Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 6. С. 265-272

Анализ наземных спектроскопических измерений содержания СО2 в Петергофе

А.А. Никитенко 1 , Г.М. Неробелов 1 , Ю.М. Тимофеев 1 , А.В. Поберовский 1 
1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 03.12.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-265-272
Регулярный мониторинг антропогенных эмиссий диоксида углерода СО2 в мегаполисах планеты — актуальная задача, поскольку крупные города ответственны за ~70 % антропогенных эмиссий СО2 на Земле. В работе анализируются возможности количественных оценок антропогенного вклада Санкт-Петербурга в эмиссии СО2 на основе анализа спектроскопических измерений в Петергофе с использованием данных стационарного инфракрасного (ИК) фурье-спектрометра Bruker 125HR в период 2018–2019 гг. Анализ измерений содержания СО2 при различных направлениях ветра показал, что антропогенный вклад Санкт-Петербурга составляет 1,5–5,3 ppm в терминах среднего отношения смеси для сухой атмосферы. Полученные оценки хорошо согласуются с независимыми и высокоточными оценками антропогенных вкладов в рамках проведения программы EMME в марте – апреле 2019 г. Для практического использования регулярных измерений общего содержания (ОС) СО2 в Петергофе для оценки городских эмиссий газа необходимо существенно повысить точность оценок антропогенного вклада. Этого можно добиться при использовании дополнительных дифференциальных измерений ОС СО2 с помощью стационарного прибора и мобильного фурье-спектрометра Bruker EM27/SUN.
Ключевые слова: антропогенные эмиссии СО2, мониторинг, вариация СО2, наземные спектроскопические измерения, валидация, спутниковые измерения, дифференциальный метод
Полный текст

Список литературы:

  1. Ракитин А. В., Поберовский А. В., Тимофеев Ю. М., Макарова М. В., Конвей Т. Вариации среднего по высоте отношения смеси СО2 вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. T. 49. № 3. С. 298–303. DOI: 10.7868/S0002351513030127.
  2. Тимофеев Ю. М., Березин И. А., Виролайнен Я. А., Макарова М. В., Поляков А. В., Поберовский А. В., Филиппов Н. Н., Фока С. Ч. Пространственно-временные вариации содержания CO2 по данным спутниковых и наземных измерений вблизи Санкт-Петербурга // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. T. 55. № 1. С. 65–72. https://doi.org/10.31857/S0002-351553165-72.
  3. Тимофеев Ю. М., Неробелов Г. М., Виролайнен Я. А., Поберовский А. В., Фока С. Ч. (2020а) Оценки антропогенных эмиссий СО2 мегаполиса Санкт-Петербурга // Докл. РАН. Науки о Земле. 2020. T. 494. № 1. С. 97–100. DOI: 10.31857/S2686739720090182.
  4. Тимофеев Ю. М., Филиппов Н. Н., Поберовский А. В. (2020б) Анализ информативности и вертикального разрешения наземного спектроскопического ИК-метода определения вертикальной структуры CO2 // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 11. С. 836–841. DOI: 10.15372/AOO20201102.
  5. Тимофеев Ю. М., Неробелов Г. М., Поберовский А. В. Филиппов Н. Н. Определение содержания СО2 в тропосфере и стратосфере наземным ИК методом // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 3. С. 322–333. DOI: 10.31857/S0002351521020115.
  6. Фока С. Ч., Макарова М. В., Поберовский А. В., Тимофеев Ю. М. Временные вариации концентрации СО2, СН4 и СО в пригороде Санкт-Петербурга (Петергоф) // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 10. C. 860–866. DOI: 10.15372/AOO20191010.
  7. A Guidebook on the Use of Satellite Greenhouse Gases Observation Data to Evaluate and Improve Greenhouse Gas Emission Inventories. 1st ed. / eds. Matsunaga T., Maksyutov S.; Satellite Observation Center. National Institute for Environmental Studies. Japan, 2018. 129 p.
  8. Enting I. G. Inverse Problems in Atmospheric Constituent Transport. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2002. 392 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511535741.
  9. Hase F., Hannigan J. W., Coffey M. T., Goldman A., Höpfner M., Jones N. B., Rinsland C. P., Wood S. W. Intercomparison of retrieval codes used for the analysis of high-resolution, ground-based FTIR measurements // J. Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2004. V. 87. P. 25–52. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2003.12.008.
  10. Ionov D. V., Makarova M. V., Hase F., Foka S. C., Kostsov V. S., Alberti C., Blumenstock T., Warneke T., Virolainen Y. A. The CO2 integral emission by the megacity of St Petersburg as quantified from ground-based FTIR measurements combined with dispersion modelling // Atmospheric Chemistry and Physics. 2021. V. 21. Iss. 14. P. 10939–10963. https://doi.org/10.5194/acp-21-10939-2021.
  11. Kort E. A., Frankenberg С., Miller С. E., Oda T. Space-based observations of megacity carbon dioxide // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Art. No. L17806. DOI: 10.1029/2012GL052738.
  12. Makarova M. V., Alberti C., Ionov D. V., Hase F., Foka S. C., Blumenstock T., Warneke T., Virolainen Ya. A., Kostsov V. S., Frey M., Poberovskii A. V., Timofeyev Yu. M., Paramonova N. N., Volkova K. A., Zaitsev N. A., Biryukov E. Y., Osipov S. I., Makarov B. K., Polyakov A. V., Ivakhov V. M., Imhasin H. Kh., Mikhailov E. F. Emission Monitoring Mobile Experiment (EMME): an overview and first results of the St. Petersburg megacity campaign-2019 // Atmospheric Measurement Techniques. 2021. V. 14. P. 1047–1073. https://doi.org/10.5194/amt-14-1047-2021.
  13. 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. Iss. 19. P. 10045–10053. https://doi.org/10.1002/2017GL074702.
  14. Oda T., Maksyutov S. A very high-resolution (1 km × 1 km) global fossil fuel CO2 emission inventory derived using a point source database and satellite observations of nighttime lights // Atmospheric Chemistry and Physics. 2011. V. 11. P. 543–556. https://doi.org/10.5194/acp-11-543-2011.
  15. Shekhar A., Chen J., Paetzold J. C., Dietrich F., Zhao X., Bhattacharjee S., Ruisinger V., Wofsy S. C. Anthropogenic CO2 emissions assessment of Nile Delta using XCO2 and SIF data from OCO-2 satellite // Environmental Research Letters. 2020. V. 15. Iss. 9. DOI: 10.1088/1748-9326/ab9cfe.
  16. Stein A. F., Draxler R. R., Rolph G. D., Stunder B. J. B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA’s HYSPLIT Atmospheric Transport and Dispersion Modeling System // Bull. American Meteorological Society. 2015. V. 96. Iss. 12. P. 2059–2077. DOI: 10.1175/BAMS-D-14-00110.1.
  17. Timofeyev Y., Virolainen Y., 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. DOI: 10.1016/j.jms.2015.12.007.
  18. Virolainen Ya. A. Methodical Aspects of the Determination of Carbon Dioxide in Atmosphere Using FTIR Spectroscopy // J. Applied Spectroscopy. 2018. V. 85. Iss. 3. P. 462–469. https://doi.org/10.1007/s10812-018-06.
  19. Virolainen Y. A., Nikitenko A. A., Timofeyev Y. M. Intercalibration of Satellite and Ground-Based Measurements of CO2 Content at the NDACC St. Petersburg Station // J. Applied Spectroscopy. 2020. V. 87. Iss. 5. P. 888–892. DOI: 10.1007/s10812-020-01085-0.
  20. World Energy Outlook. International Energy Agency, 2008. 578 p.
  21. Wunch D., Toon G. C., Blavier J.-F. L., Washenfelder R. A., Notholt J., Connor B. J., Griffith D. W. T., Sherlock V., Wennberg P. O. The Total Carbon Column Observing Network // Philosophical Trans. Royal Society A. 2011. V. 369. P. 2087–2112. http://dx.doi.org/10.1098/rsta.2010.0240.