Aerosol time variations at middle atmosphere over Obninsk from data of lidar measurements

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Results of lidar observations of middle atmosphere aerosol at 13–65 km altitude range over Obninsk city (55.1° N. 36.6° E) in 2014–2023 are presented. Season and yearly variations of aerosol are considered in dependence on layer altitude. Volcano eruptions mainly influence on yearly aerosol variations at lower 13–18 km layer. The role of photochemical processes increases at 24–30 km layer – summer maximum arises in season variations and yearly variations are observed in phase with the level of solar activity. At 45–65 km range aerosol origin is meteor one. Season variations change to inverse type – winter maximum and summer minimum arise. Yearly variations are observed in antiphase to the level of solar activity. The role of variety of factors influencing aerosol formation and conversion at 45–65 km layer is discussed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. A. Korshunov

Research and Production Association “Typhoon”

Author for correspondence.
Email: korshunov@rpatyphoon.ru
Russian Federation, Pobedy 4, Obninsk, Kaluga obl., 249038

References

  1. Гребенников В.С., Зубачев Д.С., Коршунов В.А., Сахибгареев Д.Г., Черных И.А. Наблюдения стратосферного аэрозоля на лидарных станциях Росгидромета после извержения вулкана Райкоке в июне 2019 года // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 4. С. 272–276.
  2. Иванов В.Н., Зубачев Д.С., Коршунов В.А., Сахибгареев Д.Г. Сетевой лидар АК-3 для зондирования средней атмосферы: устройство, методы измерений, результаты // Труды ГГО. 2020. Вып. 598. С. 155–187.
  3. Иванов В.Н., Гребенников В.С., Коршунов В.А., Сахибгареев Д.Г. Наблюдения страто-сферного аэрозоля на лидарных станциях Росгидромета в 2022 г. после извержения подводного вулкана Хунга–Тонга в январе 2022 г. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 05. С. 366–370. doi: 10.15372/AOO20230505.
  4. Коршунов В.А., Зубачев Д.С., Мерзляков Е.Г., Jacobi Ch. Результаты определения аэрозольных характеристик средней атмосферы методом двухволнового лидарного зондирования и их сопоставление с измерениями метеорного радиоэхо // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 10. C. 862–868.
  5. Коршунов В.А., Зубачев Д.С. Характеристики стратосферного аэрозоля по данным лидарных измерений над г. Обнинск в 2012–2015 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 12. С. 1034–1042.
  6. Коршунов В.А., Мерзляков Е.Г., Юдаков А.А. Наблюдения метеорного аэрозоля в верхней стратосфере-нижней мезосфере методом двухволнового лидарного зондирования. // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 10. С. 805–814.
  7. Коршунов В.А., Зубачев Д.С. Увеличение аэрозольного обратного рассеяния в нижней мезосфере в 2019–2021 гг. и его влияние на измерения температуры рэлеевскимметодом // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 1. С. 32-36. doi: 10.15372/AOO20220105.
  8. Криволуцкий А.А., Вьюшкова Т.Ю., Банин М.В. Глобальная трехмерная численная фотохимическая модель CHARM. Москва. ГЕОС. 2021 – 135 с.
  9. Лукьянова Р.Ю. Cтратосферный аэрозоль над регионом Казахстана по данным спутника Suomi NPP // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 2. С. 229–237.
  10. Маричев В.Н., Бочковский Д.А., Бычков В.В. Лидарные исследования динамики вертикально-временной структуры стратосферного аэрозоля над Томском в 2016–19 гг // Вест-ник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2020. Т. 33. № 4. C. 224–230. doi: 10.26117/2079-6641-2020-33-4-224-230.
  11. Черемисин А.А., Новиков П.В., Шнипов И.С., Бычков В.В., Шевцов Б.М. Лидарные наблюдения и механизм формирования структуры аэрозольных слоев в стратосфере и мезосфере над Камчаткой // Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 5. С. 690–700.
  12. Черемисин А.А., Маричев В.Н., Бочковский Д.А., Новиков П.В., Романченко И.И. Стратосферный аэрозоль сибирских лесных пожаров по данным лидарных наблюдений в Томске в августе 2019 г. // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 11. С. 898–905. doi: 10.15372/AOO20211110.
  13. Bardeen C.G., Toon O.B., Jensen E.J., Marsh D.R., Harvey V.L. Numerical simulations of the three-dimensional distribution of meteoric dust in the mesosphere and upper stratosphere // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D17202, doi: 10.1029/2007JD009515.
  14. Carrillo-Sánchez J.D., Gómez-Martín J.C., Bones D.L., Nesvorný D., Pokorný P., Benna M., Flynn G.J., Plane J.M.C. Cosmic dust fluxes in the atmospheres of Earth, Mars, and Venus // Icarus. 2020. V. 335. P. 113395.
  15. Cheremisin A.A. Photophoresis of aerosol particles with nonuniform gas–surface accommodation in the free molecular regime // J. Aerosol Sci. 2019. V. 136. P. 15–35.
  16. English J.M., Toon O.B., Mills M.J., Yu F. Microphysical simulations of new particle formation in the upper troposphere and lower stratosphere // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 9303–9322. doi: 10.5194/acp-11-9303-2011.
  17. Frankland V.L., James A.D., Feng W., Plane J.M.C. The uptake of HNO3 on meteoric smoke analogues // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015. V. 127. P. 150–160.
  18. Genge M.J. Micrometeorites and their implications for meteors // Earth Moon Planets. 2008. V. 102(1–4). P. 525–535. doi: 10.1007/s11038-007-9185-z.
  19. Gryazin V.I., Beresnev S.A. Influence of vertical wind on stratospheric aerosol transport // Meteorol. Atmos. Phys. 2011. P. 110:151–162. doi: 10.1007/s00703-010-011.
  20. Haarig M., Ansmann A., Baars H., Jimenez C., Veselovskii I., Engelmann R., Althausen D. De-polarization and lidar ratios at 355, 532, and 1064 nm and microphysical properties of aged tropospheric and stratospheric Canadian wildfire smoke // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18, P. 11847–11861. doi.org/10.5194/acp-18-11847-2018.
  21. Harrison R.G., Carslaw K.S. Ion-aerosol-cloud processes in the lower atmosphere // Reviews of Geophysics. 2003. V. 41, N. 3. P. 1012 2003. doi: 10.1029/2002RG000114.
  22. Hervig M.E., Brooke J.S.A., Feng W., Bardeen C.G., Plane J.M.C. Constraints on meteoric smoke composition and meteoric influx using SOFIE observations with models // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2017. V. 122. P. 13, 495–13, 505. https://doi.org/10.1002/2017JD02765.
  23. Hervig M.E., Plane J.M.C., Siskind D.E., Feng W., Bardeen C.G., Bailey S.M. New global meteoric smoke observations from SOFIE: Insight regarding chemical composition, meteoric influx, and hemispheric asymmetry // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2021. V. 126. e2021JD035007. https://doi.org/10.1029/2021JD035007.
  24. Hervig M.E., Malaspina D., Sterken V., Wilson III L.B., Hunziker S., Bailey S.M. Decadal and annual variations in meteoric flux from Ulysses, Wind, and SOFIE observations //Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2022. V. 127. e2022JA030749. https://doi.org/10.1029/2022JA030749.
  25. Hu Q., Goloub P., Veselovskii I., Bravo-Aranda J-A., Popovici I.E., Podvin T., Haeffelin M., Lopatin A., Dubovik O., Pietras C., Huang X., Torres B., Chen C. Long-range-transported Ca-nadian smoke plumes in the lower stratosphere over northern France // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19, P. 1173–1193. doi.org/10.5194/acp-19-1173-2019.
  26. James A.D., Moon D.R., Feng W., Lakey P.S.J., Frankland V.L., Heard D.E., Plane J.M.C. The uptake of HO2 on meteoric smoke analogues // J. Geophys. Res. Atmos. 2017. V. 122. P. 554–565. doi: 10.1002/2016JD025882.
  27. Khaykin S.M., Godin-Beekmann S., Keckhut P., Hauchecorne A., Jumelet J., Vernier J-P., Bourassa A., Degenstein D.A., Rieger L.A., Bingen C., Vanhellemont F., Robert C., DeLand M., P.K., Bhartia P.K. Variability and evolution of the midlatitude stratospheric aerosol budget from 22 years of ground-based lidar and satellite observations // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17, P. 1829–1845. www.atmos-chem-phys.net/17/1829/2017// doi: 10.5194/acp-17-1829-2017.
  28. Nesvorný D., Janches D., Vokrouhlický D., Pokorný P., Bottke W.F., Jenniskens P. Dynamical model for the zodiacal cloud and sporadic meteors // Astrophys. J. 2011. V. 743. P. 129–144. doi.org/10.1088/0004-637X/743/2/129.
  29. Plane J.M.C., Gumbel J., Kalogerakis K.S., Marsh D.R., von Savigny C. Opinion: Recent devel-opments and future directions in studying the chemistry of the mesosphere and lower thermo-sphere // Egusphere. Preprint depository. 2023. https://doi.org/10.5194/ egusphere-2023-680
  30. Rietmeijer F.J.M. Interrelationships among meteoric metals, meteors, interplanetary dust, mi-crometeorites, and meteorites // Meteoritics and Planetary Science. 2000. V. 35, Iss. 5. P. 1025–1041.
  31. Saunders R.W., Dhomse S., Tian W.S., Chipperfield M.P., Plane J.M.C. Interactions of meteoric smoke particles with sulphuric acid in the Earth’stratosphere // Atmos. Chem. Phys. – 2012. V. 12. P. 4387–4398. doi: 10.5194/acp-12-4387-2012.
  32. Stratosphere-troposphere Processes and their Role in Climate (SPARC) (2006), Assessment of Stratospheric Aerosol Properties (ASAP), WCRP-124, WMO/TD No. 1295, SPARC Rep. 4, 348 pp.
  33. Strelnikova I., Rapp M., Strelnikov B., Baumgarten G., Brattli A., Svenes K., Hoppe U-P., Frie-drich M., Gumbel J., Williams B.P. Measurements of meteor smoke particles during the ECOMA-2006 campaign: 2. Results // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2009. V. 71. P. 486–496.
  34. Zuev V.V., Burlakov V.D., Nevzorov A.V., Pravdin V.L., Savelieva E.S., Gerasimov V.V. 30-year lidar observations of the stratospheric aerosol layer state over Tomsk (Western Siberia, Russia) // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 3067–3081. www.atmos-chem-phys.net/17/3067/2017/ doi: 10.5194/acp-17-3067-2017.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Interannual (left column) and seasonal (right column) variations in aerosol backscatter at a wavelength of 532 nm in different altitude layers. In the seasonal variation graphs, the dashed lines indicate the standard deviation of the presented values. Curves 1 and 2 for the seasonal variation in the 13–18 km and 18–24 km layers refer to different time periods (see the explanations in the text). The dashed line in the graph for an altitude of 55–65 km refers to the WIND space probe measurement data [Hervig et al., 2022]. The vertical dashed lines in the left column mark the period of solar activity decline in cycle 24.

Download (102KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. End

Download (57KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a 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».