Модельная оценка закисленности атмосферных осадков за счет антропогенных соединений серы в ХХ веке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен анализ кислотности осадков по расчетам со схемой серного цикла атмосферы ChAP-1.0 (Chemistry and Aerosol Processes), разработанной для моделей Земной системы промежуточной сложности (МЗСПС), при задании среднемесячных антропогенных эмиссий диоксида серы в атмосферу в 1850–2000 гг. по данным проекта CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project, phase 5), а полей метеорологических переменных – по многолетним средним (с учетом годового хода) данным реанализа ERA-Interim для 1979–2015 гг. Выявлено, что значимая кислотность осадков (минимальное \(pH\) гидрометеоров) характерна для регионов с высокой интенсивностью антропогенных эмиссий соединений серы в атмосферу – Европы, юго-восточной Азии, востока Северной Америки, юга Африки и запада Южной Америки. В этих регионах в последние десятилетия ХХ века типичные значения \(pH\) осадков составляют от 2.5 до 3.5, что хорошо согласуется с имеющимися данными измерений. Максимальная кислотность осадков (минимальное значение \(pH\) гидрометеоров, близкое к 2) из-за антропогенных соединений серы отмечена на востоке средиземноморского региона. Перенос в примесей атмосфере приводит к тому, что в последние десятилетия ХХ века регионы с \(pH < 3.5\) охватывают практически всю Евразию. Влияние этого переноса также заметно и в других регионах средних широт – на юге Северной Америки и на западе Южной Америки. В целом, использование схема ChAP целесообразно для МЗСПС, но после доработки с учетом влияния осадков разного типа на влажное осаждение соединений серы из атмосферы и учета влияния орографии на перенос примесей в атмосфере.

Об авторах

Р. Д. Гизатуллин

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: eliseev.alexey.v@mail.ru
Россия, 420097, Казань, ул. Товарищеская, 5

А. В. Елисеев

Казанский (Приволжский) федеральный университет; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Московский центр фундаментальной и прикладной математики

Автор, ответственный за переписку.
Email: eliseev.alexey.v@mail.ru
Россия, 420097, Казань, ул. Товарищеская, 5; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1 стр. 2; Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., 3; Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1 стр. 1

Список литературы

  1. Seinfeld J., Pandis S. Atmospheric chemistry and physics: From air pollution to climate change. Hoboken: Wiley. 2006. 1326 p.
  2. Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere. San Diego: Academic Press. 2000. 927 p.
  3. Суркова Г.В. Химия атмосферы. М.: МГУ. 2002. 210 с.
  4. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Зональные особенности закисления озер // Водные ресурсы. 2011. Т. 38. 1. С. 39–55.
  5. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А., Дину М.И. и др. Влияние природных и антропогенных факторов на процессы закисления вод в гумидных регионах // Геохимия. 2017. 1. С. 41–56.
  6. Pye H.O.T., Nenes A., Alexander B. et al. The acidity of atmospheric particles and clouds // Atmos. Chem. Phys. 2020. V. 20. 8. P. 4809–4888.
  7. Tilgner A., Schaefer T., Alexander B. et al. Acidity and the multiphase chemistry of atmospheric aqueous particles and clouds // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. 17. P. 13483–13536.
  8. Kuylenstierna J.C.I., Rodhe H., Cinderby S. et al. Acidification in developing countries: Ecosystem sensitivity and the critical load approach on a global scale // Ambio. 2001. V. 30. 1. P. 20–28.
  9. Моисеенко Т.И., Калабин Г.В., Хорошавин В.Ю. Закисление водосборов арктических регионов // Изв. РАН, серия географическая. 2012. 2. С. 49–58.
  10. Buck R.P., Rondinini S., Covington A.K. et al. Measurement of . Definition, standards, and procedures (IUPAC Recommendations 2002) // Pure Appl. Chem. 2002. V. 74. 11. P. 2169–2200.
  11. Vet R., Artz R.S., Carou S. et al. A global assessment of precipitation chemistry and deposition of sulfur, nitrogen, sea salt, base cations, organic acids, acidity and , and phosphorus // Atmos. Environ. 2014. V. 93. P. 3–100.
  12. Eliseev A.V., Gizatullin R.D., Timazhev A.V. ChAP 1.0: A stationary tropospheric sulfur cycle for Earth system models of intermediate complexity // Geosci. Model. Dev. 2021. V. 14. 12. P. 7725–7747.
  13. Claussen M., Mysak L., Weaver A. et al. Earth system models of intermediate complexity: closing the gap in the spectrum of climate system models // Clim. Dyn. 2002. V. 18. 7. P. 579–586.
  14. Jaenicke R. Tropospheric aerosols // Aerosol–Cloud–Climate Interactions. Hobbs P. (ed.). San Diego: Academic Press 1993. P. 1–31.
  15. Елисеев А.В., Тимажев А.В., Хименес П.Л. Вертикальный масштаб для профилей водяного пара и соединений серы в нижней тропосфере // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. 7. .
  16. Lamarque J.-F., Bond T.C., Eyring V. et al. Historical (1850–2000) gridded anthropogenic and biomass burning emissions of reactive gases and aerosols: methodology and pplication // Atmos. Chem. Phys. 2010. V. 10. 15. P. 7017–7039.
  17. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J. et al. The ERA–Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Quart. J. R. Met. Soc. 2011. V. 137. 656. P. 553–597.
  18. Мохов И.И., Елисеев А.В. Моделирование глобальных климатических изменений в XX–XXIII веках при новых сценариях антропогенных воздействий RCP // Доклады AH. 2012. Т. 443. 6. С. 732–736.
  19. Мохов И.И., Елисеев А.В., Гурьянов В.В. Модельные оценки глобальных и региональных изменений климата в голоцене // Доклады Aкадемии наук. Науки о Земле. 2020. V. 490. 1. P. 27–32.
  20. Allen R.J., Landuyt W., Rumbold S.T. An increase in aerosol burden and radiative effects in a warmer world // Nature Clim. Change. 2016. V. 6. 3. P. 269–274.
  21. Wang Y., Xia W., Liu X. et al. Disproportionate control on aerosol burden by light rain // Nature Geosci. 2021. V. 14. 2. P. 72–76.
  22. Koch D., Jacob D., Tegen I. et al. Tropospheric sulfur simulation and sulfate direct radiative forcing in the Goddard Institute for Space Studies general circulation model // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 1999. V. 104. D19. P. 23799–23822.
  23. Gliß J., Mortier A., Schulz M. et al. Aerocom phase III multi-model evaluation of the aerosol life cycle and optical properties using ground- and space-based remote sensing as well as surface in situ observations // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. 1. P. 87–128.
  24. Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Houghton J.T., Ding Y., Griggs D.J. (eds.). Cambridge/New York: Cambridge University Press. 2001. 881 p.
  25. Lamarque J.-F., Dentener F., McConnell J. et al. Multi-model mean nitrogen and sulfur deposition from the Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project (ACCMIP): evaluation of historical and projected future changes // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. 16. P. 7997–8018.
  26. Inness A., Ades M., Agustí–Panareda A. et al. The CAMS reanalysis of atmospheric composition // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. 6. P. 3515–3556.
  27. Simpson D., Benedictow A., Berge H. et al. The EMEP MSC-W chemical transport model – technical description // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. 16. P. 7825–7865.
  28. Langner J., Rodhe H. A global three–dimensional model of the tropospheric sulphur cycle // J. Atmos. Chem. 1991. V. 13. 3. P. 225–263.
  29. Pham M., Müller J-F., Brasseur G.P. et al. A three-dimensional study of the tropospheric sulfur cycle // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 1995. V. 100. D12. P. 26 061–26 092.
  30. Свистов П.Ф. Антропогенные осадки: происхождение, состав и свойства // Экологическая химия. 2011. Т. 20. 2. С. 105–113.
  31. Суркова Г.В., Еремина И.Д., Мордкович П.А. О влиянии крупномасштабного атмосферного переноса на химический состав и количество атмосферных осадков в центре Европейской территории Рoссии // Метеорология и гидрология. 2010. 4. С. 36–44.
  32. Еремина И.Д., Чубарова Н.Е., Алексеева Л.И. и др. Кислотность и химический состав осадков на территории московского региона в теплый период года // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2014. 5. С. 3–11.
  33. Lana A., Bell T.G., Simó R. et al. An updated climatology of surface dimethlysulfide concentrations and emission fluxes in the global ocean // Glob. Biogeochem. Cycles. 2011. V. 25. 1. P. GB1004.
  34. Galí M., Levasseur M., Devred E. et al. Sea-surface dimethylsulfide (DMS) concentration from satellite data at global and regional scales // Biogeosciences. 2018. V. 15. 11. P. 3497–3519.
  35. Wang W.-L., Song G., Primeau F. et al. Global ocean dimethyl sulfide climatology estimated from observations and an artificial neural network // Biogeosciences. 2020. V. 17. 21. P. 5335–5354.
  36. Carn S.A., Fioletov V.E., McLinden C.A. et al. A decade of global volcanic emissions measured from space // Sci. Rep. 2017. V. 7. 1. P. 44095.
  37. Lamarque J.-F., Kyle G.P., Meinshausen M. et al. Global and regional evolution of short–lived radiatively–active gases and aerosols in the Representative Concentration Pathways // Clim. Change. 2013. V. 109. 1–2. P. 191–212.

Дополнительные файлы



Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».