Preview

Проблемы Арктики и Антарктики

Расширенный поиск

Вариации метана в атмосфере Антарктиды в 2009–2017 гг. по данным наземных и спутниковых измерений

https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты систематических измерений (2009–2017 гг.) общего содержания и средней по высоте концентрации метана на ст. Новолазаревская. Рассчитанные значения линейных трендов и параметров внутригодовых колебаний атмосферного метана сопоставлены с данными анализа вариаций приземных концентраций метана на станциях Сёва (Sywa), Халли (Halley Station) и Амундсен-Скотт (Amundsen-Scott South Pole Station), общего содержания метана на станции Арривал-Хайтс (ArrivalHeights), а также спутниковыми данными AIRS. Средние значения и тренд общего содержания метана на ст. Новолазаревская и ст. Арривал-Хайтс хорошо согласуются. Для периода измерений 2009–2014 гг. тренд средней по высоте объемной концентрации метана на ст. Новолазаревская совпадает в пределах погрешности с трендом приземных концентраций метана на станциях Сёва, Халли и Амундсен-Скотт, однако в 2015–2016 гг. согласно данным ст. Новолазаревская, Арривал-Хайтс и спутниковым данным наблюдалось замедление роста концентраций метана. Для вариаций средней по высоте объемной концентрации на ст. Новолазаревская и концентрации метана по данным AIRS, наряду с годовыми колебаниями, характерны значительные полугодовые вариации. Для всех рассмотренных рядов построена статистическая модель, которая аппроксимирует трендовую, годовую и полугодовую составляющие колебаний СН4.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Об авторах

В. П. Устинов
ФГБУ Научно-производственное объединение «Тайфун»
Россия


Е. Л. Баранова
ФГБУ Научно-производственное объединение «Тайфун»
Россия


к Н. Вишератин
ФГБУ Научно-производственное объединение «Тайфун»
Россия


М. И. Грачев
ФГБУ Научно-производственное объединение «Тайфун»
Россия


А. В. Кальсин
ФГБУ Научно-производственное объединение «Тайфун»
Россия


Список литературы

1. Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода М.: Физматлит, 2004. 336 с.

2. Семенов С.М., Говор И.Л., Уварова Н.Е. Роль метана в современном изменении климата. М., 2018. 106 с.

3. Saunois M., Bousquet P., Poulter B., Peregon A., Ciais P., Canadell J.G., Dlugokencky E.J., Etiope G., Bastviken D., Houweling S., Janssens-Maenhout G., Tubiello F.N., Castaldi S., Jackson R.B., Alexe M., Arora V.K., Beerling D.J., Bergamaschi P., Blake D.R., Brailsford G., Brovkin V., Bruhwiler L., Crevoisier C., Crill P., Covey K., Curry C., Frankenberg C., Gedney N., Höglund-Isaksson L., Ishizawa M., Ito A., Joos F., Kim H.-S., Kleinen T., Krummel P., Lamarque J.-F., Langenfelds R., Locatelli R., Machida T., Maksyutov S., McDonald K.C., Marshall J., Melton J.R., Morino I., Naik V., O’Doherty S., Parmentier F.-J.W., Patra P.K., Peng C., Peng S., Peters G.P., Pison I., Prigent C., Prinn R., Ramonet M., Riley W.J., Saito M., Santini M., Schroeder R., Simpson I.J., Spahni R., Steele P., Takizawa A., Thornton B.F., Tian H., Tohjima Y., Viovy N., Voulgarakis A., van Weele M., van der Werf G.R., Weiss R., Wiedinmyer C., Wilton D.J., Wiltshire A., Worthy D., Wunch D., Xu X., Yoshida Y., Zhang B., Zhang Z., Zhu Q. The global methane budget 2000–2012 // Earth System Science Data. 2016. V. 8 (2). P. 697–751. https://doi.org/10.5194/essd-8-697-2016.

4. Ghosh A., Patra P.K., Ishijima K., Umezawa T., Ito A., Etheridge D.M., Sugawara S., Kawamura K., Miller J.B., Dlugokencky E.J., Krummel P.B., Fraser P.J., Steele L.P., Langenfelds R.L., TrudingerC.M., White J.W.C., Vaughn B., Saeki T., Aoki S., Nakazawa T. Variations in global methane sources and sinks during 1910–2010 // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 2595–2612.

5. Zhu R., Liu Y., Ma E., Sun J. Nutrient compositions and potential greenhouse gas production in penguin guano, ornithogenic soils and seal colony soils in coastal Antarctica // Antarctic Science. 2009. V. 21 (5). P. 427–438. https://doi.org/10.1017/s0954102009990204.

6. Bates T.S., Kelly K.C., Johnson J.E., Gammon R.H. A reevaluation of the open ocean source of methane to the atmosphere // JGR: Atmospheres. 1996. V. 101. P. 6953–6961.

7. Lamarche-Gagnon G., Wadham J.L., Lollar B.S., Arndt S., Fietzek P., Beaton A D., Tedstone A.J., Telling J., Bagshaw E.A., Hawkings J.R., Kohler T.J., Zarsky J.D., Mowlem M.C., Anesio A.M., Stibal M. Greenland melt drives continuous export of methane from the ice-sheet bed // Nature. 2019. V. 565 (7737). P. 73–77. doi: 10.1038/s41586-018-0800-0.

8. Allan W., Lowe D.C., Gomez A.J., Struthers H., Brailsford G.W. Interannual variation of 13C in tropospheric methane: Implications for a possible atomic chlorine sink in the marine boundary layer // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D11306, doi:10.1029/2004JD005650.

9. Тимофеев Ю.М. Исследования атмосферы методом прозрачности. СПб.: Наука, 2016. 368 с.

10. Дворяшина Е.В., Дианов-Клоков В.И. Результаты спектроскопических измерений содержания метана в атмосфере Северного полушария (1974–1984 гг.) // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 1. С. 87–89.

11. Ракитин В.С., Штабкин Ю.А., Еланский Е.Ф., Панкратова Н.В., Скороход А.И., Гречко Е.И., Сафронов А.Н. Результаты сопоставления спутниковых измерений общего содержания СО, СН4 и СО2 с наземными спектроскопическими данными // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 9. С. 816–824.

12. Макарова М.В., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М. Спектроскопические измерения общего содержания метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37. № 1. C. 67–73.

13. Макарова М.В., Кирнер О., Тимофеев Ю.М., Поберовский А.В., Имхасин Х.Х., Осипов С.И., Макаров Б.К. Годовой ход и долговременный тренд содержания атмосферного метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 4. C. 493–501.

14. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Вишератин К.Н., Каменоградский Н.Е., Семенов В.К., СиняковВ.П. Результаты экспериментальных исследований радиационно-активных составляющих атмосферы в центре Евразии // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 4. С. 463–492.

15. Устинов В.П., Баранова Е.Л., Вишератин К.Н., Грачев М.И., Кальсин А.В. Вариации окиси углерода в атмосфере Антарктиды по данным наземных и спутниковых измерений // Исследования Земли из космоса. 2019. № 2. С. 97–106.

16. Кашин Ф.В., Радионов В.Ф., Гречко Е.И. Вариации общего содержания окиси углерода и метана в Антарктической атмосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43. № 4. C. 96–102.

17. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov I.E., Barbe A., Benner C.D., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50. doi: 10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.2013.

18. Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC). URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/ndacc/station/arrival/hdf/ftir/ (дата обращения 21.01.2020).

19. Dlugokencky E.J., Lang P.M., Crotwell A.M., Masarie K.A. Atmospheric methane dry air mole fractions from the NOAA Earth System Research Laboratory. 2012. URL: ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/data/trace_gases/cн4/flask/surface (дата обращения 21.01.2020).

20. Acker J. G., Leptoukh G. Online Analysis Enhances Use of NASA Earth Science Data // Eos, Trans. AGU. 2007. V. 88. № 2. P. 14–17. URL: https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni/ (дата обращения 21.01.2020).

21. Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Garcıa O.E., Gomez-Pelaez A., Dohe S., Blumenstock T., Guerra J.C. Long-term validation of tropospheric column-averaged CH4 mole fractions obtained by mid-infrared ground-based FTIR spectrometry // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 1425–1441. doi:10.5194/amt-5-1425-2012.

22. Bader W., Bovy B., Conway S., Strong K., Smale D., Turner A.J., Blumenstock T., Boone C., Collaud Coen M., Coulon A., Garcia O., Griffith D.W.T., Hase F., Hausmann P., Jones N.,Krummel P., Murata I., Morino I., Nakajima H., O’Doherty S., Paton-Walsh C., Robinson J., Sandrin R., Schneider M., Servais C., Sussmann R., Mahieu E. The recent increase of atmospheric methane from 10 years of ground-based NDACC FTIR observations since 2005 // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 2255–2277. https://doi.org/10.5194/acp-17-2255-2017.

23. Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Barthlott S., Dubravica D., Garcia O.E., Gomez-Pelaez A., Gonzalez Y., Guerra J.C., Gisi M., Kohlhepp R., Dohe S., Blumenstock T., Strong K., Weaver D., Palm M., Sadeghi A., Deutscher N.M., Warneke T., Notholt, J. Jones N., Griffith D. W.T., Smale D., Brailsford G.W., Robinson J., Meinhardt F., Steinbacher M., Aalto T., Worthy D. Tropospheric CH4 signals as observed by NDACC FTIR at globally distributed sites and comparison to GAW surface in situ measurements // Atmospheric Measurement Techniques. 2014. V. 7 (7). P. 2337–2360.

24. Visheratin K.N., Nerushev A.F., Orozaliev M.D., Zheng Xiangdong, Sun Shumen, Liu Li. Temporal variability of total ozone in the Asian region inferred from ground-based and satellite measurement data // Proc. of the Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and the ocean. 2017. V. 53. №. 9. P. 894–903. doi: 10.1134/S000143381709033X.

25. Scargle J.D. Studies in astronomical time series analysis. Statistical aspects of spectral analysis of unevenly spaced data // The Astrophysical Journal. 1982. V. 263. P. 835–853.

26. Yurganov L.N., Radionov V.F. Variations in the total column abundances of atmospheric carbon monoxide and methane in the polar regions // Antarc. Sci. 1991. V. 3. P. 443–449.

27. Khalil M.A.K., Rasmussen R.A. Atmospheric methane: recent global trends // Environmental Science and Technology. 1990. V. 24. P. 549–553.


Для цитирования:


Устинов В.П., Баранова Е.Л., Вишератин к.Н., Грачев М.И., Кальсин А.В. Вариации метана в атмосфере Антарктиды в 2009–2017 гг. по данным наземных и спутниковых измерений. Проблемы Арктики и Антарктики. 2020;66(1):66-81. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81

For citation:


Ustinov V.P., Baranova E.L., Visheratin K.N., Grachev M.I., Kalsin A.V. Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data. Arctic and Antarctic Research. 2020;66(1):66-81. (In Russ.) https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81

Просмотров: 48


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0555-2648 (Print)
ISSN 2618-6713 (Online)