КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 24-27-00148

НазваниеОценка пространственного распределения и сезонной изменчивости источников углеродсодержащего аэрозоля в центральной Сибири по данным локальных измерений на станции Зотино

РуководительВласенко Сергей Сергеевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет", г Санкт-Петербург

Период выполнения при поддержке РНФ 2024 г. - 2025 г. 

Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-607 - Химические процессы, малые газовые составляющие, аэрозоли

Ключевые словаклимат, аэрозольный мониторинг, химический состав аэрозолей , источники аэрозолей, аэрозольный радиационный форсинг, органический углерод, элементарный углерод, обратные траектории

Код ГРНТИ37.21.15

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Углеродсодержащие аэрозольные частицы формируют одну из основных фракций атмосферного аэрозоля. При этом углерод может находиться в аэрозольном веществе как в элементарной форме (elemental carbon, EC), так и в составе сложных органических соединений (organic carbon, OC). Оба типа аэрозольного углерода образуются главным образом при горении органических материалов: различных видов ископаемого топлива, биомассы и т.п. и являются важными агентами в климатической системе, которые влияют на оптические характеристики и тепловой баланс атмосферы как напрямую, поглощая и рассеивая входящее солнечное излучение, так и косвенно, изменяя свойства облаков. Особенно важна климатическая роль этого компонента атмосферных аэрозолей в лесных регионах, в частности, в зоне бореальных лесов Сибири - регионе с преобладанием аэрозолей биосферного происхождения. Разнообразные процессы массообмена в системе биосфера – атмосферный аэрозоль помимо очевидного влияния на региональный климат могут приводить к формированию обратных связей, положительный или отрицательный характер которых определяется оптическими и гигроскопическими свойствами аэрозолей. Недостаток информации о физико-химических параметрах аэрозольных частиц является одним из основных источников неопределенности климатических изменений. Поэтому комплексный многолетний мониторинг состава атмосферных аэрозолей в указанном регионе, включающий обработку и анализ получаемых данных, является значимой и актуальной научной задачей на решение которой и направлен данный проект. Начиная с 2010 года в центральной Сибири (пос. Зотино, Красноярский край) действует фоновая наблюдательная станция ZOTTO, на которой выполняются измерения аэрозольного и газового состава атмосферы. Отличительной особенностью этой станции является наличие высотной мачты, благодаря чему отбор проб воздуха производится с высоты 302 м, что обеспечивает репрезентативность измерений воздушных масс в пограничном слое с площадью охвата около миллиона квадратных километров. К настоящему времени получен уникальный непрерывный массив данных за 12 летний период, что позволяет отслеживать сезонные вариации и многолетние тренды концентраций и сопоставлять их с эпизодами загрязнений различного происхождения. Анализ полученных временных рядов с целью извлечения максимальной информации о временной изменчивости физико-химических свойств атмосферных аэрозолей в указанном регионе и составляет конкретную задачу данного проекта. Планируется выполнить анализ долговременных рядов концентрации и состава аэрозолей, выделить периоды с фоновым условиями, изучить сезонные колебания и долговременные тренды измеряемых концентраций. На основе применения рецепторных моделей (source-receptor model) к временным рядам массовых концентраций измеряемых аэрозольных компонентов предполагается определить локализацию потенциальных источников аэрозольных загрязнений и исследовать их сезонную изменчивость. Особое внимание планируется уделить оценке вклада лесных пожаров в эмиссию аэрозольного углерода. Многолетние данные аэрозольных измерений на станции ZOTTO в задаче исследования пространственного распределения потенциальных источников ранее еще не использовались, поэтому планируемые результаты будут представлять интерес для исследователей, занимающихся проблемами физики атмосферы и климата. На заключительном этапе планируется оценить эмиссии аэрозольных частиц от выявленных источников на основе открытых химических транспортных моделей, а также рассчитать эффективность аэрозольного радиационного форсинга для оценки временного тренда климатического эффекта аэрозолей за период наблюдений.

Ожидаемые результаты
1. Результаты анализа многолетних рядов измерений концентрации аэрозольного органического и элементарного углерода. Выделение периодов, соответствующих загрязненным, фоновым и «чистым» воздушным массам. Определение трендов и сезонных вариаций измеряемых параметров. Для загрязненных воздушных масс будут получены эмиссионные соотношения между содержанием органического и элементарного углерода и между концентрацией элементарного углерода и моноксида углерода, которые характеризуют тип источников загрязнения, и, соответственно, позволяют оценить какие процессы вносят основной вклад в аэрозольное загрязнение бореальных лесов Сибири. 2. Пространственное распределение потенциальных источников аэрозольных загрязнений центральной Сибири, рассчитанное на основе использования рецепторных моделей для полученных временных рядов. Для выявленных источников с устойчивой локализацией будет проанализирована сезонная динамика эмиссий. 3. Данные по временной изменчивости эффективности аэрозольного форсинга (отношение форсинга к оптической толщине) по результатам комплексных аэрозольных измерений на станции ZOTTO, что позволит оценить знак климатического эффекта аэрозолей в указанном регионе. 4. Многолетние ряды содержание неорганических ионов в аэрозольных пробах, полученные методом жидкостной хроматографии. На основе этих данных с помощью известных стехиометрических соотношений будут определены концентрации морского хлорида натрия, антропогенных сульфатов, калия и минеральной пыли. В итоге будут построены сезонные диаграммы с массовым балансом компонентов, содержащихся в аэрозолях. На основе этих данных с помощью термодинамической аэрозольной модели AIOMFAC будет оценен параметр гигроскопичности аэрозольных частиц и исследована его временная изменчивость за период наблюдений.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ