Комплексное исследование парниковых газов и аэрозоля в тропосфере Сибири и Российской Арктики, радиационный режим атмосферы и оценка влияния природных и антропогенных факторов на современном этапе климатических изменений

Цель работы – изучение физических процессов формирования рассеивающих и поглощающих свойств атмосферы под воздействием внешних геофизических факторов. На территории Западной Сибири, на высотах 0–7 км, продолжается рост концентрации углекислого газа и метана. В приземном слое воздуха тренд концентрации СО2 лежит в пределах 2,15–2,18 млн–1/год, в свободной атмосфере 2,15–2,21 млн–1/год. Такие параметры для метана составляют 8,4–10,9 млрд–1/год в приземном слое и 7,9–9,1 млрд–1/год на разных высотах в тропосфере. Причем для обоих газов темпы прироста усиливаются. На основе данных самолетного зондирования в ИОА СО РАН разработана новая версия эмпирической модели оптических характеристик аэрозольной атмосферы Западной Сибири в диапазоне высот 0–5 км, для четырех сезонов года. По результатам многолетних наблюдений аэрозольной оптической толщи в пос. Баренцбург (архипелаг Шпицберген) разработан критерий, позволяющий выделять ситуации присутствия в атмосфере дымов лесных пожаров. В Большой аэрозольной камере ИОА СО РАН проведены измерения в плотных дымах пиролиза и смешанного горения. Получены спектральные зависимости коэффициентов рассеяния и поглощения для субмикронной и грубодисперсной фракции дымового аэрозоля. Впервые по данным многолетних измерений на озере Байкал определено, что в прибрежном районе озера сток углерода в системе «вода–атмосфера», обусловленный потоком СО2 на водную поверхность, в 20 раз превышает вклад эмиссии метана в атмосферу и компенсирует радиационный эффект метана. На основе численного моделирования показано, что неучет фотохимической эволюции оптических характеристик дымов лесных пожаров может привести к неопределенности в расчетах радиационного форсинга дымового аэрозоля на верхней границе атмосферы вплоть до нескольких десятков Вт/м2, а его нагревающий эффект может быть ошибочно интерпретирован как охлаждающий. Разработана методология восстановления микрофизических параметров атмосферы по данным лазерного зондирования на длинах волн 355–1064 нм. Впервые на основе численного моделирования в рамках метода физической и геометрической оптик построена база данных матриц рассеяния света для ледяных частиц, типичных для перистых облаков с учетом когерентного пика в обратном рассеянии.