Доклады Академии наукДоклады Академии наукДоклады Академии наук0869-5652The Russian Academy of Sciences1596610.31857/S0869-56524876669-673GeophysicsГеофизикаResearch ArticleNOx-limiting regime of ozone generation in a weakly polluted boundary layer over Central Siberia as derived from O3 and Nox observations at Zotto tall tower observatory in 2007-2015NOx-лимитирующий режим фотохимической генерации озона в слабо загрязнённом конвективном пограничном слое: наблюдения на высотной мачте ZOTTO в Центральной Сибири в 2007-2015 гг.MoiseenkoK. B.МоисеенкоК. Б.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comBerezinaE. V.БерезинаЕ. В.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comVasilevaA. V.ВасильеваА. В.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comShtabkinYu. A.ШтабкинЮ. А.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comSkorokhodA. I.СкороходА. И.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comElanskiiN. F.ЕланскийН. Ф.
Russian Federation

Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences

Член-корреспондент РАН

konst.dvina@gmail.comBelikovI. B.БеликовИ. Б.
Russian Federation
konst.dvina@gmail.comA. M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics Russian Academy of SciencesИнститут физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской академии наук1009201948766696730509201905092019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-5652/article/view/15966

Quantitative estimates on the ozone production efficiency (OPE) per a molecular of NOx (=NO+NO2), ΔP, and ozone production rate, PQ, are derived for the region of Central Siberia based on near surface observations of O3, NO, and NO2) at Zotino Tall Tower Observatory in 2007-2015. Experimental data follow are a power law dependencies on NOx abundance: PQ χ [NOx]-n+1, ΔP χ [NOx]-n, n = 0,82±0,06 (coefficient of determination R2 = 0,66), with the power law exponent corresponding to a NOx-limiting regime of ozone production in a weakly polluted air mass. During summer, the value of ΔP ranges from 30,0-43,7 [mol.O3/mol.NOx] which agrees well with the corresponding estimate of 39,8 [mol.O3/mol.NOx] derived from GEOS‑chem CTM model simulations. The derived estimates provide an observation based conclusion on the important role of regional anthropogenic emissions of NOx in summertime ozone photochemistry in the remote areas of Siberia.

По наблюдениям приземных концентраций озона (O3) и окислов азота (NO, NO2) на высотной мачте ZOTTO (Zotino Tall Tower Observatory) в Центральной Сибири в 2007-2015 гг. получены оценки скорости фотохимической генерации озона (PQ) и эффективности производства озона (ЭПО) в расчёте на одну молекулу NOx (=NO+NO2) (ΔP) в фотохимически активные дни в условиях развитого конвективного пограничного слоя. Экспериментальные данные хорошо аппроксимируются степенными зависимостями: PQ χ[NOx]-n+1, ΔP Χ [NOx]-n, n = 0,82±0,06 (коэффициент детерминации R2 = 0,66), соответствующими NOx-лимитирующему режиму генерации озона в слабо загрязнённой воздушной массе. Среднее за летние месяцы значение ΔP ~ 30,0-43,7 [мол.O3/мол.NOx] согласуется с величиной ЭПО 39,8 [мол.O3/мол.NOx], полученной из численных экспериментов с глобальной транспортно-химической моделью GEOS‑chem. Данные наблюдений свидетельствуют о значимой роли антропогенных эмиссий NOx в региональном балансе озона и необходимости учёта данного фактора при прогнозировании экологических рисков в регионах Сибири, традиционно относящихся к экологически чистым.

surface ozone and nitrogen oxides concentrationsozone photochemical generationconvective boundary layerZOTTO tall tower observatoryприземные концентрации озона и окислов азотафотохимическая генерация озонаразвитый конвективный пограничный слойвысотная мачта ZOTTORussian Foundation for Basic ResearchРоссийский фонд фундаментальных исследованийRussian Foundation for Basic ResearchРоссийский фонд фундаментальных исследованийКотельников С. Н. // Тр. Ин-та общей физики РАН. 2015. Т. 71. P. 10-41.Liu S. C., Trainer M., Fehsenfeld F. C., Parrish D. D., Williams E. J., Fahey D. W., Hobler G., Murphy P. C. // J. Geophys. Res. 1987. V. 92. № D4. P. 4191-4207.Ehhalt D. H. // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. V. 1. № 24. P. 5401-5408.Daum P. H., Kleinman L., Imre D. G., Nunnermacker L. J., Lee Y.-N., Springston S. R., Newman L. // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 9155-9164.Sillman S., He D. // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. № D22. P. 4659.Моисеенко К. Б., Штабкин Ю. А., Березина Е. В., Скороход А. И. // Изв. РАН. ФАО. 2018. Т. 54. № 6. С. 645-648.Bey I., Jacob D. J., Yantosca R. M., Logan J. A., Field B. D., Fiore A. M., Li Q. B., Liu H. G.Y., Mickley L. J., Schultz M. G. // J. Geophys. Res. 2001. V. 106. P. 23 073-23 095.Brown S. S., Talukdar R. K., Ravishankara A. R. // Chem. Phys. Let. 1999. V. 299. P. 277-284.Vasileva A. V., Moiseenko K. B., Mayer J. C., Jürgens N., Panov A., Heimann M., Andreae M. O. // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. P. D07301.Mikhailov E. F., Mironova S., Mironov G., Vlasenko S., Panov A., Chi X., Walter D., Carbone S., Artaxo P., Heimann M., Lavric J. V., Pöschl U., Andreae M. O. // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. № 23. P. 14 365-14 392.Berchet A., Pison I., Chevallier F., Paris J.-D., Bousquet P., Bonne J.-L., Arshinov M. Y., Belan B. D., Cressot C., Davydov D. K., Dlugokencky E. J., Fofonov A. V., Galanin A., Lavric J. V., Machida T., Parker R., Sasakawa M., Spahni R., Stocker B. D., Winderlich J. // Biogeosciences. 2015. V. 12. № 18. P. 5393-5414.Вивчар А. В., Моисеенко К. Б., Шумский Р. А., Скороход А. И. // Изв. РАН. ФAO. 2008. Т. 45. № 3. С. 325-336.Kleinman L. I., Daum P. H., Lee J. H., Lee Y.-N., Nunnermacker L. J., Springston S. R., Newman L., Weinstein-Lloyd J., Sillman S. // Geophys. Res. Let. 1997. V. 24. P. 2299-2302.Trainer M. // J. Geophys. Res. 1993. V. 98. № D2. P. 2917-2925.Skorokhod A. I., Berezina E. V., Moiseenko K. B., Elansky N. F., Belikov I. B. // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. № 8. P. 5501-5514.