Характеристики аэрозоля над арктическими морями Евразии: результаты измерений 2018 года и среднее пространственное распределение в летне-осенние периоды 2007–2018 годов

В экспедиции «Арктика-2018» проведен очередной цикл измерений характеристик аэрозо­ля: аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы, счетных концентраций частиц (0,4–10 мкм) и массовой концентрации сажи. Анализ данных показал, что максимальными концентрациями аэрозоля и сажи отличается атмосфера Баренцева моря и особенно южная часть, подверженная выносам мелкодисперсного аэрозоля с севера Европы. Вблизи Кольского полуострова сред­ние концентрации аэрозоля составили 7,2 см^–3, сажи — 167 нг/м³, АОТ (0,5 мкм) — 0,16. Для оценки пространственной изменчивости характеристик аэрозоля проведено обобщение данных измерений в девяти экспедициях (2007–2018). В среднем пространственном распределении отмечен спад всех характеристик аэрозоля с запада на восток. Над Баренцевым морем средние концентрации аэрозоля составляют 3,5 см^–3, сажи — 41,2 нг/м³ , АОТ (0,5 мкм) — 0,080, а над Восточно-Сибирским морем они уменьшаются до 1,96 см^–3, 24,3 нг/м³ и 0,039 соответственно.

1. Tomasi C., Kokhanovsky A.A., Lupi A., Ritter C., Smirnov A., O’Neill N.T., Stone R.S., Holben B.N., Nyeki S., Wehrli C., Stohl A., Mazzola M., Lanconelli C., Vitale V., Stebel K., Aaltonen V., de Leeuw G., Rodriguez E., Herber A.B., 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., Kivi R., Courcoux Y., Larouche P., Broccardo S., Piketh S.J. Aerosol remote sensing in polar regions // Earth-Science Reviews. 2015. V. 140. P. 108–157. http://dx.doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.11.001.

2. Stone R.S., Sharma S., Herber A., Eleftheriadis K., Nelson D.W. A characterization of Arctic aerosols on the basis of aerosol optical depth and black carbon measurements // Elementa science anthropocene. 2014. V. 2. 27 p. doi: 10.12952/journal.elementa.000027.

3. Asmi E., Kondratyev V., Brus D., Laurila T., Lihavainen H., Backman J., Vakkari V., Aurela M., Hatakka J., Viisanen Y., Uttal T., Ivakhov V., Makshtas A. Aerosol size distribution seasonal characteristics measured in Tiksi, Russian Arctic // Atmos. Chem. Phys. 2016. V. 16. P. 1271–1287. doi: 10.5194/acp-16-1271-2016.

4. Сакерин С.М., Голобокова Л.П., Кабанов Д.М., Козлов В.С., Полькин В.В., Радионов В.Ф., Чернов Д.Г. Сравнение средних характеристик аэрозоля в соседних арктических районах // Оптика атмосферы и океана, 2018. Т. 31. № 8. C. 640–646. doi: 10.15372/AOO20180807.

5. 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. V. 15. Issue 21. P. 12413–12443. doi:10.5194/acp-15-1-2015.

6. Schevchenko V.P., Kopeikin V.M., Evangeliou N., Lisitzin A.P., Novigatsky A.N., Pankratova N.V., Starodymova D.P., Stohl A., Thomson R. Atmospheric black carbon over the north Atlantic and Russian arctic seas in summer-autumn time // Химия в интересах устойчивого развития. 2016. Т. 24. № 4.С. 441–446. doi: 10.15372/KhUR20160402.

7. Поповичева О.Б., Макштас А.П., Мовчан В.В., Персианцева Н.М., Тимофеев М.А., Ситников Н.М. Аэрозольная составляющая приводного слоя атмосферы по данным наблюдений экспедиции «Север-2015» // Проблемы Арктики и Антарктики. 2017. № 4 (114). С. 57–65.

8. Markowicz K.M., Pakszys P., Ritter C., Zielinski T., Udisti R., Cappelletti D., Mazzola M., Shiobara M., Xian P., Zawadzka O., Lisok J., Petelski T., Makuch P., Karasiński G. Impact of North American intense fires on aerosol optical properties measured over the European Arctic in July 2015 // J. Geophys. Res. Atmos. 2016. V. 121. Р. 14487–14512. http://dx.doi.org/10.1002/2016JD025310.

9. Myhre C.L., Toledano C., Myhre G., Lihavainen H. Regional aerosol optical properties and radiative impact of the extreme smoke event in the European Arctic in spring 2006 // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7 (22). P. 511–534. http://dx.doi.org/10.5194/acp-7-5899-2007.

10. Stohl A., Berg T., Burkhart J.F., Fjǽraa A.M., Forster C., Herber A., Hov Ø., Lunder C., McMillan W.W., Oltmans S., Shiobara M., Simpson D., Solberg S., Stebel K., Ström J., Tørseth K., Treffeisen R., Virkkunen K., Yttri K.E. Arctic smoke – record high air pollution levels in the European Arctic due to agricultural fires in Eastern Europe in spring 2006 // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. № 2. Р. 511–534. http://dx.doi.org/10.5194/acp-7-511-2007.

11. Shaw G.E. The Arctic haze phenomenon // Bull. Amer. Meteor. Soc., 1995. V. 76. № 12. Р. 2403–2414.

12. Quinn P., Shaw G., Andrews E., Dutton E.G., Ruoho-Airola T., Gong S.L. Arctic haze: current trends and knowledge gaps // Tellus. 2007. V. 59B (1). P. 99–114. http://dx.doi.org/10.1111/j.1600-0889.2006.00238.x.

13. Терпугова С.А., Зенкова П.Н., Кабанов Д.М., Полькин В.В., Голобокова Л.П., Панченко М.В., Сакерин С.М., Лисицын А.П., Шевченко В.П., Политова Н.В., Козлов В.С., Ходжер Т.В., Шмаргунов В.П., Чернов Д.Г. Результаты исследований характеристик аэрозоля в атмосфере Карского и Баренцева морей в летне-осенний период 2016 г. // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 5. C. 391–402. doi: 10.15372/AOO20180509.

14. Sakerin S.M., Kabanov D.M., Polkin V.V., Golobokova L.P., Zenkova P.N., Kessel A.S., Polkin Vas.V., Radionov V.F., Terpugova S.A., Urazgildeeva A.V., Khodzher T.V., Khuriganowa O.I. Features of spatial distribution of aerosol characteristics over Arctic seas // Proc. SPIE 10833, 24th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 1083339 (13 December 2018). doi: 10.1117/12.2502013.

15. Полькин В.В., Зенкова П.Н., Изосимова О.Н., Кабанов Д.М., Радионов В.Ф., Сакерин С.М., Малафеев Г.В., Шевченко В.П. Результаты измерений оптических и микрофизических характеристик аэрозоля в экспедициях 2018 г. на НИС «Академик Мстислав Келдыш» и «Академик Трёшников» // Тезисы докладов XXV Международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (1–5 июля 2019, Томск). Изд. ИОА СО РАН, 2019. C-31–С-35.

16. 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. 2012. Т. 25. № 12. С. 1112–1117.

17. Козлов В.С., Шмаргунов В.П., Полькин В.В. Спектрофотометры для исследования характеристик поглощения света аэрозольными частицами // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 1–3.

18. 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–сентябре 2007 г. // Метеорологические и геофизические исследования. М.: Paulsen, 2011. С. 199–214.

19. Козлов В.С., Тихомиров А.Б., Панченко М.В., Шмаргунов В.П., Полькин В.В., Сакерин С.М., Лисицын А.П., Шевченко В.П. Оптические и микрофизические характеристики аэрозоля в при¬водной атмосфере Белого моря по данным одновременных корабельных и береговых измерений в августе 2006 г. // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 8. С. 767–776.

20. Gathman S.G. Optical properties of the marine aerosol as predicted by the Navy aerosol model // Optical Engineering. 1983. V. 22. № 1. Р. 57–62.

21. Кондратьев К.Я., Москаленко Н.И., Поздняков Д.В. Атмосферный аэрозоль. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 224 с.

22. 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. doi: 10.15372/AOO20150603.

23. Stohl A., Klimont Z., Eckhardt S., Kupiainen K., Shevchenko V.P., Kopeikin V.M., Novigatsky A.N. Black carbon in the Arctic: The underestimated role of gas flaring and residential combustion emissions // Atmos. Phys. Chem. 2013. V. 13. № 17. P. 8833–8855. doi: 10.5194/acp-13-8833-2013.

24. Cheng M.-D. Geolocating Russian sources for Arctic black carbon // Atmos. Environ. 2014. V. 92. № 4. P. 398–410. doi: org/10.1016/j.atmosenv.2014.04.031.

25. 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. V. 11. № 12. P. 12453–12473. doi: 10.5194/acp-11-12453-2011.

26. Сакерин С.М., Кабанов Д.М., Радионов В.Ф., Чернов Д.Г., Турчинович Ю.С., Лубо-Лесниченко К.Е., Прахов А.Н. Обобщение результатов измерений спектральной аэрозольной оптической толщины атмосферы на арх. Шпицберген в 2011–2016 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 11. C. 948–955. doi: 10.15372/AOO20171107.