Зондирование изотопологов водяного пара и углеродсодержащих парниковых газов в атмосфере наземными ИК Фурье-спектрометрами высокого разрешения

• Автор: Рокотян, Никита Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Метод наземной ИК Фурье-спектрометрии
1.1 Уравнение переноса излучения. Прямая модель
1.2 ИК Фурье-спектрометр Вгикег №8125 М. Измерение и контроль аппаратной функции. Измерение интерферограммы в режиме БС
1.3 Обратная задача по определению атмосферных параметров
1.4 Уральская атмосферная станция
Глава 2. Дистанционное зондирование углеродсодержащих парниковых газов и из изотопологов
2.1 Определение средней концентрации С02 и СН4 в атмосферном столбе из измеренных спектров пропускания с 2010 по 2014 гг. Сравнение с данными спутникового зондирования (ООБАТ).
2.2 Эффект температурно-независимого поглощения
2.3 Дистанционное зондирование изотопологов углеродсодержащих парниковых газов.
Глава 3. Дистанционное зондирование 6180 и 6Б в атмосферном водяном паре
3.1 Отбор спектральных окон для зондирования
3.2 Методика зондирования
3.3 Изотопическая модель атмосферной циркуляции
3.4 Источники ошибок в определении 8180 и 50
3.5 База спектроскопических параметров
3.6 Результаты решения обратной задачи
Заключение
Цитируемая литература

Введение
Палеоклиматические исследования, позволившие восстановить температурный режим Земли за последние 820 тысяч лет [81,82,98,114] выявили аномально быстрый рост концентрации ключевых парниковых газов в атмосфере (диоксида углерода СО2 и метана СШ), который продолжается с начала индустриальной эры. Одновременно наблюдается изменение температурного режима Земли, характеризующееся заметным ростом среднегодовой температуры приземного воздуха нашей планеты (рис.1). Диоксид углерода СОг и метан СШ являются двумя наиболее важными антропогенными парниковыми газами, участвующими в процессе глобального потепления [144]. За последнее столетие наблюдается стремительный рост атмосферных концентраций СОг и СШ, что приводит к росту температуры на планете и глобальному изменению климата (рис. 2) [56,61,112,118,138,139,140]. Согласно данным прямых приземных измерений в обсерватории Mauna Loa [157] на Гаваях, только за 50 лет наблюдений концентрация СОг в атмосфере выросла на 25%, при этом скорость роста его количества в атмосфере непрерывно росла и составляет сейчас более 2 ppm в год (рис. 3).
Год Год
Рис. 1. Левая панель: график концентрации СОг и СШ за последние 2 тыс. лет. Наблюдается стремительный рост содержания парниковых газов в атмосфере с начала индустриальной эры. Правая панель: рост приземной температуры атмосферы за последние 130 лет.

Температура поверхности Земли
Температура поверхности океана
Температура воздуха над океаном
Уровень мирового океана
Прошадь льдов в Арктике

<В а)

я с; о. я

я я о. я
Ш 2 £ ° о я -0.

О й °Й2 а-В.5 ш 5 „г

2 І о

-г СС

о * .
о і с ф с; ШЇ

Рис. 2. Различные свидетельства глобального потепления. Приведены аномалии относительно 1961-1990 гг. Источник: отчет международной группы ІРСС 2

Уральской атмосферной станции, совместно с результатами зондирования спутника 008АТ.
Систематический сдвиг:
XCH4G0SAT - ХСН4 = 0.03 ppm Хсо G0SAT - XCCL = 3 ppm

2011 2011 2012 2012 2012 2012 2013 2013 2
Июль Окт Янв Апр Июль Окт Янв Апр Июль
Время

200 300 400 500
Расстояние до УАС в Коуровке, км

74 и 14 х

Рис. 2.1.6. Временные ряды ХСОг и ХСШ по результатам наземных наблюдений УАС в Коуровке (черные окружности, приведены среднедневные значения) и по результатам зондирования спутника ООЗАТ (цветные круги). Цветом обозначено расстояние от точки наблюдения спутника до УАС.
Как в наземных, так и в спутниковых результатах определения концентрации СОг наблюдается отчетливо выраженный сезонный цикл. Глубина цикла составляет 14-15 ppm, что характеризует мощность фотосинтеза Уральской лесной экосистемы как достаточно высокую. В спутниковых результатах также наблюдается тренд в сторону увеличения концентрации СОг в атмосфере со скоростью приблизительно 2 ppm/год. Что касается результатов определения относительной концентрации СШ, в районе УАС четко выраженного сезонного цикла ХСН4 не наблюдается, однако за последние два года в спутниковых данных