Главная – Журналы – Оптика атмосферы и океана 2014 номер 6

Анализируются сезонные и долговременные (за период с 1986 по 2010 г.) изменения индексов циркуляции атмосферы, а также переноса воздушных масс в Российскую Арктику (к архипелагам Земля Франца-Иосифа, Северная Земля и к о. Врангеля). Приведены корреляции межгодовых вариаций, тренды долговременных изменений и другие характеристики рассматриваемых величин. Обнаружены принципиальные различия между системами связей индексов атмосферной циркуляции зимой и летом, а также этапы формирования этих систем в переходные сезоны. Выявлены статистически значимые закономерности в сезонных изменениях и связях индексов циркуляции между собой, а также с пространственным распределением воздушных масс, поступающих в Российскую Арктику, их различия в годы максимума и минимума солнечной активности.

Представлены сезонно-суточные характеристики изменчивости взвешенных частиц (РМ₁₀) в приземном воздухе г. Москвы в период январь 2008 - август 2013 гг. В рассмотренный период в холодный сезон на станциях городского типа средняя концентрация РМ₁₀ составила 17-21 мкг × м^-3, медиана близка к средней 15-18 мкг × м^-3, среднеквадратическое отклонение (СКО) 9-12 мкг × м^-3; с апреля по октябрь средняя концентрация РМ₁₀ 26-31 мкг × м^-3, медиана 21-27 мкг × м^-3, СКО от 14 до 20 мкг × м^-3. Проанализированы различия режима аэрозольного загрязнения в Московском и ряде западноевропейских мегаполисов. В отличие от Москвы в мегаполисах Западной Европы годовой максимум наблюдается в холодный сезон, в летние месяцы средний уровень РМ₁₀ в Москве и европейских столицах мало отличается. Сделаны выводы о значительной роли климатических условий и различающихся источников аэрозольного загрязнения в регионах, разнесенных на тысячи километров. Показано, что чаще всего в Москве фиксируются аэрозольные эпизоды, обусловленные локальными эмиссиями при неблагоприятных метеорологических условиях, но практически ежегодно имеют место и 2-3-суточные эпизоды вследствие дальнего переноса взвешенных частиц.

Представлены данные по инсектицидной, антимикробной и противовирусной активности штаммов Bacillus thuringiensis (Bt), выделенных при микробиологическом исследовании высотных и наземных образцов атмосферного аэрозоля, взятых на юге Западной Сибири. Из числа 36 выделенных бактерий, определенных как относящиеся к виду Bt, по результатам внутривидового тестирования 15 штаммов отнесены к подвиду Bt ssp. kurstaki и исследованы на наличие антагонистических признаков. Несмотря на длительное витание в экстремальных условиях в составе атмосферных аэрозолей, включая высотные (до 7 км), выделенные штаммы Bt ssp. kurstaki сохранили высокую, свойственную для этого подвида, энтомопатогенную активность, обладали способностью ингибировать размножение таких патогенных микроорганизмов, как Staphylococcus aureus, Salmonella thyphimurium, Shigella sonnei, Candida albicans и др., и проявили способность к эффективной нейтрализации размножения вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005 (А/H5N1) и вируса гриппа человека А/Aichi/2/68 (A/H3N2). Свойства выделенных из атмосферных аэрозолей штаммов Bt не только подтвердили их известную устойчивость к неблагоприятным факторам среды, энтомопатогенную и антимикробную активность, но и показали возможность их использования для разработки противовирусных препаратов.

Обсуждаются результаты анализа данных притока пылевого аэрозоля с комплексом тяжелых металлов, редких, редкоземельных и радиоактивных элементов на снеговой покров на территории северо-восточной зоны влияния Томск-Северской промышленной агломерации с 1990-х по 2006-2013 гг. Выявлена положительная динамика уменьшения среднесуточного притока большинства рассматриваемых химических элементов в составе пылевого аэрозоля из атмосферы в течение периода наблюдения. Это может свидетельствовать о снижении антропогенной нагрузки от локальных источников в населенных пунктах, а также промышленных объектов гг. Томска и Северска. Показаны результаты синхронного исследования содержания химических элементов в талой снеговой воде и твердом осадке снега. Определено, что элементы концентрируются преимущественно в твердом осадке снега и это, вероятно, связано с процессами сорбции элементов на твердые частицы аэрозоля.

Рассмотрены методические вопросы: отбор проб аэрозоля с борта самолета-лаборатории, экстракция органической составляющей и идентификация входящих в нее соединений. Проведена проверка возможности влияния авиационных материалов (керосин, масло, гидравлическая жидкость) на данные измерений. Проанализирован состав органических компонентов атмосферного аэрозоля, отобранного в зимне-весенний период 2013 г. на высотах 500-7000 м над южной частью Новосибирского водохранилища. В пробах идентифицированы алканы нормального строения, цикланы и алкиларены. Впервые в составе атмосферных аэрозолей Западной Сибири обнаружены циклические насыщенные и алкилароматические углеводороды.

По данным спутниковых измерений концентрации озона с помощью приборов SBUV, SBUV-2 и результатам наземных измерений общего содержания NO₂ на сети NDACC получены оценки воздействий извержения влк. Пинатубо и вариаций уровня солнечной активности на стратосферное содержание О₃ и NO₂. Уменьшение содержания NO ₂ в результате извержения влк. Пинатубо на разных станциях составило от 19 до 34%, при этом уменьшение содержания NO₂ в Южном полушарии (ЮП) в целом несколько больше, чем в Северном полушарии (СП). Уменьшение концентрации О₃ в нижней стратосфере внетропических широт СП (~ 10%), наоборот, намного больше, чем в ЮП. Максимальное процентное уменьшение концентрации озона ~ 22% выявлено в окрестности уровня 10 гПа (32 км) на 10-15° ю.ш. Эффект 11-летнего солнечного цикла в стратосферном озоне в общих чертах симметричен относительно экватора. Высотные максимумы отклика О₃ на солнечный цикл выявлены на высотах 50-55, 35-40 и ниже 25 км. Изменения концентрации О₃ в этих слоях обычно заключены в пределах нескольких процентов. В отклике NO₂ на 11-летний солнечный цикл выявлены существенные межполушарные различия. Содержание NO₂ в фазе максимума солнечной активности на большей части станций ЮП обычно меньше, чем в фазе минимума. Содержание NO₂ в низких и средних широтах СП чаще выше во время максимума солнечной активности, чем во время минимума. Изменения содержания NO₂ в солнечном цикле обычно заключены в пределах 5%.

Представлены результаты самолетных измерений концентраций альдегидов над лесами Западной Сибири. Построена химическая модель, описывающая механизм образования альдегидов и зародышей твердой фазы при окислении биогенного изопрена. Показано, что обнаруженное высокое (до 9 мг/м³) содержание формальдегида на высотах более 4 км связано с фотоокислением углеводородов, которые вследствие достаточно большого времени жизни в тропосфере становятся за счет вертикального переноса высотно-распределенным источником альдегидов и аэрозоля.

Представлены результаты исследования пространственно-временной изменчивости тропосферы с помощью сети приемников глобальных спутниковых навигационных систем. По экспериментальным данным сети приемников, разнесенных на расстояния от 1 до 35 км, получены оценки сезонной изменчивости интенсивности мезомасштабных вариаций и суточной динамики мезомасштабных неоднородностей, рассчитаны горизонтальные структурные функции зенитной тропосферной задержки. Обнаружена связь с полями влажности, давления и скорости ветра.

Представлены расчеты по климатической модели речного стока для бассейнов крупнейших рек Сибири: Оби, Енисея и Лены. Разработанная модель является линейной резервуарной моделью, т.е. каждая ячейка модели представлена резервуаром или каскадом резервуаров. Поток воды разделяется на поверхностный, речной и грунтовый стоки, задаваемые климатической моделью поверхности. В качестве исходных данных для численного моделирования речного стока для рр. Обь-Иртыш, Енисей, Лена использовались данные реанализов ERA40 и MERRA. Для сравнения с данными наблюдений были использованы данные измерений на гидрологических станциях Обь - Салехард, Енисей - Игарка и Лена - Кюсюр. Дан анализ результатов проведенных расчетов.

Обнаружено, что при освещении УФ-светом, поглощаемым диоксидом титана, вода в отсутствие кислорода эффективно взаимодействует с кислородом решетки диоксида титана с последующим выделением в темноте молекулярного кислорода в газовую фазу и восстановлением диоксида титана. Предположено, что заполнение атмосферы Земли кислородом происходило в подобном процессе восстановления водой под действием жесткого УФ-излучения кислородсодержащих соединений металлов литосферы и твердого аэрозоля тропосферы.

Результаты наших исследований газосодержания в годичных кольцах спилов деревьев показали, что в стволе сохраняется значительная часть СО₂, образуемая при дыхании клеток. Содержание этого СО₂ в большинстве случаев превышает содержание СО₂ в атмосфере и образует распределение по годичным кольцам в спиле. Для проведения исследований впервые применен метод лазерного оптико-акустического газоанализа. Рассмотрены некоторые особенности полученных нами хронологий (погодичных распределений) газовых проб.

Приведены результаты измерений концентрации кислорода, биогенных элементов, биомассы фитопланктона и парциальных давлений углекислого газа в воде и приводной атмосфере, в пелагиали Байкала в июне 2010-2012 гг. В зимне-весенние месяцы 2010-2012 гг. в регионе наблюдались весьма контрастные погодные ситуации, которые во многом определили характер гидрологических и биологических процессов в воде пелагиали Байкала. Кардинальное различие предшествующих погодных условий экспедиций 2010-2012 гг. обеспечило возможность на основе трех массивов данных оценить широкий диапазон межгодовой изменчивости исследуемых характеристик и проанализировать их роль в формировании потоков на разных стадиях весеннего прогрева. Проведено сопоставление количественных характеристик биомассы фитопланктона с разностью парциального давления углекислого газа в системе «атмосфера-вода».

Представлены результаты исследований водозапаса оптически тонких облаков и дымки, полученные с помощью высокочувствительного микроволнового многоканального измерительного комплекса «Микрорадком». В состав комплекса входят четыре СВЧ-радиометра: многоканальный с частотами в диапазоне 53-58 ГГц (измерение профилей температуры тропосферы), одноканальный сканирующий с частотой 56,6 ГГц (измерение профилей температуры атмосферного пограничного слоя), одноканальный - 22,235 ГГц (с приведенной чувствительностью 0,04 К для измерения интегрального влагозапаса атмосферы), одноканальный - 37,5 ГГц (с приведенной чувствительностью 0,02 К для измерения интегрального водозапаса атмосферы), автоматическая метеостанция и видеосистема наблюдения за облачностью. Измерения проводились в г. Долгопрудном Московской области с февраля 2012 по январь 2014 г.

Проведены исследования пыльцевого компонента атмосферного аэрозоля, присутствовавшего в воздухе г. Новосибирска на протяжении вегетационного периода 2004 г. Определены таксономический состав, сроки поступления в атмосферу пыльцы различных таксонов анемофильных растений, а также ее счетные и массовые концентрации на протяжении периодов цветения. Показано, что во время всего вегетационного периода пыльцевой компонент атмосферного аэрозоля в г. Новосибирске представлен не только одиночными зернами пыльцы, но и их агломератами. Найдены аэродинамические характеристики индивидуальных пыльцевых зерен анемофильных растений и их агломератов. Установлен агломератный состав пыльцевого аэрозоля г. Новосибирска.

Опасным фактором негативного воздействия нефтедобывающего комплекса на экологию Западной Сибири является химическое загрязнение атмосферы при сжигании попутного нефтяного газа в факелах. На основе тепловых космических снимков Landsat и продуктов MODIS разработана методика построения карт тепловых аномалий и экологического риска поражения растительных сообществ на территории сжигания попутного нефтяного газа в факелах. Нами рассмотрено применение тепловых космических снимков Landsat и продуктов MODIS для экологического мониторинга антропогенного воздействия на растительность территорий нефтяных месторождений в Западной Сибири - Ватинское, Самотлорское (Ханты-Мансийский автономный округ) и Советское (Томская область).