Определение общего содержания озона из спектральных измерений ИКФС-2 в 2015–2022 гг.

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты определения общего содержания озона (ОСО) из спектров уходящего теплового инфракрасного излучения, измеренных прибором ИКФС-2 с борта космического аппарата «Метеор-М» № 2 за 8 лет измерений. Разработанная ранее методика для интерпретации спектральных измерений, выполненных в 2015–2020 гг. с шириной полосы сканирования (ШПС) 1000 км, применена к измерениям 2021–2022 гг. с ШПС 1500 км. Показано, что наблюдаемый при этом рост разностей между данными ИКФС-2 и результатами независимых измерений вызван не расширением статистики изменчивости ОСО, а увеличением диапазона изменения угла сканирования. После доработки методики для измерений с ШПС 1500 км сравнение с независимыми данными показало, что среднеквадратичные отклонения разностей с результатами наземных и спутниковых измерений за все 8 лет не превосходят 3% и не увеличились по сравнению с первыми 6 годами измерений. Для анализа результатов в полярных областях полученные из спектров ИКФС-2 значения ОСО сравниваются с данными озонозондирования, которое выполняется непрерывно в течение всего года, включая полярную ночь. Показано хорошее качественное согласие данных ИКФС-2 и озонозондирования, включая зимне-весенние периоды экстремального уменьшения ОСО в высоких широтах обоих полушарий. Среднеквадратичные отклонения разностей данных ИКФС-2 и величин ОСО по данным озонозондирования составили для разных станций от 5.3 до 11% (17–33 е. Д.), или в среднем по всем станциям 7.9%, что согласуется с неопределенностью оценок интегрального содержания озона в вертикальном столбе по данным озонозондирования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Поляков

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.v.polyakov@spbu.ru
Россия, Университетская наб., д. 7–9, Санкт-Петербург, 199034

Е. П. Крюковских

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: kriukovskikh1967@mail.ru
Россия, Университетская наб., д. 7–9, Санкт-Петербург, 199034

Я. А. Виролайнен

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: yana.virolainen@spbu.ru
Россия, Университетская наб., д. 7–9, Санкт-Петербург, 199034

Г. М. Неробелов

Санкт-Петербургский государственный университет; СПб ФИЦ РАН; Российский государственный гидрометеорологический университет

Email: akulishe95@mail.ru

НИЦ экологической безопасности

Россия, Университетская наб., д. 7–9, Санкт-Петербург, 199034; 14-я линия В.О., д. 39, г. Санкт-Петербург, 199178; Малоохтинский проспект, дом 98, Санкт-Петербург, 195196

Д. А. Козлов

Исследовательский центр имени М.В. Келдыша

Email: dakozlov@kerc.msk.ru
Россия, Онежская ул., д. 8, Москва, 125438

Ю. М. Тимофеев

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: y.timofeev@spbu.ru
Россия, Университетская наб., д. 7–9, Санкт-Петербург, 199034

Список литературы

  1. Андреев В.В., Баженов О.Е., Белан Б.Д., Варгин П.Н., Груздев А.Н., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Куликов М.Ю., Невзоров А.В., Оболкин В.А., Постыляков О.В., Розанов Е.В., Скороход А.И., Соломатникова А.А., Степанов Е.В., Тимофеев Ю.М., Фейгин А.М., Ходжер Т.В. Российские исследования атмосферного озона и его предшественников в 2019–2022 гг. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 7. С. 1034–1060. doi: 10.31857/S0002351523070027.
  2. База данных озонозондирования. [Электронный ресурс]. URL: https://hegiftom.meteo.be/ (дата обращения 20.02.2024)
  3. База данных спутниковых измерений озона. [Электронный ресурс]. URL: https://disc.gsfc.nasa.gov/ (дата обращения 03.03.2024)
  4. Гаркуша А.С., Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А. Определение общего содержания озона по данным измерений спутникового ИК Фурьеспектрометра // Изв. РАН. Физика Атмосферы и Океана. 2017. Т. 53. № 4. С. 493–501. doi: 10.7868/S0003351517040079
  5. Головин Ю.М., Завелевич Ф.С., Никулин А.Г., Козлов Д.А., Монахов Д.О., Козлов И.А., Архипов С.А., Целиков В.А., Романовский А.С. Бортовые инфракрасные Фурье--спектрометры для температурно-влажностного зондирования атмосферы Земли // Исследование Земли из космоса. 2013. № 6. С. 25. doi: 10.7868/S0205961413060018.
  6. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика. М.: Мир, 1992. 236.
  7. Bernath P.F. The Atmospheric Chemistry Experiment (ACE). J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2017, V. 186. P. 3–16.
  8. Bertaux J.L., Mégie G., Widemann T., Chassefière E., Pellinen R., Kyrola E., Korpela S., Simon P. Monitoring of ozone trend by stellar occultations: the GOMOS instrument // Advances in Space Research. V. 11. № 3. 1991. P. 237–242. https://doi.org/10.1016/0273-1177(91)90426-K.
  9. Boynard A., Hurtmans D., Koukouli M.E., Goutail F., Bureau J., Safieddine S., Lerot C., Hadji-Lazaro J., Wespes C., Pommereau J.-P. Seven years of IASI ozone retrievals from FORLI: Validation with independent total column and vertical profile measurements // Atmos. Meas. Technol. 2016. 9. 4327–4353.
  10. Garane K., Koukouli M.-E., Verhoelst T., Lerot C., Heue K.-P., Fioletov V., Balis D., Bais A., Bazureau A., Dehn A. et al. TROPOMI/S5P total ozone column data: Global ground- based validation and consistency with other satellite missions // Atmos. Meas. Techniq. 2019. V. 12. P. 5263–5287.
  11. GAW Report No. 201, Quality Assurance and Quality Control for Ozonesonde Measurements in GAW. WMO. Geneva. 2014, 94 Р. https://library.wmo.int/viewer/55131/download?file=gaw_201_en.pdf&type=pdf&navigator=1
  12. Glatthor N., von Clarmann T., Fischer H., Funke B., Gil-López S., Grabowski U., Höpfner M., Kellmann S., Linden A., López-Puertas M., Mengistu Tsidu G., Milz M., Steck T., Stiller G.P. and Wang D.-Y. Retrieval of stratospheric ozone profiles from MIPAS/ENVISAT limb emission spectra: a sensitivity study // Atmos. Chem. Phys. 2006. V. 6. № 10. 2767–2781. https://doi.org/10.5194/acp-6-2767-2006.
  13. Clerbaux C., Boynard A., Clarisse L., George M., Hadji-Lazaro J., Herbin H., Hurtmans D., Pommier M., Razavi A., Turquety S., Wespes C. and Coheur P.-F. Monitoring of atmospheric composition using the thermal infrared IASI/MetOp sounder, Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9. 6041–6054. https://doi.org/10.5194/acp-9-6041-2009.
  14. Kerr J.B. New methodology for deriving total ozone and other atmospheric variables from Brewer spectrophotometer direct sun spectra // J. Geogr. Res. 2002. V. 107. ACH 22-1–ACH 22-17.
  15. Kuttippurath J., Kumar P., Nair P.J., Chakraborty A. Accuracy of Satellite Total Columnzone Measurements in Polar Vortex Conditions: Comparison with Ground-Based Observations in 1979–2013 // Remote Sens. Environ. 2018. V. 209. P. 648–659.
  16. Lee K.A., Lay R.R., Jarnot R.F., Cofield R.E., Pickett H.M., Stek P.C., Flower D.A. Flower EOS Aura MLS: first year post-launch engineering assessment // Proc. SPIE 5882, Earth Observing Systems X, 2005. 58821D. https://doi.org/10.1117/12.620130
  17. Levelt P.F., Joiner J., Tamminen J., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Zweers D.C.S., Duncan B.N., Streets D.G., Eskes H., van der A.R., et al. The Ozone Monitoring Instrument: Overview of 14 Years in Space. Atmos. Chem. Phys. 2018. 18. 5699–5745.
  18. McPeters R.D., Kroon M., Labow G., Brinksma E., Balis D., Petropavlovskikh I., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Levelt P.F. Validation of the Aura Ozone Monitoring Instrument Total Column Ozone Product. J. Geophys. Res. 2008, 113, D15S14.
  19. McPeters R.D., Frith S. and Labow G.J. OMI Total Column Ozone: Extending the Long-Term Data Record // Atmospheric Measurement Techniques 2015. V. 8 № 11. P. 4845–4850. doi: 10.5194/amt-8-4845-2015.
  20. OMI DATA https://aura.gesdisc.eosdis.nasa.gov/data/Aura_OMI_Level2/OMTO3.003/ доступ: 25 Апреля 2023 г.
  21. Polyakov A., Virolainen Y., Nerobelov G., Timofeyev Y., Solomatnikova A. Total ozone measurements using IKFS-2 spectrometer aboard Meteor-M N2 satellite in 2019– 2020 // International Journal of Remote Sensing. 2021. V. 42. № 22. P. 8709–8733. doi: 10.1080/01431161.2021.1985741
  22. Polyakov A., Virolainen Y., Nerobelov G., Kozlov D., Timofeyev Y. Six Years of IKFS-2 Global Ozone Total Column Measurements // Remote Sens. 2023. V. 15. № 9. 2481. https://doi.org/10.3390/rs15092481
  23. TOAR-II HEGIFTOM: Description of homogenized ozonesonde free-tropospheric ozone time series (https://hegiftom.meteo.be/)
  24. TROPOMI DATA Copernicus Sentinel data processed by ESA, German Aerospace Center (DLR) (2020), Sentinel-5P TROPOMI Total Ozone Column 1-Orbit L2 5.5km × 3.5km, Greenbelt, MD, USA, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center (GES DISC), доступ: 05 марта 2024, 10.5270/S5P-fqouvyz
  25. Veefkind J.P., Aben I., McMullan K., Förster H., De Vries J., Otter G., Claas J., Eskes H.J., De Haan J.F., Kleipool Q. et al. TROPOMI on the ESA Sentinel-5 Precursor: A GMES Mission for Global Observations of the Atmospheric Composition for Climate, Air Quality and Ozone Layer Applications // Remote Sens. Environ. 2012. V. 120. P. 70–83.
  26. WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. 2021. https://www.who.int/publications/i/item/9789240034228
  27. WMO/GAW Ozone Monitoring Community, World Meteorological Organization-Global Atmosphere Watch Program (WMO-GAW)/World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre (WOUDC) Total Ozone - Hourly Observations. Retrieved March 17, 2024, from https://woudc.org. A list of all contributors is available on the website. doi: 10.14287/10000001
  28. WMO, Ozonesonde Measurements Principles and Best Operational Practices – GAW Report No. 268, 2021 https://library.wmo.int/records/item/57720-ozonesonde-measurement-principles-and-best-operational-practices
  29. WMO, Ozone Research and Monitoring – GAW Report No. 278, 2022 https://library.wmo.int/viewer/58360/download?file=2022OzoneAssessment.pdf&type=pdf&navigator=1
  30. WMO, State of the Global Climate 2023, 2023 https://wmo.int/publication-series/state-of-global-climate-2023

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ОСО по данным озонозондирования станции South Pole (Южный полюс) и среднесуточные ОСО ИКФС-2 в круге радиусом 500 км. Цветом выделены периоды полярной ночи. 1 — все озонозонды, 2 – озонозонды, достигшие уровня 10 гПа, 3 – ИКФС-2, среднесуточное в круге радиусом 500 км.

Скачать (45KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ОСО по данным озонозондирования станции Eureka (80°с.ш.) и среднесуточные ОСО ИКФС-2 в круге радиусом 70 км. Цветом выделены периоды полярной ночи. 1-все озонозонды, 2 – озонозонды, достигшие уровня 10 гПа, 3 – ИКФС-2, среднесуточное в круге радиусом 70 км.

Скачать (46KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ОСО по данным озонозондирования станции Tenerife (28°с.ш.) и среднесуточные ОСО ИКФС-2 в круге радиусом 70 км. 1 — все озонозонды, 2 — озонозонды, достигшие уровня 10 гПа, 3 — ИКФС-2, среднесуточное в круге радиусом 70 км.

Скачать (43KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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