Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 263-270
Анализ мезомасштабных вариаций содержания углекислого газа вблизи мегаполиса Москвы по спутниковым данным
Ю.М. Тимофеев
1 , И.А. Березин
1 , Я.А. Виролайнен
1 , М.В. Макарова
1 , А.А. Никитенко
1 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 18.03.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-4-263-270
Углекислый газ является важнейшим антропогенным парниковым газом, требующим непрерывного контроля за изменчивостью его содержания в атмосфере. В настоящее время мониторинг содержания углекислого газа осуществляется с помощью различных дистанционных и локальных методов. Спутниковые методы позволяют исследовать пространственные и временные вариации углекислого газа в районе мегаполисов, где присутствуют его разнообразные антропогенные источники, локализовать отдельные районы источников и даже оценить интенсивности их эмиссий. В настоящей работе проведены исследования мезомасштабных пространственных и временных вариаций содержания углекислого газа в окрестностях Москвы в течение 2014–2018 гг. Для анализа были использованы измерения надирным прибором, находящимся на борту спутника ОСО-2 и измеряющим солнечное излучение в ближней ИК-области спектра. Обнаружены значительные пространственные и временные вариации углекислого газа в районе московского мегаполиса, обусловленные наличием многочисленных антропогенных источников. По спутниковым данным, полная амплитуда пространственно-временных вариаций среднего для сухой атмосферы отношения смеси углекислого газа за рассматриваемый период составила 70 ppm, превысив 17 % от среднего. Максимальные пространственные вариации среднего отношения смеси углекислого газа в течение одного дня наблюдений составили 50,1 ppm, превысив 13 %.В настоящей работе проведены исследования мезомасштабных пространственных и временных вариаций содержания углекислого газа в окрестностях Москвы в течение 2014-2018 гг. Для анализа были использованы измерения надирным прибором, находящимся на борту спутника ОСО-2 и измеряющим солнечное излучение в ближней ИК области спектра. Обнаружены значительные пространственные и временные вариации углекислого газа в районе Московского мегаполиса, обусловленные наличием многочисленных антропогенных источников. По спутниковым данным, полная амплитуда пространственно-временных вариаций среднего для сухой атмосферы отношения смеси углекислого газа за рассматриваемый период составила 70 ppm, превысив 17% от среднего. Максимальные пространственные вариации среднего отношения смеси углекислого газа в течение одного дня наблюдений составили 50.1 ppm, превысив 13%.
Ключевые слова: вариации содержания углекислого газа, мегаполис Москва, спутник OCO-2, мониторинг углекислого газа в 2014–2018 гг.
Полный текстСписок литературы:
- Арефьев В. Н., Каменоградский Н. Е., Кашин Ф. В., Шилкин А. В. Фоновая составляющая концентрации двуокиси углерода в приземном воздухе (станция мониторинга «Обнинск») // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 6. С. 655–662.
- Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Давыдов Д. К., Inoue G., Maksutov Sh.Sh., Machida Т., Фофонов А. В. Вертикальное распределение парниковых газов над Западной Сибирью по данным многолетних измерений // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 5. С. 457–464.
- Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Давыдов Д. К., Креков Г. М., Фофонов А. В., Бабченко С. В., Inoue G., Machida Т., Maksutov Sh., Sasakawa M., Shimoyama K. Динамика вертикального распределения парниковых газов в атмосфере // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 12. С. 1051–1061.
- Биненко В. И., Решетников А. И., Шевчук Н. О. Анализ изменчивости концентрации углекислого газа на основе наземных и спутниковых измерений на региональном уровне // Ученые записки РГГМУ. 2015. № 38. С. 175–187.
- Рокотян Н. В., Имасу Р., Захаров В. И., Грибанов К. Г., Хаматнурова М. Ю. Амплитуда сезонного цикла СО2 в атмосфере Уральского региона по результатам наземного и спутникового ИК-зондирования // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 9. С. 819–825.
- A Guidebook on the Use of Satellite Greenhouse Gases Observation Data from Verification of Greenhouse Gases Emission Inventories. Japan: National Institute for Environmental Studies, 2017. 124 p.
- Barthlott S., Schneider M., Hase F., Wiegele A., Christner E., González Y., Blumenstock T., Dohe S., García O. E., Sepúlveda E., Strong K., Mendonca J., Weaver D., Palm M., Deutscher N. M., Warneke T., Notholt J., Lejeune B., Mahieu E., Jones N., Griffith D. W. T., Velazco V. A., Smale D., Robinson J., Kivi R., Heikkinen P., Raffalski U. Using XCO2 retrievals for assessing the long-term consistency of NDACC/FTIR data sets // Atmospheric Measurement Techniques. 2015. V. 8. P. 1555–1573.
- Hakkarainen J., Ialongo I., Tamminen J. Direct space-based observations of anthropogenic CO2 emission areas from OCO-2 // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. P. 11400–11406.
- Hakkarainen J., Ialongo I., Maksyutov S., Crisp D. Global XCO2 anomalies as seen by Orbiting Carbon Observatory-2 // Atmospheric Chemistry and Physics Discussions. 2018. URL: https://doi.org/10.5194/acp-2018-649 (Manuscript under review).
- Messerschmidt J., Geibel M. C., Blumenstock T., Chen H., Deutscher N. M., Engel A., Feist D. G., Gerbig C., Gisi M., Hase F., Katrynski K., Kolle O., Lavrič J. V., Palm M., Ramonet M., Rettinger M., Schmidt M., Sussmann R., Toon G. C., Truong F., Warneke T., Wennberg P. O., Wunch D., Xueref-Remy I. Calibration of TCCON column-averaged CO2: the first aircraft campaign over European TCCON sites // Atmospheric Chemistry and Physics. 2011. V. 11. P. 10765–10777.
- Nassar R., Hill T. G., McLinden C. A., Wunch D., Jones D. B.A., Crisp D. Quantifying CO2 emissions from individual power plants from space // Geophysical Research Letters. 2017. V. 44. P. 10045–10053.
- Technical Report of Global Analysis Method for Major Greenhouse Gases by the World Data Centre for Greenhouse Gases. GAW Report No. 184. Geneva: World Meteorological Organization, 2009. 29 p.
- Timofeyev Yu., Virolainen Ya., Makarova M., Poberovsky A., Polyakov A., Ionov D., Osipov S., Imhasin H. Ground-based spectroscopic measurements of atmospheric gas composition near Saint Petersburg (Russia) // J. Molecular Spectroscopy. 2016. V. 323. P. 2–14.
- Timofeyev Yu. M., Berezin I. A., Virolainen Ya. A., Makarova M. V., Polyakov A. V., Poberovsky A. V., Filippov N. N., Foka S. Ch. Spatial-temporal CO2 variations near St. Petersburg based on satellite and ground-based measurements // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2019. V. 55. No. 1. P. 58–63.
- Wunch D., Wennberg P. O., Osterman G., Fisher B., Naylor B., Roehl C. M., O’Dell C., Mandrake L., Viatte C., Kiel M., Griffith D. W. T., Deutscher N. M., Velazco V. A., Notholt J., Warneke T., Petri C., De Maziere M., Sha M. K., Sussmann R., Rettinger M., Pollard D., Robinson J., Morino I., Uchino O., Hase F., Blumenstock T., Feist D. G., Arnold S. G., Strong K., Mendonca J., Kivi R., Heikkinen P., Iraci L., Podolske J., Hillyard P. W., Kawakami S., Dubey M. K., Parker H. A., Sepulveda E., García O. E., Te Y., Jeseck P., Gunson M. R., Crisp D., Eldering A. Comparisons of the Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) XCO2 measurements with TCCON // Atmospheric Measurement Techniques. 2017. V. 10. P 2209–2238.
- Xinxin Y., Lauvaux T., Kort E. A., Oda T., Feng S., Lin J. C., Yang E., Wu D. Constraining fossil fuel CO2 emissions from urban area using OCO-2 observations of total column CO2 // Atmospheric Chemistry and Physics Discussions. 2017. URL: https://www.atmos-chem-phys-discuss.net/acp-2017-1022/ (Manuscript under review).