aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институтaari-56Research ArticleСтатьиСравнительный анализ характеристик атмосферного аэрозоля в полярных районах Северного и Южного полушарийComparative analysis of atmospheric aerosol in polar regions of the northern and southern hemispheresСакеринС. М.SakerinS. M.

Доктор физико-математических наук 

г. Томск

sms@iao.ruКабановД. М.KabanovD. M.

Кандидат физико-математических наук 

г. Томск

КозловВ. С.KozlovV. S.

Кандидат физико-математических наук 

г. Томск

ПолькинВ. В.Pol’kinV. V.

Кандидат физико-математических наук 

г. Томск

РадионовВ. Ф.RadionovV. F.

Кандидат географических наук 

Санкт-Петербург

vradion@aari.ruЧерновД. Г.ChernovD. G.

Кандидат физико-математических наук 

г. Томск

Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАНRussian FederationГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтRussian Federation201630032016017483Copyright © Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Полькин В.В., Радионов В.Ф., Чернов Д.Г., 20162016Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Полькин В.В., Радионов В.Ф., Чернов Д.Г.Sakerin S.M., Kabanov D.M., Kozlov V.S., Pol’kin V.V., Radionov V.F., Chernov D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/56

В последнее десятилетие авторами ведутся исследования с борта научных судов микрофизических и оптических характеристик аэрозоля в высокоширотных районах океана: массовой концентрации аэрозоля и «сажи» в приводном слое, дисперсного состава частиц, аэрозольной оптической толщи в диапазоне спектра 0,34–2,14 мкм и влагосодержания атмосферы. В статье проводится обобщение и сравнительный анализ характеристик аэрозоля, полученных в Южном океане (51–59-я РАЭ), 100-мильной зоне вблизи Антарктиды и трех районах Северного Ледовитого океана. Обсуждаются особенности пространственного распределения и временной изменчивости параметров аэрозоля в полярных районах.

In recent decades, onboard scientific vessels, the authors carry out studies of microphysical and optical characteristics of atmospheric aerosol in high-latitude regions of ocean: mass concentrations of aerosol and “black carbon” in near-water atmospheric layer, disperse composition of particles, aerosol optical depth in wavelength range of 0.34–2.14 mm, and water vapor content of the atmosphere. There are summarized and comparatively analyzed the mean aerosol characteristics, obtained in the Southern Ocean (51st–59th RAE), 100-mile zone near Antarctica, and three regions of theArctic Ocean. The specific features of the spatial distribution and time variations in aerosol parameters in polar regions are discussed.

аэрозольполярные районыаэрозольная оптическая толщинасажаAerosolpolar regionsaerosol optical depthblack carbonПрезидиум РАНReferencesАлексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в морской Арктике в начале XXI века // Метеорологические и геофизические исследования. Серия: «Вклад России в Международный полярный год 2007/08» / Под ред. Г.В. Алексеева. М.: ООО «Паулсен», 2011. С. 6–28.Алексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в морской Арктике в начале XXI века // Метеорологические и геофизические исследования. Серия: «Вклад России в Международный полярный год 2007/08» / Под ред. Г.В. Алексеева. М.: ООО «Паулсен», 2011. С. 6–28.Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010) // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 6. С. 475–483.Виноградова А.А., Пономарева Т.Я. Атмосферный перенос антропогенных примесей в арктические районы России (1986–2010) // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 6. С. 475–483.Виноградова А.А. Эмиссии антропогенного черного углерода в атмосферу: распределение по территории России // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 12. С. 1059–1065.Виноградова А.А. Эмиссии антропогенного черного углерода в атмосферу: распределение по территории России // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 12. С. 1059–1065.Виноградова А.А., Смирнов Н.С., Коротков В.Н., Романовская А.А. Лесные пожары в Сибири и на Дальнем Востоке: эмиссии и атмосферный перенос черного углерода в Арктику // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 6. С. 512–520.Виноградова А.А., Смирнов Н.С., Коротков В.Н., Романовская А.А. Лесные пожары в Сибири и на Дальнем Востоке: эмиссии и атмосферный перенос черного углерода в Арктику // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 6. С. 512–520.Голобокова Л.П., В.В. Полькин, Кабанов Д.М., Т.В. Ходжер, С.А. Терпугова, Д.Г. Чернов, Чипанина Е.В., Панченко М.В., Сакерин С.М. Исследования атмосферного аэрозоля в Арктических районах России // Лед и снег. 2013. № 2 (122). С. 129–136.Голобокова Л.П., В.В. Полькин, Кабанов Д.М., Т.В. Ходжер, С.А. Терпугова, Д.Г. Чернов, Чипанина Е.В., Панченко М.В., Сакерин С.М. Исследования атмосферного аэрозоля в Арктических районах России // Лед и снег. 2013. № 2 (122). С. 129–136.Ивлев Л.С. Аэрозольное воздействие на климатические процессы // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 5. С. 392–410.Ивлев Л.С. Аэрозольное воздействие на климатические процессы // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 5. С. 392–410.Кабанов Д.М., Веретенников В.В., Воронина Ю.В., Сакерин С.М., Турчинович Ю.С. Информационная система для сетевых солнечных фотометров // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 1. С. 61–67.Кабанов Д.М., Веретенников В.В., Воронина Ю.В., Сакерин С.М., Турчинович Ю.С. Информационная система для сетевых солнечных фотометров // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 1. С. 61–67.Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 155–157.Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 155–157.Кондратьев К.Я. Аэрозоль и климат: современное состояние и перспективы разработок. Ч. 3. Аэрозольное радиационное возмущающее воздействие // Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19. № 7. С. 565–575.Кондратьев К.Я. Аэрозоль и климат: современное состояние и перспективы разработок. Ч. 3. Аэрозольное радиационное возмущающее воздействие // Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19. № 7. С. 565–575.Полькин В.В., Панченко М.В., Голобокова Л.П., Филиппова У.Г., Ходжер Т.В., Лисицын А.П., Шевченко В.П. Приводный аэрозоль Белого и Карского морей в августе 2007 г. // Вклад России в Международный полярный год 2007/08. Метеорологические и геофизические исследования. М.; СПб.: ООО «Паулсен», 2011. С. 199–214.Полькин В.В., Панченко М.В., Голобокова Л.П., Филиппова У.Г., Ходжер Т.В., Лисицын А.П., Шевченко В.П. Приводный аэрозоль Белого и Карского морей в августе 2007 г. // Вклад России в Международный полярный год 2007/08. Метеорологические и геофизические исследования. М.; СПб.: ООО «Паулсен», 2011. С. 199–214.Полькин В.В., Полькин Вас. В., Голобокова Л.П., Панченко М.В., Терпугова С.А., Тихомиров А.Б. О межгодовой изменчивости широтного распределения микрофизических и химических характеристик приводного аэрозоля в восточной Атлантике в 2006–2010 годах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 6. С. 519–524.Полькин В.В., Полькин Вас. В., Голобокова Л.П., Панченко М.В., Терпугова С.А., Тихомиров А.Б. О межгодовой изменчивости широтного распределения микрофизических и химических характеристик приводного аэрозоля в восточной Атлантике в 2006–2010 годах // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 6. С. 519–524.Сакерин С.М., Чернов Д.Г., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Радионов В.Ф. Предварительные результаты исследований аэрозольных характеристик атмосферы в районе Баренцбурга (Шпицберген) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012а. № 1 (91). С. 20–31.Сакерин С.М., Чернов Д.Г., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Панченко М.В., Полькин В.В., Радионов В.Ф. Предварительные результаты исследований аэрозольных характеристик атмосферы в районе Баренцбурга (Шпицберген) // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012а. № 1 (91). С. 20–31.Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Ростов А.П., Турчинович С.А., Князев В.В. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях // Оптика атмосферы и океана. 2012б. Т. 25. № 12. С. 1112–1117.Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Ростов А.П., Турчинович С.А., Князев В.В. Солнечные фотометры для измерений спектральной прозрачности атмосферы в стационарных и мобильных условиях // Оптика атмосферы и океана. 2012б. Т. 25. № 12. С. 1112–1117.Сакерин С.М., Власов Н.И., Кабанов Д.М., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Holben B.N., Smirnov A. Результаты спектральных измерений аэрозольной оптической толщины атмосферы солнечными фотометрами в 58-й Российской антарктической экспедиции // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 27. № 12. С. 1059–1067.Сакерин С.М., Власов Н.И., Кабанов Д.М., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Holben B.N., Smirnov A. Результаты спектральных измерений аэрозольной оптической толщины атмосферы солнечными фотометрами в 58-й Российской антарктической экспедиции // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 27. № 12. С. 1059–1067.Сакерин С.М., Андреев С.Ю., Кабанов Д.М., Николашкин С.В., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Чернов Д.Г., Holben B.N., Smirnov A., Sorokin M.G. О результатах исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы в арктических районах // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 5. С. 413–423.Сакерин С.М., Андреев С.Ю., Кабанов Д.М., Николашкин С.В., Прахов А.Н., Радионов В.Ф., Турчинович Ю.С., Чернов Д.Г., Holben B.N., Smirnov A., Sorokin M.G. О результатах исследований аэрозольной оптической толщи атмосферы в арктических районах // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 5. С. 413–423.Счетчик аэрозольных частиц АЗ-10. Руководство по эксплуатации. ЭКИТ7.830.000 РЭ. М., 2010. 13 c.Счетчик аэрозольных частиц АЗ-10. Руководство по эксплуатации. ЭКИТ7.830.000 РЭ. М., 2010. 13 c.Чернов Д.Г., Козлов В.С., Панченко М.В., Турчинович Ю.С., Радионов В.Ф., Губин А.В., Прахов А.Н. Особенности изменчивости концентраций аэрозоля и сажи в приземном слое воздуха в Баренцбурге (Шпицберген) в 2011–2013 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2014. № 4 (102). С. 34–44.Чернов Д.Г., Козлов В.С., Панченко М.В., Турчинович Ю.С., Радионов В.Ф., Губин А.В., Прахов А.Н. Особенности изменчивости концентраций аэрозоля и сажи в приземном слое воздуха в Баренцбурге (Шпицберген) в 2011–2013 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2014. № 4 (102). С. 34–44.Шевченко В.П. Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике. М.: Наука, 2006. 226 с.Шевченко В.П. Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике. М.: Наука, 2006. 226 с.Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Аэрозольный счетчик на базе АЗ-5 // Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 165.Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Аэрозольный счетчик на базе АЗ-5 // Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 165.Шмаргунов В.П., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Полькин В.В., Панченко М.В. Автоматизированный аэрозольный нефелометр на базе ФАН // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 165.Шмаргунов В.П., Козлов В.С., Тумаков А.Г., Полькин В.В., Панченко М.В. Автоматизированный аэрозольный нефелометр на базе ФАН // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 165.Eisenman I. Untersteiner N., Wettlaufer J.S. On the reliability of simulated Arctic sea ice in Global Climate Models // Geophysical Research Letters. 2007. Vol. 34. L10501, doi:10.1029/2007GL029914.Eisenman I. Untersteiner N., Wettlaufer J.S. On the reliability of simulated Arctic sea ice in Global Climate Models // Geophysical Research Letters. 2007. Vol. 34. L10501, doi:10.1029/2007GL029914.Grimm H., Eatough D.J. Aerosol measurement: the use of optical light scattering for the 15 determination of particulate size distribution, and particulate mass, including the semi-volatile fraction // J. Air Waste Manage. 2009. Vol. 59. P. 101–107.Grimm H., Eatough D.J. Aerosol measurement: the use of optical light scattering for the 15 determination of particulate size distribution, and particulate mass, including the semi-volatile fraction // J. Air Waste Manage. 2009. Vol. 59. P. 101–107.Haywood J., Boucher O. Estimates of the direct and indirect radiative forcing due to tropospheric aerosols: a review // Rev. Geophys. 2000. Vol. 38. P. 513–543.Haywood J., Boucher O. Estimates of the direct and indirect radiative forcing due to tropospheric aerosols: a review // Rev. Geophys. 2000. Vol. 38. P. 513–543.Huang L., Gong S.L., Sharma S., Lavoué D., Jia C.Q. A trajectory analysis of atmospheric transport of black carbon aerosols to Canadian high Arctic in winter and spring (1990–2005) // Atmos. Chem. Phys. 2010. Vol. 10. P. 5065–5073. doi:10.5194/acp-10-5065-2010.Huang L., Gong S.L., Sharma S., Lavoué D., Jia C.Q. A trajectory analysis of atmospheric transport of black carbon aerosols to Canadian high Arctic in winter and spring (1990–2005) // Atmos. Chem. Phys. 2010. Vol. 10. P. 5065–5073. doi:10.5194/acp-10-5065-2010.IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013. 1552 p. URL: http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_ALL_FINAL.pdf [дата обращения август 2014].IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Intergovernmental Panel on Climate Change, 2013. 1552 p. URL: http://www.climatechange2013.org/images/report/WG1AR5_ALL_FINAL.pdf [дата обращения август 2014].Johnson B., Shine K., Forster P. The semi-direct aerosol effect: impact of absorping aerosols on marine stratocumulus // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 2004. Vol. 130. P. 1407–1422.Johnson B., Shine K., Forster P. The semi-direct aerosol effect: impact of absorping aerosols on marine stratocumulus // Q. J. Roy. Meteor. Soc. 2004. Vol. 130. P. 1407–1422.Rahn K.A. Relative importances of North America and Eurasia as sources of Arctic aerosol // Atmos. Environ. 1981. Vol. 15. P. 1447–1455.Rahn K.A. Relative importances of North America and Eurasia as sources of Arctic aerosol // Atmos. Environ. 1981. Vol. 15. P. 1447–1455.Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Golobokova L.P., Polkin Vas.V., Polkin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. Vol. 15. Issue 21. P. 12413–12443. doi:10.5194/acp-15-1-2015.Sakerin S.M., Bobrikov A.A., Bukin O.A., Golobokova L.P., Polkin Vas.V., Polkin Vik.V., Shmirko K.A., Kabanov D.M., Khodzher T.V., Onischuk N.A., Pavlov A.N., Potemkin V.L., Radionov V.F. On measurements of aerosol-gas composition of the atmosphere during two expeditions in 2013 along Northern Sea Route // Atmos. Chem. Phys. 2015. Vol. 15. Issue 21. P. 12413–12443. doi:10.5194/acp-15-1-2015.Tomasi C., Vitale V., Lupi A., Di Carmine C., Campanelli M., Herber A., Treffeisen R., Stone R.S., Andrews E., Sharma S., Radionov V.F., von Hoyningen-Huene W., Stebel R., Yansen G.H., Myhre C.L., Wehrli C., Aaltonen V., Lihavainen Y., Virkkula A., Hillamo R., Strom J., Toledano C., Cachorro V.E., Ortiz P., de Frutos A.M., Blindheim S., Frioud M., Gausa M., Zeielinski T., Petelski T., Yamanouchi T. Aerosol in polar regions: A historical overview based on optical depth and in situ observations // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. D16205. doi: 10.1029/2007JD008432.Tomasi C., Vitale V., Lupi A., Di Carmine C., Campanelli M., Herber A., Treffeisen R., Stone R.S., Andrews E., Sharma S., Radionov V.F., von Hoyningen-Huene W., Stebel R., Yansen G.H., Myhre C.L., Wehrli C., Aaltonen V., Lihavainen Y., Virkkula A., Hillamo R., Strom J., Toledano C., Cachorro V.E., Ortiz P., de Frutos A.M., Blindheim S., Frioud M., Gausa M., Zeielinski T., Petelski T., Yamanouchi T. Aerosol in polar regions: A historical overview based on optical depth and in situ observations // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. D16205. doi: 10.1029/2007JD008432.Tomasi C., Lupi A., Mazzola M., Stone R.S., Dutton E.G., Herber A., Radionov V.F., Holben B., Sorokin M., Sakerin S.M., Terpugova S.A., Lanconelli C., Petkov B., Vitale V. An update of the longterm trend of aersol optical depth in the polar regions using POLAR-AOD measurements performed during in International Polar Year // Atmospheric Environment. 2012. Vol. 52. P. 29–47.Tomasi C., Lupi A., Mazzola M., Stone R.S., Dutton E.G., Herber A., Radionov V.F., Holben B., Sorokin M., Sakerin S.M., Terpugova S.A., Lanconelli C., Petkov B., Vitale V. An update of the longterm trend of aersol optical depth in the polar regions using POLAR-AOD measurements performed during in International Polar Year // Atmospheric Environment. 2012. Vol. 52. P. 29–47.Tomasi C., Kokhanovsky A.A., Lupi A., Ritter C., Smirnov A., Mazzola M., Stone R.S., Lanconelli C., Vitale V., Holben B.N., Nyeki S., Wehrli C., Altonen V., de Leeuw G., Rodriguez E., Herber A.B., Stebel K., Stohl A., O’Neill N.T., Radionov V.F., Zielinski T., Petelski T., Sakerin S.M., Kabanov D.M., Xue Y., Mei L., Istomina L., Wagener R., McArthur B., Sobolewski P.S., Butler J., Kivi R., CourcouxY., Larouche P., BroccardoS., Piketh S.J. Aerosol remote sensing in polar regions // Earth-Science Reviews. 2015. Vol. 140. P. 108–157.Tomasi C., Kokhanovsky A.A., Lupi A., Ritter C., Smirnov A., Mazzola M., Stone R.S., Lanconelli C., Vitale V., Holben B.N., Nyeki S., Wehrli C., Altonen V., de Leeuw G., Rodriguez E., Herber A.B., Stebel K., Stohl A., O’Neill N.T., Radionov V.F., Zielinski T., Petelski T., Sakerin S.M., Kabanov D.M., Xue Y., Mei L., Istomina L., Wagener R., McArthur B., Sobolewski P.S., Butler J., Kivi R., CourcouxY., Larouche P., BroccardoS., Piketh S.J. Aerosol remote sensing in polar regions // Earth-Science Reviews. 2015. Vol. 140. P. 108–157.Wang Q., Jacob D.J., Fisher J.A., Mao J., Leibensperger E.M., Carouge C.C., Le Sager P., Kondo Y., Jimenez J.L., Cubison M.J., Doherty S.J. Sources of carbonaceous aerosols and deposited black carbon in the Arctic in winter-spring: implications for radiative forcing // Atmos. Chem. Phys. 2011. Vol. 11. P. 12453–12473. doi:10.5194/acp-11-12453-2011.Wang Q., Jacob D.J., Fisher J.A., Mao J., Leibensperger E.M., Carouge C.C., Le Sager P., Kondo Y., Jimenez J.L., Cubison M.J., Doherty S.J. Sources of carbonaceous aerosols and deposited black carbon in the Arctic in winter-spring: implications for radiative forcing // Atmos. Chem. Phys. 2011. Vol. 11. P. 12453–12473. doi:10.5194/acp-11-12453-2011.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.