Разнообразные процессы массообмена в системе биосфера – атмосферный аэрозоль помимо очевидного влияния на региональный климат могут приводить к формированию обратных связей, положительный или отрицательный характер которых определяется оптическими и гигроскопическими свойствами аэрозолей. Недостаток информации о физико-химических параметрах аэрозольных частиц является одним из основных источников неопределенности климатических изменений. Поэтому комплексный многолетний мониторинг состава атмосферных аэрозолей в указанном регионе, включающий обработку и анализ получаемых данных, является значимой и актуальной научной задачей на решение которой и направлен данный проект.
Имеющийся у научного коллектива научный задел по проекту:
С 2010 года при участии исполнителей проекта на станции ZOTTO организован регулярный отбор аэрозольных проб на различные фильтры, в результате чего получен уникальный по длительности ряд измерений концентрации элементарного и органического углерода в аэрозолях.
Для обработки получаемых временных рядов авторами был адаптирован к фильтровым измерениям REBS алгоритм для выделения фоновой концентрации, что позволило выделять периоды с высоким уровнем аэрозольных загрязнений и так называемые фоновые условия. В результате обработки полученных данных был обнаружен сезонный ход фоновой концентрации элементарного углерода и выявлен нисходящий тренд фоновых концентраций аэрозоля и органического углерода, который составил 0.36 мкг/м3 и 0.013 мкг/м3 в год при их средней массовой концентрации в 2010 году соответственно 3,6 мкг/м3 и 0,52 мкг/м3. (Mikhailov 2017)
По данным летней и зимней экспедиций 2011 года на сибирской фоновой станции ZOTTO участниками проекта выполнен сравнительный анализ гигроскопических свойств атмосферных аэрозолей Обнаружено, что фактор гигроскопического роста аэрозолей зимнего периода в среднем на 45% больше, чем аэрозолей летнего сезона, что приводит к 40% понижению критического порога пересыщения облачной активации частиц.
В последнее время участниками проекта был выполнен цикл измерений гигроскопических свойств аэрозолей биологического происхождения, а именно, субчастиц пыльцы, образующихся при разрушении пыльцевых зерен березы, сосны и рапса (Mikhailov 2019). Этот вид вторичных биологических аэрозолей является относительно новым и его свойства, как атмосферного компонента, еще плохо изучены. В ходе измерений были определены факторы гигроскопического роста в широком интервале относительной влажности (от 2 до 99,5% с помощью тандема дифференциальных анализаторов подвижности для измерения фактора гигроскопического роста аэрозолей (HHTDMA) и активационные диаметры в диапазоне пересыщений 0,2-1,24% с помощью спектрометра облачных ядер конденсации (Mikhailov 2020).
Кроме того, в рамках формирования задела по данному проекту исполнителями уже разработано программное обеспечение для реализации модифицированных PSCF и CWT методов анализа массива обратных траекторий, получаемых в программе HYSPLIT. CWT метод был применен к анализу данных о концентрации элементарного и органического углерода, полученных в С.-Петербурге по такой же методике, что и на станции Зотино. Результаты показывают, что данный метод позволяет выявлять территории с высокими эмиссиями углеродсодержащих частиц. Причем отчетливо прослеживается сигнал и от таких компактных, но мощных источников как мегаполисы – Москва и С.-Петербург. Обнаружено, что для отдельных регионов значения CWT функций для EC и OC очень хорошо коррелируют между собой, но коэффициенты регрессии сильно различаются для разных регионов и для сезонов внутри одного региона.
