Вплив пожеж на розподіл аерозолю над Україною за даними супутникових та наземних вимірювань
Рубрика:
| Бовчалюк, АП |
| Косм. наука технол. 2013, 19 ;(5):27–41 |
| https://doi.org/10.15407/knit2013.05.027 |
| Мова публікації: українська |
Анотація: Аналізуються джерела надходження та транспортування аерозолів з лісових, степових, торф’яних і сільськогосподарських пожеж над Україною у період 2002—2012 років. Для характеристики розподілу аерозолю в атмосфері та візуалізації місць горіння на поверхні Землі використано дані супутникових приладів POLDER/PARASOL та MODIS відповідно, а за допомогою моделі HYSPLIT побудовано кластери зворотних траєкторій руху повітряних мас. Для аналізу об’ємного розподілу частинок за розміром над Києвом протягом 2008—2012 років використано дані всесвітньої мережі сонячних фотометрів AERONET. Найвищі значення аерозольної оптичної товщини (АОТ) 0.4—0.7 для спектрального каналу 865 нм, спричинені пожежами на торфовищах центральноєвропейської частини Росії, були зареєстровані у період з 14 по 16 серпня 2010 р. над східною та центральною частиною України. Джерела надходження продуктів горіння у цей період знаходилися на більшій відстані від Києва, ніж у серпні 2008 р., коли пожежі відбувалися в центральних та південних областях України. Середньомісячне значення АОТ на рівні 0.05—0.08 спостерігалося над північною і центральною Україною внаслідок степових пожеж у Білорусі з квітня по травень 2006 р. Визначено, що транскордонний перенос атмосфери грає важливу роль у розподілі аерозолю і впливає на якість повітря над всіма країнами Східної Європи. Під час пожеж радіус аерозольних частинок дрібнодисперсної фракції, який відповідає максимумові розподілу по розмірах, над Києвом дорівнював 0.2—0.25 мкм, що може свідчити про одночасну наявність індустріального аерозолю і продуктів горіння біомаси. Крім того, спостерігається подвійний максимум розподілу крупнодисперсної фракції з квітня по червень, що можна пояснити сезонною природою походження частинок. Об’ємний розподіл аерозолів за розмірами у травні–липні 2012 р. характеризується найбільшою наявністю дрібнодисперсних частинок у порівнянні з цим же періодом інших років. |
| Ключові слова: AERONET, аерозолі, лісові та степові пожежі, рух повітряних мас, супутникові дані |
References:
1. Кабашников В. П., Акулинин А. А., Данилевский В. А. и др. Исследование путей переноса атмосферных аэрозолей в Восточноевропейском регионе по данным сети AERONET методом кластерного анализа // Наук. праці УкрНДГМІ. — 2012. — Вип. 262. — С. 40—58.
2. Національна доповідь про стан техногенної та природної безпеки в Україні у 2012 році. Державна служба України з надзвичайних ситуацій. Офіційний веб-сайт. — [Електронний ресурс] — Режим доступу: http://www.mns.gov.ua/content/nasdopovid2012.html
3. Яцкив Я. С., Мищенко М. И., Розенбуш В.К. и др. Проект «АЭРОЗОЛЬ-UA»: дистанционное зондирование аэрозолей в земной атмосфере со спутника // Космічна наука і технологія. — 2012. — 18, № 4. — С. 3—15.
4. Abdalmogith S. S., Harrison R. M. The use of trajectory cluster analysis to examine the long-range transport of secondary inorganic aerosol in the UK // Atmos. Environ. — 2005. — 39 (35). — P. 6686—6695.
5. Amiridis V., Balis D. S., Giannakaki E., et al. Optical characteristics of biomass burning aerosols over Southeastern Europe determined from UV-Raman lidar measurements // Atmos. Chem. Phys. — 2009. — 9. — P. 2431—2440.
6. Amiridis V., Giannakaki E., Balis D. S., et al. Smoke injection heights from agricultural burning in Eastern Europe as seen by CALIPSO // Atmos. Chem. Phys. — 2010. — 10. — P. 11567—11576.
7. Anderson T. L., Charlson R. J., Bellouin N., et al. An “A-Train” Strategy for Quantifying Direct Climate Forcing by Aerosols // Bull. Amer. Meteorol. Soc. — 2005. — 86. — P. 1795—1809.
8. Barnaba F., Angelini F., Curci G., Gobbi G. P. An important fingerprint of wildfires on the European aerosol load // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 10487—10501.
9. Bovchaliuk A., Milinevsky G., Danylevsky V., et al. Variability of aerosol properties over Eastern Europe observed from ground and satellites in the period from 2003 to 2011 // Atmos. Chem. Phys. — 2013. — 13. — P.6587—6602.
10. Bovchaliuk V., Bovchaliuk A., Milinevsky G., et al. Aerosol Microtops II sunphotometer observations over Ukraine // Adv. Astron. and Space Phys. — 2013. — 3. — Р. 46—52.
11. Bréon F.-M. Parasol Level-1 Product Data Format and User Manual // CEA/LSCE, CNES, France. — 2006. — 31 р.
12. Bréon F.-M. Parasol Level-2 Product Data Format and User Manual // CEA/LSCE, CNES, France. — 2006. — 32 р.
13. Bréon F.-M. Parasol Level-3 Product Data Format and User Manual // CEA/LSCE, CNES, France. — 2006. — 27 р.
14. Bréon F.-M., Vermeulen A., Descloitres J. An evaluation of satellite aerosol products against sunphotometer measurements // Remote Sens. Environ. — 2011. — 115. — P. 3102— 3111.
15. Chin M., Kahn R. A., Schwartz S. E. (Eds) Atmospheric aerosol properties and climate impacts. — Washington: U. S. Climate Change Science Program, 2009. — 128 p.
16. Chubarova N., Nezval’ Ye., Sviridenkov I., et al. Smoke aerosol and its radiative effects during extreme fire event over Central Russia in summer 2010 // Atmos. Meas. Tech. — 2012. — 5. — P. 557—568.
17. Danylevsky V., Ivchenko V., Milinevsky G., et al. Aerosol layer properties over Kyiv from AERONET/PHOTONS sunphotometer measurements during 2008—2009 // Int. J. Remote Sens. — 2011. — 32. — P. 657—669.
18. Danylevsky V., Ivchenko V., Milinevsky G., et al. Atmospheric aerosol properties measured with AERONET/ PHOTONS sun-photometer over Kyiv during 2008—2009 // Use of satellite and in-situ data to improve sustainability / Eds F. Kogan, A. Powell, O. Fedorov. — Dordrecht: Springer, 2011. — P. 285—294.
19. Deschamps P. Y., Bréon F. M., Leroy M., et al. The POLDER mission: Instrument characteristics and scientific objectives // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. — 1994. — 32. — P. 598—615.
20. Deuzé J. L., Bréon F. M., Devaux C., et al. Remote sensing of aerosols over land surfaces from POLDER-ADEOS-1 polarized measurements // J. Geophys. Res. — 2001. — 106. — P. 4913—4926.
21. Dorling S. R., Davies T. D., Pierce C. E. Cluster analysis: a technique for estimating the synoptic meteorological controls on air and precipitation chemistry — method and applications // Atmos. Environ. — 1992. — 26. — P. 2575—2581.
22. Draxler R. R., Hess G. D. An overview of the HYSPLIT_4 modeling system of trajectories, dispersion, and deposition // Aust. Meteor. Mag. — 1998. — 47. — P. 295—308.
23. Draxler R. R., Rolph G. D. HYSPLIT (HYbrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) Model access via NOAA ARL READY Website (http://ready.arl.noaa. gov/HYSPLIT.php) // NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, MD, 2013.
24. Dubovik O., Holben B., Eck T. F., et al. Variability of absorption and optical properties of key aerosol types observed in worldwide locations // J. Atmos. Sci. — 2002. — 59. — P. 590—608.
25. Dubovik O., King M. D. A flexible inversion algorithm for retrieval of aerosol optical properties from Sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. — 2000. — 105. — P. 20673—20696.
26. Dubovik O., Smirnov A., Holben B. N., et al. Accuracy assessment of aerosol optical properties retrieval from AERONET sun and sky radiance measurements // J. Geophys. Res. — 2000. — 105. — P. 9791—9806.
27. Eck T. F., Holben B. N., Reid J. S., et al. The wavelength dependence of the optical depth of biomass burning, urban and desert dust aerosols // J. Geophys. Res. — 1999. — 104. — P. 31333—31350.
28. Fan X. H., Goloub P., Deuzé J. L., et al. Evaluation of PARASOL aerosol retrieval over North East Asia // Remote Sens. Environ. — 2008. — 112. — P. 697—707.
29. Forster P., Ramasvamy V., Artaxo P. (Eds). IPCC Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2007. — P. 129—234.
30. Giglio L., Csiszar I., Justice C. O. Global Distribution and Seasonality of Active Fires as Oserved with the Terra and Aqua MODIS Sensors // J. Geophys. Res. — 2006. — 111. — G02016, doi:10.1029/2005JG000142.
31. Giglio L., Descloitres J., Justice C. O., Kaufman Y. An enhanced contextual fire detection algorithm for MODIS // Remote Sens. Environ. — 2003. — 87. — P. 273—282.
32. Giles D. M., Holben B. N., Eck T. F., et al. An analysis of AERONET aerosol absorption properties and classifications representative of aerosol source regions // J. Geophys. Res. — 2012. — 117. — Р. 17203.
33. Goloub P., Tanré D., Deuzé J. L., et al. Validation of the first algorithm applied for deriving the aerosol properties over the ocean using the POLDER/ADEOS measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. — 1999. — 37. — P. 1586—1596.
34. Herman M., Deuzé J. L., Marchand A., et al. Aerosol Remote Sensing from POLDER/ADEOS over the Ocean. Improved Retrieval using Non-Spherical Particle Model // J. Geophys. Res. — 2005. — 110. — D10S02, doi:10.1029/2004JD004798.
35. Holben B. N., Eck T. F., Slutsker I., et al. AERONET — a federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Remote Sens. Environ. — 1998. — 66. — P. 1—16.
36. Israelevich P., Ganor E., Alpert P., et al. Predominant transport paths of Saharan dust over the Mediterranean Sea to Europe // J. Geophys. Res. — 2012. — 117. — D02205, doi:10.1029/2011JD016482.
37. Kaufman Y. J., Justice C. O., Flynn L. P., et al. Potential Global Fire Monitoring from EOS-MODIS // J. Geophys. Res. — 1998. — 103. — P. 32215—32238.
38. Kaufman Y. J., Tanré D., Boucher O. A satellite view of aerosols in the climate system // Nature. — 2002. — 419. — P. 215—223.
39. King M. D., Kaufman Y. J., Tanre D., Nakajima T. Remote sensing of tropospheric aerosols from space: past, present, and future // Bull. Amer. Meteorol. Soc. — 1999. — 80. — P. 2229—2259.
40. Kondratyev K. Ya. Climatic effects of aerosols and clouds. — Chichester: Praxis, 1999. — 267 p.
41. Konovalov I. B., Beekmann M., Kuznetsova I. N., et al. Atmospheric impacts of the 2010 Russian wildfires: integrating modelling and measurements of an extreme air pollution episode in the Moscow region // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 10031—10056.
42. Korontzi S., McCarty J., Loboda T., et al. Global distribution of agricultural fires in croplands from 3 years of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data // Global Biogeochem. Cy. — 2006. — 20. — GB2021, doi:10.1029/2005GB002529.
43. Li Z., Zhao X., Kahn R., et al. Uncertainties in satellite remote sensing of aerosols and impact on monitoring its long-term trend: a review and perspective // Ann. geophys. — 2009. — 27. — P. 2755—2770.
44. Lund Myhre C., Toledano C., Myhre G., et al. Regional aerosol optical properties and radiative impact of the extreme smoke event in the European Arctic in spring 2006 // Atmos. Chem. Phys. — 2007. — 7. — P. 5899—5915.
45. Luterbacher J., Dietrich D., Xoplaki E., et al. European Seasonal and Annual Temperature Variability, Trends, and Extremes since 1500 // Science. — 2004. — 303. — P. 1499—1503.
46. Milinevsky G. P., Danylevsky V. O., Grytsai A. V., et al. Recent developments of atmospheric research in Ukraine // Adv. Astron. and Space Phys. — 2012. — 2. — P.114—120.
47. Mishchenko M., Cairns B., Hansen J., et al. Monitoring of aerosol forcing of climate from space: analysis of measurement requirements // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. — 2004. — 88. — P. 149—161.
48. Mishchenko M. I., Cairns B., Kopp G., et al. Accurate monitoring of terrestrial aerosols and total solar irradiance: introducing the Glory Mission // Bull. Amer. Meteorol. Soc. — 2007. — 88. — P. 677—691.
49. Mishchenko M. I., Geogdzhayev I. V., Cairns B., et al. Past, present, and future of global aerosol climatologies derived from satellite observations: a perspective // J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer. — 2007. —106. — P. 325— 347.
50. Mishchenko M. I., Geogdzhayev I. V., Rossow W. B., et al. Long-term satellite record reveals likely recent aerosol trend // Science. — 2007. — 315. — P. 1543.
51. Morisette J. T., Giglio L., Csiszar I., et al. Validation of MODIS active fire detection products derived from two algorithms // Earth Interactions. — 2005. — 9. — P. 1—23.
52. Nadal F., Bréon F.-M. Parameterization of surface polarized reflectance derived from POLDER spaceborne measurements // Geosci. and Remote Sens. — 1999. — 37. —P. 1709—1718.
53. Pettus Ashley. Agricultural Fires and Arctic Climate Change: A Special CATF Report. — Boston, MA: Clean Air Task Force, 2009. — 33 p.
54. Remer L. A., Kaufman Y. J., Holben B. N., et al. Biomass burning aerosol size distribution and modeled optical properties // J. Geophys. Res.-Atmos. — 1998. — 103. — P. 31879—31891.
55. Rolph G. D. Real-time Environmental Applications and Display sYstem (READY) Website (http://ready.arl.noaa.gov) // NOAA Air Resources Laboratory, Silver Spring, 2013.
56. Rozwadowska A., Zieliński T., Petelski T., Sobolewski P. Cluster analysis of the impact of air back-trajectories on aerosol optical properties at Hornsund, Spitsbergen // Atmos. Chem. Phys. — 2010. — 10. — P. 877—893.
57. San-Miguel-Ayanz J., Barbosa P., Camia A. (Eds). European Commission. 2004. Forest fires in Europe 2003 fire campaign // Official Publication of the European Communities, SPI.04.124 EN, 2004. — 51 p.
58. Schmuck G., San-Miguel-Ayanz J., Barbosa P. (Eds.). European Commission. 2006. Forest fires in Europe 2005 // Official Publication of the European Communities, EUR 22 312 EN, 2006. — 55 p.
59. Schroeder W., Prins E., Giglio L., et al. Validation of GOES and MODIS active fire detection products using ASTER and ETM+ data // Remote Sens. Environ. — 2008. — 112. — P. 2711—2726.
60. Sciare J., Oikonomou K., Favez O., et al. Long-term measurements of carbonaceous aerosols in the Eastern Mediterranean: evidence of long-range transport of biomass burning // Atmos. Chem. Phys. — 2008. — 8. — P. 5551—5563.
61. Seinfeld J. H., Pandis S. N. Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change. — New York: Wiley, 2006. — 1203 p.
62. Shindell D. T., Chin M., Dentener F., et al. A multi-model assessment of pollution transport to the Arctic // Atmos. Chem. Phys. — 2008. — 8. — P. 5353—5372.
63. Stohl A. Characteristics of atmospheric transport into the Arctic Troposphere // J. Geophys. Res. — 2006. — 111. — D113306, doi:10.1029/2005JD006888.
64. Stohl A., Berg T., Burkhart J. F., et al. 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. — 7. — P. 511—534.
65. Tanré D., Bréon F. M., Deuzé J. L., et al. Global observation of anthropogenic aerosols from sattelite // Geophys. Res. Lett. — 2001. — 28. — P. 4555—4558.
66. Tanré D., Bréon F. M., Deuzé J. L., et al. Remote sensing of aerosols by using polarized, directional and spectral measurements within the A-Train: the PARASOL mission // Atmos. Meas. Tech. — 2011. — 4. — P. 1383—1395.
67. Witte J. C., Douglass A. R., da Silva A., et al. NASA A-Train and Terra observations of the 2010 Russian wildfires // Atmos. Chem. Phys. — 2011. — 11. — P. 9287—9301.