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. 253-264

Особенности вариаций метана на арктическом побережье в летне-осенний период

В.С. Стародубцев 1 , В.С. Соловьев 1, 2 
1 Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск, Россия
2 Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г Якутск, Россия
Одобрена к печати: 21.10.2021
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-6-253-264
В работе представлены результаты исследования особенностей вариаций концентрации метана на арктическом побережье по данным трёх арктических станций: Барроу (США), Тикси (Россия), Алерт (Канада) — и данным бортового спектрометра AIRS (ИСЗ Aqua). Показана тенденция накопления метана в арктической зоне: по данным наземных станций рост концентрации метана (с 1980-х по 2019 г.) составил ~6–7 %, по спутниковым данным (2003–2019) — ~5–6 %. Рассчитан сезонный ход концентрации метана по наземным спутниковым данным. Анализ наземных данных показал, что в межсезонье (лето – осень) на станциях Барроу (с июня по ноябрь) и Тикси (с июня по сентябрь) часто наблюдаются кратковременные всплески концентрации метана, что может быть обусловлено ветровой динамикой в пунктах наблюдения. На ст. Алерт подобные всплески не отмечены. По данным спектрометра AIRS построены карты распределения концентрации метана для летне-осеннего и зимне-весеннего периодов на высоте 400 гПа. В летне-осенний период над сушей отмечаются более высокие концентрации метана, чем над водной поверхностью. А в зимне-весенний период значительной разницы между концентрацией метана над сушей и водной поверхностью не наблюдается.
Ключевые слова: метан, Арктика, дистанционное зондирование, AIRS, HYSPLIT
Полный текст

Список литературы:

  1. Аршинов М. Ю., Белан Б. Д., Давыдов Д. К., Иноуйе Г., Максютов Ш., Мачида 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.
  2. Бажин Н. М. Метан в атмосфере // Сорос. образоват. журн. 2000. Т. 6. № 3. С. 52–57.
  3. Бажин Н. М. Метан в окружающей среде: аналит. обзор / Учреждение Российской акад. наук Гос. публич. научно-техн. библиотека Сибир. отд-ния РАН. Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, 2010. Сер. Экология. Вып. 93. 56 с.
  4. Нагурный А. П., Макштас А. П., Соколов В. Т. Результаты измерения концентрации метана в приледном слое атмосферы дрейфующей ледовой станции СП-39 (2011–2012 гг.) повышенный фон концентрации метана // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 4(98). С. 5–13.
  5. Обжиров А. И., Телегин Ю. А., Болобан А. В. Потоки метана и газогидраты в Охотском море // Подвод. исслед. и робототехника. 2015. № 1(19). С. 56–62.
  6. Решетников А. И., Ивахов В. М. Результаты непрерывных наблюдений за концентрацией метана на станции Тикси (сравнение с данными судовых наблюдений на шельфе моря Лаптевых) // Тр. Главной геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова / ред. В. М. Катцов, В. П. Мелешко. СПб.: Гидрометеоиздат, 2012. С. 257–269.
  7. Стародубцев В. С., Соловьев В. С. Особенности вариаций концентрации метана в летне-осенний период на арктической станции Барроу (Аляска) по наземным и спутниковым данным // Вестн. Северо-Восточного федер. ун-та им. М. К. Аммосова. 2020. № 1(75). С. 40–50.
  8. Юрганов Л. Н., Лейфер А. Оценки эмиссии метана от некоторых арктических и приарктических районов по данным орбитального интерферометра IASI // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 173–183. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-3-173-183.
  9. Юрганов Л. Н., Лейфер А., Лунд Майр К. Сезонная и межгодовая изменчивость атмосферного метана над морями Северного Ледовитого океана по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 107–119. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-2-107-119.
  10. Baijun T., Manning E., Fetzer E., Olsen E., Wong S., Susskind J., Iredell L. AIRS/AMSU/HSB Version 6 Level 3 Product User Guide. Pasadena, CA: California Inst. Technology, 2017. 40 p.
  11. Bousquet P., Ciais P., Miller J. B., Dlugocencky E. J., Hauglustaine D. A., Prigent C., Van der Werf G. R., Peylin P., Brunke E.-G., Carouge C., Langenfelds R. L., Lathiere J., Papa F., Ramonet M., Schmidt M., Steele L. P., Tyler S. C., White J. Contribution of anthropogenic and natural sources to atmospheric methane variability // Nature. 2006. V. 443. P. 439–443. DOI: 10.1038/nature05132.
  12. Climate Change 1994: Radiative Forcing of Climate Change and An Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios: Reports of Working Groups I and III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, forming part of the IPCC Special Report to the first session Conf. Parties to the UN Framework Convention on Climate Change / IPCC; eds. Houghton J. T., Meira Filho L. G., Bruce J., Hoesung L., Callander B. A., Haites E., Harris N., Maskell K. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1994. 339 p.
  13. Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / IPCC; eds. Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K. B., Tignor M., Miller H. L. Cambridge, UK; N. Y., USA: Cambridge University Press, 2007. 996 p.
  14. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / IPCC; eds. Stocker T. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S. K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P. M. Cambridge, U. K.; N. Y., USA: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
  15. Ehhalt D. H. The atmospheric cycle of methane // Tellus. 1974. V. 26. P. 58–70. DOI: 10.3402/tellusa.v26i1-2.9737.
  16. Ehhalt D. H., Schmidt U. Sources and sinks of atmospheric methane // Pure and Applied Geophysics. 1978. V. 116. P. 452–464. DOI: 10.1007/BF01636899.
  17. Fiore A. M., Horowitz L. W., Dlugokencky E. J., West J. J. Impact of meteorology and emissions on methane trends, 1990–2004 // Geophysical Research Letters. 2006. V. 33(12). Art. No. L12809. 4 p. DOI: 10.1029/2006GL026199.
  18. Harvey L. D. D. A guide to global warming potentials (GWPs) // Energy Policy. 1993. V. 21. P. 24–34. DOI: 10.1016/0301-4215(93)90205-T.
  19. Khalil M. A. K., Rasmussen R. A. Sources, sinks, and seasonal cycles of atmospheric methane // J. Geophysical Research: Oceans. 1983. V. 88. Iss. C9. P. 5131–5144. DOI: 10.1029/JC088iC09p05131.
  20. Kirschke S., Bousquet P., Ciais P., Saunois M., Canadell J. G., Dlugokencky E. J., Bergamaschi P., Bergmann D., Blake D. R., Bruhwiler L., Cameron-Smith P., Castaldi S., Chevallier F., Feng L., Fraser P. J., Krummel P. B., Lamarque J.-F., Langenfelds R. L., Le Quere C., Naik V., O’Doherty S., Palmer P. I., Pison I., Plummer D., Poulter B., Prinn R. G., Rigby M., Ringeval B., Santini M., Schmidt M., Shindell D. T., Simpson I. J., Spanhi R., Paul Steele L., Strode S. A., Sudo K., Szopa S., van der Werf G. R., Voulgarakis A., van Welle M., Williams J. E., Zeng G. Three decades of global methane sources and sinks // Nature Geoscience. 2013. V. 6. P. 813–823. DOI: 10.1038/NGEO1955.
  21. Levy II H. Normal atmosphere: large radical and formaldehyde concentrations predicted // Science. 1971. V. 173. Iss. 3992. P. 141–143. DOI: 10.1126/science.173.3992.141.
  22. Overland J. E., Hanna E., Hassen-Bauer I., Kim S.-J., Walsh J. E., Wang M., Bhatt U. S., Thoman R. L., Ballinger T. J. Surface Air Temperature // Arctic Report Card 2019 / eds. J. Ritcher-Menge, M. L. Druckenmiller, M. Jeffries. 2019. P. 5–10. URL: http://www.arctic.noaa.gov/Report-Card.
  23. Rigby M., Prinn R. G., Fraser P. J., Simmonds P. G., Langendfelds R. L., Huang J., Cunnold D. M., Steele L. P., Krummel P. B., Weiss R. F., O’Doherty S., Salameh P. K., Wang H. J., Harth C. M., Mühle J., Porter L. W. Renewed growth of atmospheric methane // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. Iss. 22. Art. No. L22805. 6 p. DOI: 10.1029/2008GL036037.
  24. Saunois M., Stavert A. R., Poulter B., Bousquet P., Canadell J. G., Jackson R. B., Raymond P. A., Dlugokencky E. J., Houweling S., Patra P. K., Ciais P., Arora V. K., Bastviken D., Bergamaschi P., Blake D. R., Brailsford G., Bruhwiler L., Carlson K. M., Carrol M., Castaldi S., Chandra N., Crevoisier C., Crill P. M., Covey K., Curry C. L., Etiope G., Frankenberg C., Gedney N., Hegglin L., Höglund-Isaksson G., Hugelius M., Ishizawa A., Ito G., Janssens-Maenhout K. M., Jensen M. I., Joos F., Kleinen T., Krummel P. B., Langenfelds R. L., Laruelle G. G., Liu L., Machida To., Maksyutov S., McDonald K. C., McNorton J., Miller P. A., Melton J. R., Morino I., Müller J., Murgia-Flores Fa., Naik V., Niwa Y., Noce S., O’Doherty S., Parker R. J., Peng C., Peng S., Peters G. P., Prigent C., Prinn R., Ramonet M., Regnier P., Riley W. J., Rosentreter J. A., Segers A., Simpson I. J., Shi H., Smith S. J., Steele L. P., Thornton B. F., Tian H., Tohjima Y., Tubiello F. N., Tsuruta A., Viovy N., Voulgarakis A., Weber T. S., van Weele M., van der Werf G. R., Weiss R. F., Worthy D., Wunch D., Yin Y., Yoshida Y., Zhang W., Zhang Z., Zhao Y., Zheng B., Zhu Q., Zhuang Q. The global methane budget 2000–2017 // Earth System Science Data. 2020. V. 12. P. 1561–1623. DOI: 10.5194/essd-12-1561-2020.
  25. Schuur Edward A. G., Bockheim J., Canadell J. G., Euskirchen E., Field C. B., Goryachkin S. V., Hagemann S., Kuhry P., Lafleur P. M., Lee H., Mazhitova G., Nelson F. E., Rinke A., Romanovsky V E., Shiklomanov N., Tarnocai C., Venevsky S., Vogel J. G., Zimov S. A. Vulnerability of permafrost carbon to climate change: implications for the global carbon cycle // BioScience. 2008. V. 58. No. 8. P. 701–714. DOI: 10.1641/B580807.
  26. Thompson A. M., Chappellaz J. A., Fung I. Y., Kucsera T. L. The atmospheric CH4 increase since the Last Glacial Maximum // Tellus B: Chemical and Physical Meteorology. 1993. V. 45. Iss. 3. P. 242–257. DOI: 10.3402/tellusb.v45i3.15727.
  27. Topp E., Pattey E. Soils as sources and sinks for atmospheric methane // Canadian J. Soil Science. 1997. V. 77. P. 167–177. DOI: 10.4141/S96-107.
  28. Xiong X., Barnet C., Maddy E., Sweeney C., Liu X., Zhou L., Goldberg M. Characterization and validation of methane products from the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) // J. Geophysical Research. 2008. V. 113. P. 1–14. DOI: 10.1029/2007JG000500.
  29. Xiong X., Han Y., Liu Q., Weng F. Comparison of atmospheric methane retrievals from AIRS and IASI // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2016. V. 9. No. 7. P. 3297–3303. DOI: 10.1109/JSTARS.2016.2588279.
  30. Zona D., Gioli B., Commane R., Lindaas J., Wofsy S. C., Miller C. E., Dinardo S. J., Dengel S., Sweeney C., Karion A., Chang R. Y.-W., Henderson J. M., Murphy P. C., Goodrich J. P., Moreaux V., Liljedahl A., Watts J. D., Kimball J. S., Lipson D. A., Oechel W. C. Cold season emissions dominate the Arctic tundra methane budget // Proc. National Academy of Sciences. 2016. V. 113. No. 1. P. 40–45. DOI: 10.1073/pnas.1516017113.