Near-surface ozone concentration variability analysis in the Karadag Nature Reserve

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The article presents the results of a study of a near-surface ozone concentration variability in the Crimea at the background environmental monitoring station in the Karadag Nature Reserve for 2012–2021 years with a more detailed analysis of the last six years from 2016 to 2021. A significantly high level air pollution of а near-surface ozone was revealed in the observation region, despite the absence of nearby sources of industrial emissions.

The relationship of near-surface ozone concentration and meteorological parameters was investigated. Wind directions leading to increased levels of near-surface ozone pollution are established. Intra-annual variations of near-surface ozone concentration are analyzed, the factors causing the local summer minimum of surface ozone concentration in some years are established.

By using the NOAA HYSPLIT model and ERA5 reanalysis, a spatial analysis of the atmospheric circulation pattern in the region was carried out. The recurrence of episodes of exceeding the ozone concentration 100 micrograms/m3 during 8 or more hours (WHO recommendation) was estimated. Possible causes of these episodes were determined. The mechanisms of long-range transport and its contribution to the near-surface ozone regime in the area of the station have been established. Annual trends of near-surface ozone concentration in the period 2012–2021 years are estimated as statistically insignificant.

全文:

受限制的访问

作者简介

E. Fedorova

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: fedorova@ifaran.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., 3

V. Lapchenko

A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS

Email: fedorova@ifaran.ru

Vyazemsky Karadag Scientific Station – Nature Reserve of RAS

俄罗斯联邦, 298188, Kurortnoye, Feodosiya, Republic of Crimea, Nauki Street, 24

N. Elansky

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: fedorova@ifaran.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., 3

V. Rakitin

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: fedorova@ifaran.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., 3

A. Skorohod

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: fedorova@ifaran.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., 3

A. Vasilyeva

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Email: fedorova@ifaran.ru
俄罗斯联邦, 119017, Moscow, Pyzhevsky per., 3

参考

  1. Андреев В.В., Аршинов М.Ю., Белан Б.Д., Давыдов Д.К., Еланский Н.Ф., Жамсуева Г.С., Заяханов А.С., Ивлев Г.А., Козлов А.В., Котельников С.Н., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А., Лезина Е.А., Постыляков О.В., Савкин Д.Е., Сеник И.А., Степанов Е.В., Толмачев Г.Н., Фофонов А.В., Челибанов И.В., Челибанов В.П., Широтов В.В. Приземная концентрация озона на территории России в первом полугодии 2020 г. // Оптика атмосферы и океана. 2020. № 9. С. 710–721.
  2. Белан Б. Д. Озон в тропосфере. Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН. 2010. 487 c.
  3. Белан Б.Д. Проблема тропосферного озона и некоторые результаты его измерений // Оптика атмосферы и океана. 1996. № 9. С. 1184–1207.
  4. Данные спутника AIRS, электронный ресурс. URL: https://cmr.earthdata.nasa.gov/search/concepts/C1238517230-GES_DISC.html
  5. Ефимов В.В., Шокуров М.В., Яровая Д.А., Hein D. Статистика мезомасштабных циклонических вихрей над Черным морем // Морской гидрофизический журнал. 2009. С. 19–33.
  6. Еланский Н.Ф. Локощенко М.А., Трифанова А.В., Беликов И.Б., Скороход А.И. О содержании малых газовых примесей в приземном слое атмосферы над Москвой // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 1. С. 39–51.
  7. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Станичный С.В., Бурдюгов В.М. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного моря под ветровым воздействием // Современные проблемы динамики океана и атмосферы. Гидрометцентр России. Сб. статей, Москва, 2010. С. 347–368.
  8. Звягинцев А.М. Основные периодичности временного хода приземного озона в Европе // Метеорол. и гидрол. 2004. №10. С. 46–55.
  9. Звягинцев А.М., Беликов И.Б., Еланский Н.Ф., Кузнецова И.Н., Романюк Я.О., Сосонкин М.Г., Тарасова О.А. Изменчивость концентрации приземного озона в Москве и Киеве // Метеорол. и гидрол. 2010. № 12. С. 26–35.
  10. Звягинцев А.М., Какаджанова Г., Крученицкий Г.М., Тарасова О.А. Периодическая изменчивость приземной концентрации озона в Западной и центральной Европе по данным наблюдений. // Метеорол. и гидрол. 2008. № 3. С. 38–47.
  11. Котельников С.Н. Основные механизмы взаимодействия озона с живыми системами и особенности проблемы приземного озона для России// Труды ИОФАН. 2015. Т. 71. С. 10–41.
  12. Лапченко В.А., Звягинцев А.М. Малые газовые составляющие атмосферы в Карадагском природном заповеднике в Крыму // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 2. С. 178–181.
  13. Ларин И.К. История озона. Москва: Российская академия наук, 2022. 477 c.
  14. Локощенко М.А., Еланский Н.Ф., Трифанова А.В. Влияние метеорологических условий на загрязнение воздуха в Москве. // Вестник РАЕН. 2014. Т. 14. № 1. С. 64–67.
  15. Метеополя реанализа ERA5 REANALYSIS, электронный ресурс. URL: https://climate.copernicus.eu/climate-reanalysis
  16. Модель NOAA HYSPLIT, электронный ресурс. https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php
  17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы 2.1.6.1338-03. Министерство здравоохранения Российской Федерации. ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 30 мая 2003 года N 114, электронный ресурс. https://docs.cntd.ru/document/901865554
  18. Разумовский С.В., Зайков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями (кинетика и механика). Москва: Наука. 1974. 322 с.
  19. Ракитин В.С., Кириллова Н.С., Федорова Е.И., Сафронов А.Н., Джола А.В., Гречко Е.И. Валидация орбитальных наблюдений TROPOMI общего содержания оксида углерода по данным наземным измерений на станциях ИФА РАН в Москве и Звенигороде // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 4. С. 289–298.
  20. Холопцев А.В., Лапченко В.А. Происхождение ночных максимумов фоновых концентраций приземного озона в Юго-Восточном Крыму // Scientific Journal “ScienceRise”. 2015. № 9/1 (14). С.6–12.
  21. Шалыгина И.Ю., Кузнецова И.Н., Лапченко В.А. Режим приземного озона на станции Карадаг в Крыму по наблюдениям 2009–2018 гг. // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2019. № 2 (372). С. 102–113.
  22. Шалыгина И.Ю., Кузнецова И.Н., Звягинцев А.М., Лапченко В.А. Приземный озон на побережьях Балканского полуострова и Крыма. // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 6. С. 515–523.
  23. AIRS/AMSU/HSB Version 6 Data Release User Guide. Ed. by E.T. Olsen. https://docserver.gesdisc.eosdis.nasa.gov/repository/Mission/AIRS/3.3_ScienceDataProductDocumentation/3.3.4_ProductGenerationAlgorithms/V6_Data_Release_User_Guide.pdf
  24. Aumann H.H., Chahine M.T., Gautier C., Goldberg M., Kalnay E., McMillin L., Revercomb H., Rosenkranz P.W., Smith W.L., Staelin D., Strow L., Susskind J. AIRS/AMSU/HSB on the Aqua mission: Design, science objectives, data products and processing systems // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2003. V. 41. № 2. P. 253–264.
  25. Barantiev D., Veltchev K., Batchvarova E., Georgieva E., Novitzky M. Turbulence, ozone and wind profile at a background site on the Bulgarian black sea coast. WMO/GAW Symposium, 18–20 March 2013, Geneva, Switzerland.
  26. Feister U., Balzer K. Surface ozone and meteorological predictors on a subregional scale // Atmos. Environ. A. 1991. V. 25. № 9. P. 1781–1790.
  27. Gurjar B.R., Butler T.M., Lawrence M.G. Lelieveld J. Evaluation of emissions and air quality in megacities // Atmos. Environ. 2008. V. 42. P. 1593–1606.
  28. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Carole Peubey C. et al. The ERA5 global reanalysis // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. V. 146. P. 1999–2049.
  29. IPCC, 2007. Climate Change 2007. Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II & III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, 2007.
  30. McMillan W.W., Evans K.D., Barnet C.D., Maddy E.S., Sachse G.W., Diskin G.S. AIRS V5 CO retrieval with DACOM in situ measurements // IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2011. V. 49. P. 1–12.
  31. Monks P.S. Gas-Phase Radical Chemistry in the Troposphere // Chem.Soc. Rev. 2005. V. 34. P. 376–395.
  32. Novelli P.C., Masarie K.A., Lang P.M. Distributions and Recent Changes in Carbon Monoxide in the Lower Troposphere // J. Geophys. Res. 1998. V. 103 (19). P. 15–33.
  33. Rakitin V., Kazakov A., Elansky N. Multifunctional software of the OIAP RAS for processing and analysis of orbital data on the atmospheric composition: tasks, possibilities, application results, and ways of development // Proc. SPIE 12780, 29th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 127805T. 17 October 2023.
  34. Rasmussen D.J., Fiore A.M., Naik V., Horowitz L.W., McGinnis S.J., Schultz M.G. Surface ozone-temperature relationships in the eastern US: A monthly climatology for evaluating chemistry-climate models // Atmos. Environ. 2012. V. 47. P. 142–153.
  35. Stein A.F., Draxler R.R., Rolph G.D., Stunder B.J.B., Cohen M. D., Ngan F. NOAA’s HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2015. V. 96. P. 2059–2077.
  36. Stevenson D.S., Dentener F.J., Schultz M.G., Ellingsen K., van Noije T.P.C., Wild O., Zeng G., Amann M., Atherton C.S., Bell N., Bergmann D.J., Bey I., Butler T., Cofala J., Collins W.J., Derwent R.G., Doherty R.M., Drevet J., Eskes H.J., Fiore A.M., Gauss M., Hauglustaine D.A., Horowitz L.W., Isaksen I.S.A., Krol M.C., Lamarque J.-F., Lawrence M.G., Montanaro V., Müller J.-F., Pitari G., Prather M.J., Pyle J.A., Rast S., Rodriguez J.M., Sanderson M.G., Savage N.H., Shindell D.T., Strahan S.E., Sudo K., Szopa S. Multimodel ensemble simulations of present-day and near-future tropospheric ozone // Journal of geophysical research. 2006. V. 111. 1–23.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Location of the SPEM on the map (44˚55' N, 35˚14' E; 180 m above sea level).

下载 (367KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Seasonal variations in ozone concentrations and maximum values ​​(µg/m3, daily average), 2016–2021. Daily average values ​​are shown in blue; maximum values ​​are shown in red. Rectangular shading highlights 2017 and 2021, which were selected for further analysis. Vertical lines correspond to months; the beginning of each season is additionally marked on the upper side of the diagram (vertical risks).

下载 (372KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Correlation between average daily values ​​of ground-level ozone concentration (μg/m3) for the period 2016–2021: a – with temperature (˚C); b – with relative humidity (%).

下载 (381KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Backward trajectories of air mass movement according to the NOAA HYSPLIT model at an altitude of 200 m (local time 12:00, trajectories 96 h), as well as wind roses and wind speed distribution based on the ERA5 reanalysis meteorological fields (resolution 0.25˚ × 0.25˚, step 1 h), 900 mbar from 15.05 to 30.06: a – 2017; b – 2020.

下载 (707KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Wind roses, 2016–2021: a – all values; b – for cases with O3 concentrations above 100 μg/m3.

下载 (148KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Average distribution of total ozone content (in Dobson units, according to AIRS v6 data) and back trajectories (120 hours) for an altitude of 200 m above sea level for cases of O3 concentration ≥ 100 μg/m3 for 8 consecutive hours or more, 2016: a – spring (April, 12 cases), b – summer (6 cases).

下载 (491KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Daily spatial distributions of the total carbon monoxide (CO) content (molecule/cm2, AIRS v6) with superimposed direct air mass movement trajectories – (a) 04.05.2016; (b) 05.05.2016; (c) 06.05.2016; (d) 07.05.2016; and superimposed reverse trajectories (96 h) – (d) 08.05.2016 for the case of exceeding the ground-level ozone concentration standard recorded by the SPEM on 08.05.2016.

下载 (623KB)
索引源数据


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

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».