Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 221-235
Содержание диоксида азота в тропосфере Западной Сибири по данным спутниковых наблюдений. Пространственно-временная изменчивость
Т.В. Русскова
1 , П.Н. Зенкова
1 1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
Одобрена к печати: 29.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-221-235
Рост промышленного производства в отдельных регионах мира и повсеместное развитие транспортно-логистических систем сопровождаются перманентным загрязнением атмосферы в результате эмиссии различных газовых примесей, в том числе окислов азота. Накопленный к настоящему времени значительный объём спутниковых наблюдений позволяет оценивать долговременные изменения концентрации двуокиси азота (NO2) в глобальном масштабе, а также идентифицировать географическое расположение её источников. Для оценки пространственно-временной изменчивости содержания NO2 в статье использованы многолетние данные измерений спектрометра OMI, размещённого на спутнике Aura. Приведён пример среднегодового пространственного распределения NO2 в тропосфере восточного полушария, демонстрирующий наиболее крупные очаги антропогенного загрязнения. На территории России отмечается наличие протяжённого шлейфа загрязнений, простирающегося от западных границ государства до восточных границ Красноярского края и охватывающего большую часть Западной Сибири. Представлены результаты анализа содержания диоксида азота в тропосфере Западной Сибири с 2005 по 2016 г. Показано, что пространственное распределение концентрации газа в воздушном бассейне региона носит широтный характер с уменьшением значений в юго-восточном и северном направлениях. Наименьшими значениями тропосферного содержания диоксида азота отличаются труднодоступные, а также наименее заселённые и освоенные области региона, такие как Республика Алтай, Ямало-Ненецкий и Ханты-Мансийский автономные округа. Федеральные трассы, крупные города и промышленные центры образуют зоны повышенного загрязнения тропосферы. По многолетним изменениям концентрации NO2 получены оценки линейных трендов, определены особенности её сезонной изменчивости.
Ключевые слова: диоксид азота, спектрометр OMI, тропосфера, пространственно-временная изменчивость, Западная Сибирь
Полный текстСписок литературы:
- Безуглая Э. Ю., Смирнова И. В. Воздух городов и его изменения. СПб.: Астерион, 2008. 253 с.
- Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2016 году» М.: Минприроды России; НИА-Природа. 2017. 760 с.
- Ежегодник «Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2016 г.». СПб., 2017. 228 с.
- Елохов А. С., Груздев А. Н. Измерения общего содержания и вертикального распределения NO2 на Звенигородской научной станции // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 6. С. 831–846.
- Ионов Д. В., Тимофеев Ю. М. Региональный космический мониторинг содержания двуокиси азота в тропосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 4. С. 467–476.
- Хван Т. А., Хван П. А. Безопасность жизнедеятельности. Ростов: Феникс, 2003. 416 с.
- Beirle S., Platt U., Wenig M., Wagner T. Weekly Cycle of NO2 by GOME Measurements: A Signature of Anthropogenic Sources // Atmospheric Chemistry and Physics. 2003. V. 3. No. 6. P. 2225–2232.
- Boersma K. F., Eskes H. J., Brinksma E. J. Error analysis for tropospheric NO2 retrievals from space // J. Geophysical Research. 2004. V. 109. No. D04311.
- Boersma K. F., Eskes H. J., Dirksen R. J., Van der A R. J., Veefkind J. P., Stammes P., Veefkind J. P., Sneep M., Claas J., Leitao J., Richter A., Zhou Y., Brunner D. An improved tropospheric NO2 column retrieval algorithm for the ozone monitoring instrument // Atmospheric Measurement Techniques. 2011. V. 4. No. 9. P. 1905–1928.
- Bovensmann H., Burrows J. P., Buchwitz M., Frerick J., Noël S., Rozanov V. V., Chance K. V., Goede A. P. H. SCIAMACHY: Mission Objectives and Measurement Modes // J. Atmospheric Sciences. 1999. V. 56. No. 2. P. 127–150.
- Bucsela E. J., Krotkov N. A., Celarier E. A., Lamsal L. N., Swartz W. H., Bhartia P. K., Boersma K. F., Veefkind J. P., Gleason J. F., Pickering K. E. A new stratospheric and tropospheric NO2 retrieval algorithm for nadir-viewing satellite instruments: applications to OMI // Atmospheric Measurement Techniques. 2013. V. 6. No. 10. P. 2607–2626.
- Burrows J. P., Weber M., Buchwitz M., Rozanov V. V., Ladstätter-Weißenmayer A., Richter A., DeBeek R., Hoogen R., Bramstedt K., Eichmann K.-U., Eisinger M. The Global Ozone Monitoring Experiment (GOME): Mission Concept and First Scientific Results // J. Atmospheric Sciences. 1999. V. 56. No. 2. P. 151–175.
- Castellanos P., Boersma K. F., Torres O., de Haan J. F. OMI tropospheric NO2 air mass factors over South America: effects of biomass burning aerosols // Atmospheric Measurement Techniques. 2015. V. 8. No. 9. P. 3831–3849.
- Celarier E. A., Brinksma E. J., Gleason J. F., Veefkind J. P., Cede A., Herman J. R., Ionov D., Goutail F., Pommereau J-P., Lambert J-C., van Roozendael M., Pinardi G., Wittrock F., Schönhardt A., Richter A., Ibrahim O. W., Wagner T., Bojkov B., Mount G., Spinei E., Chen C. M., Pongetti T. J., Sander S. P., Bucsela E. J., Wenig M. O., Swart D. P.J., Volten H., Kroon M., Levelt P. F. Validation of Ozone Monitoring Instrument Nitrogen Dioxide Columns // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. No. D15S08.
- Kiesewetter G., Borken-Kleefeld J., Schöpp W., Heyes C., Bertok I., Thunis P., Bessagnet B., Terrenoire E., Amann M. Modelling Compliance with NO2 and PM10 Air Quality Limit Values in the GAINS Model // TSAP Report. 2013. 76 p.
- Levelt P. F., van den Oord G. H. J., Dobber M. R., Malkki A., Visser H., de Vries J., Stammes P., Lundell J., Saari H. The Ozone Monitoring Instrument // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing. 2006. V. 44. No. 5. P. 1093–1101.
- Liu F., Beirle S., Zhang Q., Dörner S., He K., Wagner T. NOx lifetimes and emissions of cities and power plants in polluted background estimated by satellite observations // Atmospheric Chemistry and Physic. 2016. V. 16. No. 8. P. 5283–5298.
- Lorente A., Boersma K. F., Yu H., Dörner S., Hilboll A., Richter A., Liu M., Lamsal L. N., Barkley M., De Smedt I., Van Roozendael M., Wang Y., Wagner T., Beirle S., Lin J.-T., Krotkov N., Stammes P., Wang P., Henk J., Eskes H. J., Krol M. Structural uncertainty in air mass factor calculation for NO2 and HCHO satellite retrievals // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. No. 3. P. 759–782.
- McPeters R. D., Krueger A. J., Bhartia P. K., Herman J. R., Oaks A., Ahmad Z., Cebula R. P., Schlesinger B. M., Swissler T., Taylor S. L., Torres O., Wellemeyer C. G. Nimbus-7 Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) Data Products User’s Guide. Technical Report. 1993. URL: http://cedadocs.ceda.ac.uk/1099/ (April 10, 2018).
- Paraschiv S., Constantin D. E., Paraschiv S. L., Voiculescu M. OMI and Ground-Based In-Situ Tropospheric Nitrogen Dioxide Observations over Several Important European Cities during 2005–2014 // Intern. J. Environmental Research and Public Health. 2017. V. 14. No. 11. P. E1415.
- Prather M., Ehhalt D., Dentener F., Derwent R., Grubler A. Atmospheric chemistry and greenhouse gases // Climate Change 2001: The Scientific Basis, Third Assessment Report. Working Group I of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 2001. Ch. 4. P. 239–289.
- Richter A., Burrows J. P., Nüss H., Granier C., Niemeier U. Increase in tropospheric nitrogen dioxide over China observed from space // Nature. 2005. V. 437. No. 7055. P. 129–132.
- Schmidt C. W. Beyond a One-Time Scandal: Europe’s Ongoing Diesel Pollution Problem // Environmental Health Perspectives. 2016. V. 124. No. 1. P. A19–A22.
- Seinfeld J. H., Pandis S. N. Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to climate Change. N. Y.: Whiley, 2016. 1152 p.
- Van der A R. J., Eskes H., Boersma K. F., van Noije T. P. C., Van Roozendael M., De Smedt I., Peters D. H. M. U., Meijer E. W. Trends, seasonal variability and dominant NOx source derived from a ten year record of NO2 measured from space // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. No. D04302.
- Veefkind J. P., Aben I., McMullan K., Förster H., De Vries J., Otter G., Claas J., Eskes H. J., De Haan J. F., Kleipool Q., Van Weele M., Hasekamp O., Hoogeveen R., Landgraf J., Snel R., Tol P., Ingmann P., Voors R., Kruizinga B., Vink R., Visser H., Levelt P. F. TROPOMI on the ESA Sentinel-5 Precursor: A GMES mission for global observations of the atmospheric composition for climate, air quality and ozone layer applications // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 120. P. 70–83.