Исследование временной и пространственной изменчивости характеристик арктического аэрозоля Полиссар, Александр Викторович

Введение к работе

Актуальность темы. Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию временной и пространственной изменчивости характеристик арктического атмосферного аэрозоля, главным образом сажевого.

Наличие сажевого аэрозоля в атмосфере связано с процессами сжигания различных видов тошгав. Сажевый аэрозоль оказывает непосредственное влияние на химию атмосферных процессов и радиационный баланс атмосферы. Одним из регионов Зеили, где влияние сажевого аэрозоля может быть наиболее существенным, является Арктика - как за счет большего времени жизни частиц в атмосфере этого региона, так и за счет изменения альбедо снежного покрова при осаждении на него сажевых частиц 111. . .

Для решения климатических задач, наряду с теоретическими, необходимы . также и экспериментальные.исследования арктического , атмосферного аэрозоля. Актуальность подобных исследований обусловлена возможными климатическими и экологичесгаии последствиями накопления аэрозольных загрязнений в Арктике 2].

Педь работы состоит в экспериментальном исследовании временной и пространственной изменчивости содержания арктического сажевого аэрозоля и в изучении влияния дальнего переноса на содержание этого аэрозоля в районах наблюдений.

Для достижения этой цели решены следующие задачи:

1. Разработана аппаратура и методика отбора проб атмосферного аэрозоля и измерения концентрации сажевого аэрозоля в воздухе-и проведена апробация этой методики.

2. Проведены измерения концентрации сажевого аэрозоля в ат-

мосфере Арктики и получены данные об элементном составе арктического аэрозоля.

3. Исследовано влияние дальнего переноса на концентрацию сажевого аэрозоля, элементный состав аэрозоля и распределение частиц по размерам.

4. Исследована временная изменчивость характеристик атмосферного арктического аэрозоля, оценено время жизни сажевого аэрозоля в атмосфере Арктики.

5. Исследована пространственная (вертикальные профили и горизонтальное распределение) изменчивость характеристик атмосферного аэрозоля в Арктике.

Основные положения и результаты, выкос-имые на защиту

1. Результаты систематических измерений массовой концентрации сажевого аэрозоля в различных регионах Арктики, включая Северную Атлантику, арх. Северная Земля, о. Четырехстолбовой, о. Врангеля.

2. Закономерности временной изменчивости характеристик атмосферного арктического аэрозоля, а именно

сезонный ход концентрации сажевого аэрозоля в атмосфере российской Арктики с максимумом в зимний - весенний сезоны и минимумом - в летний сезон;

зависимость уровня сажевого загрязнения атмосферы Арктики, элементного состава аэрозоля и распределения частиц по размерам от типа переноса воздушных масс в районы наблюдений.

3. Экспериментальная оценка времени жизни сажевого аэрозоля в атмосфере Арктики.

4. Закономерности пространственной изменчивости характеристик атмосферного арктического аэрозоля, такие как

- слоистая структура вертикальных распределений саиевого аэрозоля и ядер конденсации над российской Арктикой в первой существования арктической дымки;

высокий уровень аэрозольного загрязнения тропосферы российской Арктики до высот 3 - 4 км в период существования арктической дымки и оценка общего содержания сажи в столбе тропосферы;

горизонтальное распределение сажевого аэрозоля над восточной частью российской Арктики и Аляской в период существования арктической дымки, характеризующееся в среднем более высокой концентрацией сажевого аэрозоля в атмосфере западных районов по сравнению с восточными.

5. Методика измерения концентрации сажевого аэрозоля в атмосфере.

Научная новизна работы

1. Впервые получены экспериментальные данные о концентрации сажевого аэрозоля в атмосфере российской Арктике.

2. Получены результаты об элементном составе атмосферного аэрозоля российской Арктики.

3. Впервые проведено экспериментальное исследдазлие вертикального распределения концентрации сажевого аэрозоая и ядер конденсации в российской Арктике.

- б -

4. Исследована временная и пространственная изменчивость содержания сажевого аэрозоля в приземном слое атмосферы российской Арктики.

5. Впервые получена экспериментальная оценка времени жизни сажевого аэрозоля в атмосфере Арктики.

Научная и практическая ценность

Полученные вертикальные профили концентрации и данные о горизонтальном распределении сажевого аэрозоля в российской Арктике, годовом ходе концентрации и времени жизни сажевого аэрозоля могут быть использованы s моделях дальнего переноса антропогенного аэрозоля и климатических моделях, что важно в связи с актуальностью проблемы антропогенного изменения климата.

Предложенный метод трассерного анализа в сочетании с синоптическим анализом может быть использован для выяснения путей переноса и источников аэрозольных примесей в Арктике, что важно для решения задач экологического мониторинга.

Разработанная аппаратура и методика измерения концентрации сажевого аэрозоля может применяться для контроля загрязненности воздуха в фоновых районах, а также для решения целого ряда прикладных задач, таких как мониторинг загрязненности воздуха городов, контроль выбросов промышленных предприятий, оценка качества сгорания тошшва в двигателях внутреннего сгорания автомобилей и т.п.

Достоверность результатов работы обеспечивается результатами интеркалибровки аппаратуры, большим объемом полученных экспериментальных данных и корректной статистической обработкой этих

данных. . Ока также определяется согласованностью результатов с экспериментальными данными о концентрации сажевого аэрозоля, элементном составе аэрозоля, временной и пространственной изменчивости арктического аэрозоля, опубликованными ранее другими авторами для западной Арктики. Достоверность результатов подтверждается непротиворечивостью оценки времени жизни сажевого азроволя в атмосфере имеющимся теоретическим данным.

Апробация работы

Основные результаты настоящей докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции по дальнему переносу примесей в - атмосфере (Вильнюс, 1986 г.), Международной конференции по сажевому аэрозолю и 'Мезгдунарбднсй 'конференции по' субмикронному аэрозолю (Вена, Австрия, 1991 и 1992 гг., состветственно), Европейской аэрозольной конференции (Карлсруэ, Германия, І991 г.). Международном симпозиуме пс химии атмосферы Арктики (Копенгаген, Дания, 1992 г.), Международной конференции по химии атмосферы (Эйлат, Израиль, 1993 г.), Международном симпозиуме по аэрозольным примесям в атмосфере Арктики (Рейкьязик, Исландия, 1993 г.), семинарах Оі-дела контроля атмосферы оптичееккми методами ИФА РАН.

По теме диссертации опубликовано 8 статеїі и сделано 14 докладов на Всесоюзных и Международных конференциях.

- a -

Объем и структура работы