surface aerosols
in the period of summer vegetation and winter dormancy of woody plants in the boreal zone of Western Siberia. The article presents statistics on the size distribution of aerosol particles at the Fonovaya Observatory of
IAO SB RAS (Tomsk Region) from July 1, 2022, to June 30, 2023. The analysis of the ratios of aerosol fractions revealed a paradoxical situation, where the number concentration of aerosol particles 0.3–2.0 μm diameter turned out to be significantly higher in winter than in summer. A phenomenological model is suggested
which describes this effect as a manifestation of the action of radiometric forces.
Исследованы особенности динамики фракционного состава приземного аэрозоля с учётом выпадения стратиграфически значимых снегопадов. Обнаружено парадоксальное увеличение счётной концентрации частиц в интервале размера диаметра 0.3…2.0 мкм. Показано, что причиной
данного явления является левитация аэрозолей в поле инфракрасного излучения, обусловленная
действием “снегового” фотофореза. Обсуждается механизм данного феномена.
Anastasia Lampilahti, Olga Garmash, Diego Aliaga, Mikhail Arshinov, Denis Davydov, Boris Belan, Janne Lampilahti, Veli-Matti Kerminen, Tuukka Petäjä, Markku Kulmala, and Ekaterina Ezhova
New particle formation (NPF) plays a critical role in atmospheric processes and climate dynamics. Its mechanisms and impacts remain poorly understood in remote regions like Siberia. In this study, we used the dataset from a long-term campaign (2019–2021) employing particle spectrometers (NAIS and DMPS) to investigate NPF at a boreal forest site in Western Siberia. So far, this is the longest dataset for statistics of Siberian NPF. We classified NPF events, calculated formation and growth rates, and performed nanoparticle ranking analysis. Similar to other boreal sites, spring is the most favorable period for NPF events in Siberia. We observed a seasonal variability in growth rates, with the higher values in summer and the lower values in winter. We showed that the results of the ranking analysis can be used to identify the days with high or low NPF event probability, similar to the previous results obtained on the dataset from a Finnish boreal forest (SMEAR II station). Nanoparticle ranking analysis introduces a new metric, 1N2.5−5, which is the daily maximum concentration of particles in the 2.5–5nm range with subtracted background concentration and is linked with both probability and intensity of NPF. In order to identify the factors influencing NPF in Siberia, we analyzed the correlations between 1N2.5−5 and concentrations of trace gases, such as SO2, O3, NO, and NO2, as well as global solar radiation, temperature, relative humidity (RH), and wind speed. We investigated the dependence of particle formation rate
(J3) on 1N2.5−5, finding a strong positive correlation confirming the connection of 1N
and intensity of NPF. SO2, linked to anthropogenic pollution, played a significant role in spring when most of the NPF events were observed. Ozone correlated positively with 1N2.5−5 volatile organic compound oxidation. NOx showed seasonally variable effects, with NO positively influencing NPF in autumn and NO2 showing both positive and negative correlations depending on the season. Global solar radiation significantly enhanced NPF by driving photochemical reactions leading to sulfuric acid production. Temperature suppressed NPF in spring and summer, aligning with the SMEAR II findings. RH had a negative influence across seasons, while condensation sink suppressed NPF, particularly in winter when its values peaked. Sulfuric acid calculated via proxy, critical for nucleation and growth, was a key driver of NPF in winter, spring, and autumn. These findings provide a comprehensive understanding of NPF processes in Siberia and highlight the importance of long-term datasets for uncovering regional and seasonal patterns in aerosol formation and growth.
Community-acquired pneumonia is among the most common acute infectious diseases. According to official statistics, pneumonia accounted for up to 50% of respiratory-disease mortality in the Russian
Federation in 2005–2017. Ground-level ozone, being a key component of urban smog, is one of little-studied
risks of community-acquired pneumonia. This work studies the effect of ground-level ozone on the rate of
community-acquired pneumonia among Moscow residents in the warm season over a five-year period
(2006–2009 and 2011). The study results have enabled us to conclude that ground-level ozone contributes to
an increase in the community-acquired pneumonia rate among Moscow residents in summer. Daily average
concentrations of ground-level ozone of 60–80 μg/m3
can increase the community-acquired pneumonia rate
by 30% compared to low-ozone periods, especially in combination with unfavorable weather conditions, such
as high air temperature and low humidity. The results will help human ecologists and health care professionals
to make the urban air safer.
Тентюков М. П., Тимушев Д. А., Симоненков Д. В., Белан Б. Д., Шукуров К. А., Козлов А. В.
Исследованы особенности внутрисуточной динамики фракционирования аэрозольных частиц приземного воздуха при формировании зимнего аэрозольного поля над обсерваторией «Фоновая» ИОА СО РАН (Томская область). Проанализированы распределения среднечасовых счетных концентраций аэрозольных частиц в совокупности с пространственными распределениями вероятности переноса влагонесущих воздушных масс и с учетом временных интервалов снегонакопления в обсерватории в первую половину зимы 2022/23 г. (с 17.11.2022 г. по 30.01.2023 г.). Установлено, что внутрисуточные вариации среднечасовых счетных концентраций аэрозольных частиц в размерном диапазоне 0,3…2,0 мкм в некоторых случаях определяются действием сил радиометрической природы – «снеговым» фотофорезом, обусловленным проявлением микрофизических свойств аэрозоля в поле уходящего от снежного покрова инфракрасного излучения. Обоснованно предполагается, что «снеговой» фотофорез определенным образом влияет на радиационный баланс зимней атмосферы и должен учитываться при построении транспортных моделей вертикального переноса аэрозолей в нижней тропосфере.
атмосферный аэрозоль, время жизни аэрозоля, левитация, микрофизические свойства аэрозолей, «снеговой» фотофорез, фотофоретическая сила, инфракрасное излучение
DOI: 10.15372/AOO20250305
Антохин П. Н., Пененко А. В., Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Гочаков А. В.
Прогнозирование уровня загрязнения воздуха газовыми и аэрозольными компонентами в городах приобретает все большую значимость из-за их серьезного негативного воздействия на здоровье населения и растущих экологических рисков. Представлен подход к оценке и коррекции мощности выбросов антропогенных источников загрязнения атмосферы на основе прямого и обратного моделирования. В качестве инструмента прямого моделирования использовалась модель WRF-Chem, а обратного – разрабатываемая авторами система IMDAF. Результаты прямого моделирования обеспечили данные о метеорологических полях и распределении примесей, необходимые для решения сопряженных задач. Метод сопряженных задач позволил вычислить корректирующий коэффициент, определяющий, насколько необходимо изменить мощность источников, попавших в зону чувствительности, для достижения наилучшего согласия с измерениями. Предложенный подход может быть использован для улучшения прогноза качества воздуха, уточнения инвентаризаций антропогенных выбросов и разработки стратегий снижения экологических рисков в глобальном и региональном масштабах.
численное моделирование, обратное моделирование, сопряженная задача, источники выбросов
DOI: 10.15372/AOO20250308
K. B. Moiseenkoa, A. V. Vasileva, I. B. Belikov, E. V. Berezina, M. Yu. Arshinov, and B. D. Belan
Estimates of photochemical ozone production rate ( ), ozone production efficiency (OPE) per
one molecule of odd nitrogen NOx (=NO + NO2) (∆P), and NOx exponential lifetime (τN) in photochemically active days from March to September are obtained from long-term observations of near-surface content
of ozone (O3) and nitrogen oxides (NO and NO2) at the regional stations ZOTTO (ZOtino Tall Tower Observatory, Central Siberia) and Fonovaya (Southern Siberia). In the range of the measured NOx mixing ratios
(0.2–2 ppb) corresponding to conditions of regionally background and weakly contaminated air, the dependences ≈ A∙[NOx], ∆P = A/(1 + B[NOx]), and τN = ∆P/A are valid, where A is an empirical coefficient
and A and B are parameters dependent on the air composition. For the odd nitrogen family, limit regimes of
the photochemical sink rate under conditions of high and low ratios of the concentration of biogenic hydrocarbons to the NOx concentration are revealed. The obtained results show the significant contribution of
regional NOx emissions and biogenic emissions of hydrocarbons to photochemical production of ozone and
daytime sink of odd nitrogen in the atmospheric boundary layer over boreal forests of Siberia.
M. P. Tentyukov, D. A. Timushev, D. V. Simonenkov, B. D. Belan, K. A. Shukurov, and A. V. Kozlov
Features of the daily dynamics of aerosol fractions in surface air during the generation of a winter
aerosol field above the Fonovaya Observatory of V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics, Siberian Branch,
Russian Academy of Sciences, (Tomsk, Russia) are studied. The distributions of hourly average particulate
count are analyzed along with the spatial distributions of the probability of transport of moisture-bearing air
masses taking into account the time intervals of snow accumulation at the observatory in the first half of winter 2022/23 (from November 17, 2022, to January 30, 2023). It is found that the daily variations in hourly average particulate count in the particle size range d = 0.3–2.0 μm are sometimes determined by radiometric
forces, that is, “snow” photophoresis caused by and associated with the manifestation of the microphysical
properties of aerosol in the field of infrared radiation outgoing from the snow cover. It is reasonable to assume
that “snow” photophoresis certainly affects the radiation balance in the winter atmosphere and should be
taken into account when modeling vertical transport of aerosols in the lower troposphere.
P. N. Antokhin, A. V. Penenko, M. Yu. Arshinov, B. D. Belan and A. V. Gochakov
The prediction of the level of air pollution by gaseous and aerosol constituents in cities becomes
increasingly significant in view of their serious negative impact on public health and growing ecological risks.
The article presents an approach to estimating and adjusting the emission power of anthropogenic sources
based on direct and inverse modeling. The WRF-Chem model was used as a direct simulation tool, and the
IMDAF system developed by the authors was used for inverse simulation. The results of direct simulation
provided data on meteorological fields and the distribution of admixtures necessary for solving adjoint problems. The use of the adjoint problem method made it possible to calculate a correction factor that determines
how much the power of sources that fall into the sensitivity zone should be changed to achieve the best agreement with measurements. Our approach can be used to improve the prediction of air quality, refine the inventories of anthropogenic emissions, and develop the strategies for reducing the ecological risks on global and
regional scales
К. Б. Моисеенко, А. В. Васильева, И. Б. Беликов, Е. В. Березина, М. Ю. Аршинов, Б. Д. Белан
По многолетним наблюдениям приземного содержания озона (O3
) и оксидов азота (NO, NO2
) на
региональных станциях ZOTTO (Zotino Tall Tower Observatory) и «Фоновая» получены оценки
скорости фотохимической генерации озона (PO3), эффективности наработки озона в расчете на
одну молекулу нечетного азота NOx
(=NO + NO2
) (∆P) и времени жизни NOx
(τN) в фотохимически
активные дни с марта по сентябрь. В диапазоне измеренных концентраций NOx
(0.2–2 млрд–1),
отвечающих условиям регионально фонового и слабо загрязненного воздуха, имеют место зависимости: PO3≈ A∙[NOx
], ∆P = A/(1 + B[NOx
]), τN = ∆P/A, где A — эмпирический коэффициент, A и B —
параметры, зависящие от состава воздуха. Для семейства нечетного азота выделены предельные
режимы скорости фотохимического стока в условиях высокого и низкого отношения концентрации биогенных углеводородов к концентрации NOx
. Полученные результаты свидетельствуют
о значимом вкладе региональных эмиссий NOx
и биогенных эмиссий углеводородов в фотохимическую генерацию озона и дневной сток нечетного азота в атмосферном пограничном слое над
бореальными лесами Сибири.
O. Yu. Antokhina, A. V. Gochakov, O. S. Zorkal’tseva, P. N. Antokhin, V. N. Krupchatnikov and M. F. Artamonov
Studying the occurrence of sudden stratospheric warmings (SSWs) and their complex interrelation
with tropospheric and stratospheric processes is of fundamental value for improving of our understanding of
the dynamics of atmospheric circulation. This is especially important under phenomena but of global climate
changes, which not only increase the frequency of anomalous atmospheric phenomena, but also intensify
them. Based on a developed and adapted method for identifying Rossby wave breaking (RWB), which
accounts for the specifics of stratospheric circulation, an analysis of the conditions for the occurrence of
major SSWs in the Northern Hemisphere was conducted. The method relies on examining the geometry of
potential vorticity contours in the stratosphere at the 850 K level using ERA5 reanalysis data. It is shown that
anomalous RWB processes in November and December play a key role in preconditioning the onset of SSWs.
Most of the analyzed SSW events are associated with an increase in the number of RWB events in the AsiaPacific (AP) region in November and December, and occasionally in January. In cases where SSW initiation
is linked to RWB over the Atlantic and Europe, it is also preceded by RWB anomalies in the AP region. For
the identified types of wave breaking in the stratosphere, atmospheric blocking is characteristic in the troposphere, accompanied by negative near-surface temperature anomalies over Eurasia and/or North America.
The increased frequency of early- and midwinter major SSW events aligns with the previously identified trend
of enhanced negative temperature responses to atmospheric blocking in the Northern Hemisphere. The
results of the work can be used to improve the prediction of SSWs and the associated extreme weather events,
as well as for climate modeling to account for the RWB effects on stratospheric processes.
Исследуется влияние мелкодисперсных частиц в городской атмосфере на частоту госпитализаций граждан с заболеваниями органов дыхания. Для анализа использовались данные TOR-станции о содержании мелкодисперсных частиц в атмосфере г. Томска диаметром менее 2,5 мкм, данные из реестра вызовов скорой медицинской помощи за 2010-2022 гг. о количестве госпитализаций в Томске по причинам заболеваний органов дыхания, а также коронавирусной инфекцией (коды МКБ-10 J00-J99, U07.1, U07.2). Показано, что при отсутствии в воздухе инфекционных агентов, вызывающих повышенное количество госпитализаций по причинам болезней органов дыхания, уровень загрязнения мелкодисперсным аэрозолем в Томске, а также продолжительность загрязненных периодов практически не увеличивают количество госпитализаций. Однако при наличии инфекционных агентов в воздухе (включая SARS-CoV-2) мелкодисперсный аэрозоль способствует более быстрому их переносу. В такие эпизоды, даже в условиях достаточно чистого воздуха города, такого как Томск, сравнительно небольшие концентрации PM2,5 (30-50 мкг/м3) способны увеличить число госпитализаций по указанным выше причинам, включая коронавирусную инфекцию, в несколько раз без учета увеличения количества госпитализаций за счет сезонной заболеваемости или эпидемии.
PM, мелкодисперсный аэрозоль, загрязнение воздуха, здоровье, госпитализации, болезни органов дыхания, эпидемия, вирус, COVID-19
DOI: 10.15372/AOO20240504
Антохина О. Ю., Гочаков А. В., Зоркальцева О. С., Антохин П. Н., Крупчатников В. Н., Артамонов М. Ф.
Изучение формирования ВСП и их сложных взаимосвязей с тропосферными и стратосферными процессами имеет фундаментальное значение для углубления понимания динамики атмосферной циркуляции. Это особенно важно в условиях глобальных климатических изменений, которые не только усиливают частоту, но и увеличивают интенсивность аномальных атмосферных явлений. На основании разработанного метода идентификации опрокидываний волн Россби (ОВР), адаптированного к особенностям циркуляции в стратосфере, проанализированы условия возникновения главных внезапных стратосферных потеплений (ВСП) в Северном полушарии. Метод основан на изучении геометрии контуров потенциальной завихренности в стратосфере на уровне 850 К с использованием данных реанализа ERA5. Показано, что аномальное количество ОВР в ноябре и декабре играют ключевую роль в подготовке к возникновению ВСП. Большинство анализируемых событий ВСП связано с увеличением количества ОВР в Азиатско-Тихоокеанском (АТ) регионе в ноябре и декабре, а иногда и январе. В случаях, когда начало ВСП связано с опрокидываниями волн над Атлантикой и Европой, ему также предшествуют аномалии ОВР над АТ-регионом. Для выявленных типов опрокидываний в стратосфере характерны атмосферные блокировки в тропосфере, сопровождающиеся отрицательными аномалиями приземной температуры над Евразией и/или Северной Америкой. Увеличение частоты главных событий ВСП в первой половине зимы согласуется с ранее обнаруженной тенденцией усиления отрицательного температурного отклика на атмосферное блокирование в Северном полушарии. Результаты работы могут быть использованы для улучшения прогнозирования ВСП и связанных с ними экстремальных погодных явлений, а также в климатическом моделировании для учета влияния ОВР на стратосферные процессы.
M. Yu. Arshinov, B. D. Belan, S. B. Belan, D. K. Davydov, A. V. Kozlov, and O. O. Marchenko
According to the conclusions of the UN Intergovernmental Panel on Climate Change, to determine the main causes of the global warming caused by an increase in the content of greenhouse gases in the
atmosphere, an accurate assessment of their emissions and sinks is required. However, there are still significant uncertainties in the estimation of their budget. The present work studies the mesoscale inhomogeneities
in the distribution of their fluxes and sinks based on hourly measurements at three air monitoring posts near
Tomsk: TOR station, Fonovaya Observatory, and Basic Experimental Complex (BEC). This approach seems
promising considering the significant role of soil in gas exchange processes. The differences in long-term
(2013–2017) average concentrations between stations are shown to be within the ranges 116–195 μg/m3
for
CO, 3.3–8.3 ppm for CO2, 0.4–0.8 μg/m3
for NO, 4.6–15.5 μg/m3
for NO2, 8.1–14.3 μg/m3
for O3, and
2.3–6.9 μg/m3
for SO2. Annual and daily variations in the concentration differences have been revealed for
the first time. The results expand our knowledge about the dynamics of greenhouse and oxidizing gases in the
atmosphere and can be useful in developing requirements for their measurement accuracy.
А. В. Пененко, П. Н. Антохин, А. А. Бакланов, В. В. Пененко
Задачи применения интегрированных моделей для оценки и прогнозирования качества воздуха требуют разработки алгоритмов усвоения данных. Использование сложных в вычислительном плане моделей в алгоритмах обратного моделирования, которые часто требуют многократного решения прямых и сопряженных задач, может быть затруднительно с практической точки зрения. Рассмотрен алгоритм, задействующий две модели: детальную и упрощенную. Детальная модель применяется в режиме прямого моделирования, а для уточнения информации о ключевых для моделирования параметрах по данным наблюдений (здесь, в частности, источников выбросов) используется упрощенная модель. При этом возникает задача подстройки (обучения) упрощенной модели для воспроизведения поведения детальной модели. Алгоритм протестирован на региональном сценарии оценки качества воздуха для Сибирского региона.
Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Белан С. Б., Давыдов Д. К., Козлов А. В., Марченко О. О.
По заключению Международной группы экспертов по изменению климата ООН (IPCC), для определения основных причин глобального потепления, обусловленного увеличением содержания парниковых газов, требуется точная оценка их выбросов и стоков, так как все еще сохраняется значительная неопределенность в оценке их баланса. Для уточнения баланса в настоящей работе исследуются неоднородности в распределении потоков и стоков парниковых газов на мезомасштабном уровне. С учетом того, что в процессах газового обмена значительную роль играет почва, такой подход представляется весьма перспективным. В работе используются данные ежечасных измерений газового состава воздуха с трех постов комплексного мониторинга состава воздуха: TOR-станции, обсерватории «Фоновая» и Базового экспериментального комплекса ИОА СО РАН. Показано, что различия средних многолетних (2013–2017 гг.) концентраций между станциями лежат в пределах 116–195 мкг/м3 для СО; 3,3–8,3 млн-1 для СО2; 0,4–0,8 мкг/м3 для NO; 4,6–15,5 мкг/м3 для NO2; 8,1–14,3 мкг/м3 для O3 и 2,3–6,9 мкг/м3 для SO2. Впервые выявлено, что у разницы концентраций имеются годовые и суточные вариации. Полученные результаты расширяют знания о динамике парниковых и окисляющих газов в атмосфере и могут быть полезны при выработке требований к точности их измерений.
В связи с постоянным ростом содержания парниковых газов в атмосфере в обсерватории «Фоновая» (Томская область) в приземном слое ведется многолетний непрерывный мониторинг атмосферных параметров. Для исследования биофизических процессов в деятельном слое почвы был запущен в эксплуатацию комплекс для измерения почвенной температуры. Проведен анализ данных четырехлетних наблюдений за температурным режимом почвы на измерительной площадке с естественным покровом в слое 0–320 см. Установлено, что с мая по октябрь до глубины 320 см наблюдаются положительные температуры. Максимальная глубина сезонного промерзания не превышала 60 см. Стандартное отклонение температуры почвы на всех глубинах зимой в два–четыре раза меньше стандартного отклонения температуры летом. Суточный ход температуры почвы с апреля по октябрь ярко выражен до глубины 10 см, ниже амплитуда суточного хода затухает. С ноября по март амплитуда суточного хода минимальная (0,02 °С). Полученные результаты могут быть использованы для исследования биофизических процессов в деятельном слое почвы и газообмена на границе почва – атмосфера.
температура почвы, поверхность с естественным покровом, приземная температура воздуха; профиль температуры, радиационный баланс
DOI: 10.15372/AOO20250707
Андреев В. В., Антохин П. Н., Аршинов М. Ю., Аршинова В. Г., Белан Б. Д., Белан С. Б., Гордюшкин В. А., Давыдов Д. К., Демин В. И., Дудорова Н. В., Еланский Н. Ф., Жамсуева Г. С., Жеурова Ж. А., Заяханов А. С., Иванов Р. В., Ивлев Г. А., Козлов А. В., Котельников С. Н., Кузнецова И. Н., Лапченко В. А., Лезина Е. А., Марченко О. О., Оболкин В. А., Постыляков О. В., Потемкин В. Л., Пухович А. М., Савкин Д. Е., Семутникова Е. Г., Сеник И. А., Скляднева Т. К., Степанов Е. В., Толмачев Г. Н., Фофонов А. В., Хаджийская Е. Ю., Ходжер Т. В., Челибанов И. В., Челибанов В. П., Широтов В. В., Штабкин Ю. А., Шукуров К. А.
Озон в приземном слое воздуха в высоких концентрациях является мощным окислителем, негативно воздействующим на биологические объекты и элементы окружающей среды. Поэтому весьма актуально исследование динамики его концентрации во всех регионах планеты. В настоящей работе на основе данных годового мониторинга рассматриваются концентрации озона на территории России в 2024 г., мезомасштабные различия его содержания в отдельных регионах, вертикальное распределение по данным самолетного зондирования, проводится сопоставление с гигиеническими нормативами. Показано, что среднегодовое содержание озона в приземном слое воздуха на территории России изменялось от 17 до 92 мкг/м3, максимальные за час концентрации – от 90 до 222 мкг/м3. В фоновых условиях в годовом ходе максимум концентрации наблюдается, как правило, весной, в городских – летом. На фоновых станциях вторичный максимум концентрации озона стал заметным в начале осени. Мезомасштабные различия в концентрациях достигают 50–70 мкг/м3 и существенно меняются в течение суток и года. В большинстве пунктов измерений превышались установленные отечественным гигиеническим нормативом предельно допустимые максимальные разовые, среднесуточные и среднегодовые концентрации. Сложившаяся ситуация говорит о необходимости широко информировать население о результатах мониторинга и требует разработки природоохранных мероприятий по снижению уровня концентрации озона и его прекурсоров в приземном слое воздуха.
Пестунов Д. А., Панченко М. В., Домышева В. М., Сакирко М. В., Шамрин А. М., Шмаргунов В. П., Иванов В. Г.
Для корректной оценки потоков парниковых газов и глобального цикла углерода остро необходимы хорошо обеспеченные данные об источниках и стоках парниковых газов в системе «поверхность – атмосфера» на различных природных объектах. В статье впервые обобщены результаты судовых измерений концентрации углекислого газа в поверхностной воде по всей акватории озера Байкал, полученные в восьми весенних циклах. Именно весенний период представляет особый интерес для исследований, поскольку из-за большой географической протяженности озера с юга на север после вскрытия ледового покрова идет постепенный прогрев воды, что дает возможность за ограниченную по времени экспедицию провести измерения в условно разные «сезонные периоды». Показано, что на фоне межгодовой изменчивости пространственного распределения концентрации СО2 в поверхностной воде в этот период она устойчиво снижается от Южной котловины озера к Северной и растет по мере удаления от прибрежной зоны (до глубин менее 200 м) к центральной части акватории. Результаты исследования представляют интерес для специалистов по проблемам климата, а также биологов, поскольку углекислый газ – один из неотъемлемых компонентов углеродного цикла в процессе фотосинтеза водного планктона в воде Байкала.
углекислый газ, концентрация, озеро Байкал, гомотермия, фитопланктон, коэффициент фотосинтетической активности, котловины озера
DOI: 10.15372/AOO20251009
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., Колотков Г. А., Рассказчикова Т. М., Савкин Д. Е., Симоненков Д. В., Скляднева Т. К., Толмачев Г. Н., Фофонов А. В.
Естественное гамма-излучение легко проникает в клетки организма, оказывая разрушительное воздействие на все его структуры и вызывая широкий спектр болезней. Оно играет активную роль в атмосфере, участвуя в электрических процессах и образовании ионов, что сказывается на облакообразовании, режиме осадков, радиационном балансе и т.д. Информации о вертикальном распределении гамма-фона над территорией России крайне мало, поэтому в настоящей работе обобщаются результаты самолетного зондирования за период 2003–2025 гг. На основе многолетних данных был рассчитан среднемноголетний профиль значений гамма-фона над югом Западной Сибири, который показывает нелинейное возрастание с высотой. Среднее значение в приземном слое воздуха составило за этот период 0,11 мкЗв/ч и изменялось в пределах 0,03–0,25 мкЗв/ч. На высоте 10 км средний уровень гамма-фона равнялся 2,35 мкЗв/ч и варьировался в диапазоне 2,18–2,80 мкЗв/ч. Анализ широтного распределения выявил пояс 60–70° с.ш. с повышенным значением гамма-излучения; южнее и севернее гамма-фон был меньше. Также проведенный анализ позволил выявить слабовыраженный годовой ход гамма-фона с максимумом в ноябре и минимумом в августе, который нехарактерен для других атмосферных параметров. Результаты исследования позволяют обосновать выбор метрологических параметров приборов и средств защиты от радиационного излучения и оценить риски возникновения радиационных эффектов.
атмосфера, аэрозоль, вертикальное распределение, газы, гамма-фон, состав
DOI: 10.15372/AOO20251106
Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Белан С. Б., Давыдов Д. К.
Атмосферные ионы играют важную роль в процессах образования аэрозольных частиц и влияют на здоровье населения. Однако данных об их концентрации на территории России крайне мало. Для восполнения этого пробела в обсерватории «Фоновая» с июля 2019 г. был начат мониторинг содержания ионов. Проведенный анализ показал, что с июля 2019 г. по май 2024 г. концентрации отрицательных и положительных аэроионов находились в пределах 220–720 см-3. У отрицательных ионов имеется тренд +7%/год, а у положительных -1,2%/год. У ионов обоих знаков наблюдается достаточно четкий годовой ход с максимумом в летнее время и минимумом в зимнее. Средний многолетний суточный ход свидетельствует, что концентрации ионов обоих знаков изменяются синхронно: минимум наблюдается в утренние часы, максимум – в послеполуденное время. Полученные данные позволяют уточнить роль ионов в атмосферных процессах.
Motoki Sasakawa, Noritsugu Tsuda, Toshinobu Machida, Mikhail Arshinov, Denis Davydov, Aleksandr Fofonov, and Boris Belan
We have revised a calculation method of mole
fractions and uncertainties for in situ CO2 and CH4 measurements with a working standard-gas-saving system. It uses onsite compressed air to track the baseline drift of sensors. The
Japan–Russia Siberian Tall Tower Inland Observation Network (JR-STATION) is made up of this system, which was
installed across nine different sites in Siberia. The system
acquires semi-continuous data by alternating between sampling air from multiple altitudes through switched flow paths
and recording several minutes of averaged data for each altitude. We estimated the sensor repeatability (ur) based on the
measurement of on-site compressed air. The ur for CO2 and
CH4 was mostly around 0.05 ppm and below 5 ppb, respectively. The combined standard uncertainties (uc(x)) of timeaveraged ambient air measurements were sometimes higher
than the ur for each period because the data included atmospheric variability during the measurement period of several
minutes. Data users should consider the difference between
the ur and uc(x) to select optimal data, depending on their focusing spatial scale. The CO2 and CH4 data measured with
a non-dispersive infrared (NDIR) analyzer and a tin dioxide
sensor (TOS) exhibited good agreement with those measured
by cavity ring-down spectroscopy (CRDS).
Открыть (1.3 Mb)