Глобальные изменения климата: «Метановая бомба» - наукообразный миф или потенциальный сценарий?

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обсуждается актуальная проблема растущей эмиссии парниковых газов и особенно метана из резервуаров высокозаболоченной экосистемы в Западной Сибири и примыкающей к ней зоны многолетней мерзлоты. Качественная и количественная оценки близости данной экосистемы к состоянию аномально быстрого (в масштабе характерных времен изменения климатической системы) выделения большого количества метана в атмосферу вследствие роста приземной температуры воздуха (сценарий, называемый в специальной литературе «метановая бомба») подразумевает проведение комплексных исследований. Это требует непрерывных наблюдений и моделирования как на тестовых участках (микромасштаб) так и мониторинга в макроскопическом масштабе всей территории Западной Сибири и примыкающей к ней зоны многолетней мерзлоты. В данном обзоре рассматриваются методы спутникового зондирования сезонных вариаций содержания ключевых парниковых газов в атмосфере Западной Сибири и обсуждаются вопросы валидации спутниковых данных с помощью наземных измерений на тестовых участках. Наше исследование находится в начальной фазе реализации данной программы. Получены и представлены первые результаты. Это оригинальные карты, иллюстрирующие сезонное содержание метана в атмосферном столбе [моль/м2] над Западной Сибирью (59–67° с.ш., 60–90° в.д.), полученные из данных АIRS (Аtmоsрhеriс Infrаrеd Sоиndеr) в 2005 г. Наряду с этим – значения средней концентрации углекислого газа (СО2) и метана (СН4) в атмосферном столбе над Средним Уралом, извлеченные из измеренных спектров пропускания в диапазоне волновых чисел 4100–8100 см-1 в солнечные безветренные дни (сентябрь 2009 г., июнь, июль и сентябрь 2010 г.) с низкой концентрацией аэрозоля в атмосфере. Для сравнения приведены результаты, получаемые из спектров, соответствующих состояниям аэрозольно-замутненной атмосферы и значительными вариациями содержания аэрозоля во время измерений (сентябрь 2009 г. и март 2010 г.).

Полный текст

Глобальные изменения климата: «Метановая бомба» - наукообразный миф или потенциальный сценарий?
×

Об авторах

А И Жилиба

Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск

Г А Вандышева

Югорский государственный университет, г. Ханты-Мансийск

К Г Грибанов

Уральский государственный университет, г. Екатеринбург

В И Захаров

Уральский государственный университет, г. Екатеринбург

Список литературы

  1. Васин В.В., Агеев А.Л. 1993. Некорректные задачи с априорной информацией. Екатеринбург: УИФ "Наука". 262 с.
  2. Голицын Г.С., Гинзбург А.С. 2007. Оценки возможности "быстрого" метанового потепления 55 млн. лет назад // Доклады РАН. Т. 413. N6. С. 816-819.
  3. Горшков В.Г. 1995. Физические и биологические основы устойчивости жизни. М. 470 С.
  4. Грибанов, К.Г., В.И. Захаров, С.А. Ташкун. 1999. Пакет программ FIRE-ARMS и его применение в задачах пассивного ИК-зондирования атмосферы // Оптика атмосферы и океана. Т. 12. №4. С. 372–378.
  5. Грибанов К.Г., Имасу Р., Топтыгин А.Ю., Блойтен В., Наумов А.В., Захаров В.И. 2007. Метод и результаты по определению метана в атмосфере Западной Сибири из данных сенсора AIRS // Оптика атмосферы и океана. T. 20. №10. C. 881-886.
  6. Жилиба А.И, Кудинов А.Н, Тищенко А.П. 1996. Оценка близости экосистем к состоянию катастрофы // ТвГУ. Ученые записки. Т. 1. С. 25.
  7. Зуев В.Е., Зуев В.В. 1992. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. С-Пб.: Гидрометеоиздат. 275 с.
  8. Мохов И.И., Елисеев А.В., Карпенко А.А. 2006. Чувствительность к антропогенным воздействиям глобальной климатической модели ИФА РАН с интерактивным углеродным циклом // Доклады РАН. T. 407. № 3. C. 400-404.
  9. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. 1986. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 288 с.
  10. Хитрин Л.Н. 1960. Основы горения углеводородных топлив. М: Наука.
  11. Яговкина С.В., Кароль И.Л., Зубов В.А., Лагун В.Е., Решетников А.И., Розанов Е.В. 2003. Оценки потоков метана в атмосферу с территории газовых месторождений севера Западной Сибири с использованием трехмерной модели переноса // Метеорология и гидрология. № 4. С. 49–62.
  12. Baldini J.U., McDermott Frank, J. Fairchild Ian, Structure of the 8200-year cold event revealed by a speleothem trace element record // Science. 2002. № 5576. P. 2203–2206.
  13. Beer R., Glavich T.A., Rider T.M. 2001. Tropospheric emission spectrometer for Earth Observing System's Aura satellite // Applied Optics. V. 40. № 15. P. 2356.
  14. Burrows J.P., Hölzle E., Goede A.P.H., Visser H., Fricke W. 1995. SCIAMACHY- Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Chartography // Acta Astronautica. V. 35. No. 7. P. 445.
  15. Chevallier F., Morcrette J.J., Chedin A., Cheruy F. 2000. TIGR-like atmospheric-profile databases for accurate radiative-flux computation // Quart. J. of the Roy. Met. Soc. V. 126. No. 563. P. 777-785. Part B.
  16. Godlevskii A.P., Gordov E.P., Zhiliba A.I., Sharin P.P. 1990. Doppler Lidar with CO2 laser intracavity reception // Atmos. Oceanic Optics. V. 3. P. 34-39.
  17. Gorbachev V.N., Zhiliba A.I. 2000. Transfer formalism for optics problems // Journal of Physics A: Math. General. V. 33. P. 3771-3782.
  18. Gribanov K.G., Zakharov V.I., Tashkun S.A., Tyuterev V.G. 2001. A new software tool for radiative transfer calculations and its application to IMG/ADEOS data // JQSRT. V. 68. № 4. P. 435-451.
  19. Jaquinet-Husson N., Scott N.A., Chedin A., Crepeau L., Armante R., Capelle V., Orphal J., Coustenis A., Boonne C., Poulet-Crovisier N., Barbe A., Birk M., Brown L.R., Camy-Peyret C., Claveau C., Chance K., Christidis N., Clerbaux C., Coheur P.F., Dana V., Daumont L., De Backer-Barilly M.R., Di Lonardo G., Flaud J.M., Goldman A., Hamdouni A., Hess M., Hurley M.D., Jacquemart D., Kleiner I., Kopke P., Mandin J.Y., Massie S., Mikhailenko S., Nemtchinov V., Nikitin A., Newnham D., Perrin A., Perevalov V.I., Pinnock S., Regalia-Jarlot L., Rinsland C.P., Rublev A., Schreier F., Schult L., Smith K.M., Tashkun S.A., Teffo J.L., Toth R.A., Tyuterev Vl.G., Vander Auwera J., Varanasi P., Wagner G. 2008. The GEISA spectroscopic database: Current and future archive for Earth and planetary atmosphere studies // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. V. 109. No. 6. P. 1043-1059.
  20. Javelle P. 1994. IASI instrument overview // Procs. of the 5th Workshop on ASSFTS, Nov.30th - Dec.2nd, Tokyo, Japan. P. 1-20.
  21. Jouzel J., Masson-Delmotte V., Cattani O., Dreyfus G., Falourd , Hoffmann G., Minster B., Nouet J., Barnola J.M., Chappellaz J., Fischer H., Gallet J.C., Johnsen S., Leuenberger M., Loulergue L., Luethi D., Oerter H., Parrenin F., Raisbeck G., Raynaud D., Schilt A., Schwander J., Selmo E., Souchez R., Spahni R., Stauffer B., Steffensen J.P., Stenni B., Stocker T.F., Tison J.L., Werner M., Wolff1 E.W. 2007. Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years // Science. V. 317. No. 5839. Р. 793-796.
  22. Kondratyev K.Ya., Krapivin V.F., Varotsos C.A. 2003. Global Carbon Cycle and Climate Change. Chichester, United Kingdom: Springer/PRAXIS. Р. 372.
  23. Petit J.R., Jouzel J., Raynaud D., Barkov N.I., Barnola J.-M., Basile I., Bender M., Chappellaz J., Davis M., Delaygue G., Delmotte M., Kotlyakov V.M., Legrand M., Lipenkov V.Y., Lorius C., Pepin L., Ritz C., Saltzman E., Stievenard M. 1999. Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica // Nature. V. 399. Р. 429-436.
  24. Parkinson C.L. 2003. Aqua: an Earth-Observing Satellite mission to examine water and other climate variables // Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions. V. 41. № 2. P. 173-183.
  25. Randall D.A., Wood R.A., Bony S., Colman R., Fichefet T., Fyfe J., Kattsov V., Pitman A., Shukla J., Srinivasan J., Stouffer R.J., Sumi A., Taylor K.E. 2007. Cilmate Models and Their Evaluation // Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Averyt K.B., Tignor M., Miller H.L. (eds.). Cambridge (United Kingdom), New York (NY, USA): Cambridge University Press. Also available at http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch8.html (дата обращения: 22.06.2011).
  26. Rodgers C.D. 2000. Inverse methods for atmospheric sounding. Theory and practice. World Scientific. 206 p.
  27. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A., Chris Benner D., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Champion J.-P., Chance K., Coudert L.H., Dana V., Devi V.M., Fally S., Flaud J.-M., Gamache R.R., Goldman A., Jacquemart D., Kleiner I., Lacome N., Lafferty W.J., Mandin J.-Y., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Miller C.E., Moazzen-Ahmadi N., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V.I., Perrin A., Predoi-Cross A., Rinsland C.P., Rotger M., Simeckova M., Smith M.A.H., Sung K., Tashkun S.A., Tennyson J., Toth R.A., Vandaele A.C., Vander Auwera J. 2009. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // JQSRT. V. 110. P. 533-572. doi: 10.1016/j.jqsrt.2009.02.013.
  28. Schmidt G.A., Hoffmann G., Shindell D.T., Hu Y. 2005. Modeling atmospheric stable water isotopes and the potential for constraining cloud processes and stratosphere-troposphere water exchange // J. Geophys. Res. № 110. D21314. doi: 10.1029/2005JD005790.
  29. Smith W.L., Revercomb H., Zhou D.K., Huang H.-L.A. 2005. Hyperspectral sounding: a revolutionary advance in atmospheric remote sensing // SPIE. V. 5655. P. 1-11.
  30. Smith W.L., Woolf H.M. 1976. The Use of Eigenvectors of Statistical Covariance Matrices for Interpreting Satellite Sounding Radiometer Observations // J. Atmospheric Sciences. V. 33. № 7. P. 1127–1140.
  31. Smith W.L., Woolf H.M., Hayden C.M., Wark D.Q., McMillin L.M. 1979. The TIROS-N operational vertical sounder // Bull. Amer. Met. Soc. V. 60. P. 1177–1187.
  32. Smith W.L., Woolf H.M., Revercomb H. 1991. Linear simultaneous solution for temperature and absorbing constituent profiles from radiance spectra // Applied Optics. V. 30. № 9. P. 1117–1123.
  33. Sobrino J.A. 2005. Land surface temperature retrieval from thermal infrared data: An assessment in the context of the Surface Processes and Ecosystem Changes Through Response Analysis (SPECTRA) mission // J. Geophys. Res. V. 110. D16103. doi: 10.1029/2004JD005588.
  34. Toptygin A.Yu., Gribanov K.G., Imasu R., Bleuten W., Zakharov V.I. 2005. Seasonal methane content in atmosphere of the permafrost boundary zone in Western Siberia determined from IMG/ADEOS and AIRS/AQUA data // SPIE. V. 5655. P. 508–514.
  35. Zhiliba A.I. 1991. Limiting sensitivity of absorption spectrometer // Proceedings SPIE. V. 1811: Highly Resolution Molecular Spectroscopy. P. 415-418.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Жилиба А.И., Вандышева Г.А., Грибанов К.Г., Захаров В.И., 2011

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

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах