Президиум РАНИсследование Земли из космоса Earth Research from Space

  • ISSN (Print) 0205-9614
  • ISSN (Online) 3034-5405

Измерения общего содержания озона в области 4.7 мкм ИК Фурье-спектрометром среднего разрешения и сопоставление со спутниковыми данными

Код статьи
10.31857/S0205961424020053-1
DOI
10.31857/S0205961424020053
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 2
Страницы
54-67
Аннотация
Представлены результаты измерений наземной аппаратурой МР-32 общего содержания озона (ОСО) на ст. Обнинск (55.11N; 36.60E). На основе анализа спектров поглощения солнечного излучения, измеренных в 2015–2022 гг. Фурье-спектрометром среднего разрешения (0.12 см−1), были определены рабочие спектральные интервалы в области 4.7 мкм. Для расчетов общего содержания озона использовалась программа SFIT4. Сопоставление результатов измерений ОСО прибором МР-32 со спутниковыми данными OMPS, OMI и SBUV(MOD) показало хорошее согласие. Коэффициенты корреляции составляют 0.93–0.97, а по данным спектрального и кросскорреляционного вейвлетного анализа наземных и спутниковых данных вариации основных колебаний в области периодов 4–60 мес. происходят практически синхронно. Систематические рассогласования между среднедневными наземными и спутниковыми измерениями ОСО составляют (−0.8 ± 3.6)%, (−0.2 ± 3.7)% и (−2 ± 5)% для OMPS, OMI и SBUV(MOD) соответственно.
Ключевые слова
общее содержание озона атмосферная ИК спектроскопия спутниковое зондирование спектральный и вейвлетный анализ
Дата публикации
15.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
4

Библиография

  1. 1. Арефьев В.Н., Вишератин К.Н. Молекулярное поглощение излучения в окне прозрачности атмосферы 3,5–4,1 мкм // Труды ИЭМ. 1980. Вып. 10(84). С. 91–101.
  2. 2. Виролайнен Я.А., Тимофеев Ю.М., Поберовский А.В., Поляков А.В., Шаламянский А. М. Эмпирические оценки погрешностей измерений общего содержания озона различными методами и приборами // Оптика атмосферы и океана. 2017. Т. 30. № 2. С. 170–176. DOI: 10.15372/AOO20170210
  3. 3. Вишератин К.Н., Каменоградский Н.Е., Кашин Ф.В., Семенов В.К., Синяков В.П., Сорокина Л.И. Спектрально-временная структура вариаций общего содержания озона в атмосфере центральной части Евразии // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2006. Т. 42. № 2. C. 205–223.
  4. 4. Вишератин К.Н., Нерушев А.Ф., Орозалиев М.Д., ZhengX., Sun Sh., Liu L. Временная изменчивость общего содержания озона в Азиатском регионе по данным наземных и спутниковых измерений. // Исследование Земли из космоса. 2017, № 1, С. 59–68.
  5. 5. Вишератин К.Н., Баранова Е.Л., Бугрим Г.И., Иванов В.Н., Краснопеева Е.И., Сахибгареев Д.Г., Устинов В.П., Шилкин А.В. Вариации приземных концентраций и общего содержания СО2 и СН4 над станцией Обнинск в 1998–2021 гг.// Изв.РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 2. С. 200–216.
  6. 6. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. Москва, 2022. 104 с.
  7. 7. Кашкин В.Б., Рублева Р.Г., Хлебопрос Р.Г. Стратосферный озон: вид с космической орбиты. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. 184 с. ISBN 978-5-7638-3348-5.
  8. 8. Перов С.П., Хргиан А.Х. Современные проблемы атмосферного озона. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 288 с.
  9. 9. Тимофеев Ю.М. Исследование атмосферы Земли методом прозрачности. СПб.: Наука, 2016. 367 с.
  10. 10. Barbe A., Mikhailenko S., Starikova E., Tyuterev V. High Resolution Infrared Spectroscopy in Support of Ozone Atmospheric Monitoring and Validation of the Potential Energy Function // Molecules. 2022. V. 27. P. 911. https://doi.org/10.3390/molecules27030911
  11. 11. Bodeker G.E., Nitzbon J., Tradowsky J.S., Kremser S., Schwertheim A., Lewis J. A global total column ozone climate data record // Earth Syst. Sci. Data. 2021. V. 13. P. 3885–3906. https://doi.org/10.5194/essd-13-3885-2021
  12. 12. Bojilova R., Mukhtarov P., Miloshev N. Latitude Dependence of the Total Ozone Trends for the Period 2005–2020: TOC for Bulgaria in the Period 1996–2020 // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 918. https://doi.org/10.3390/atmos13060918
  13. 13. Coldewey-Egbers M., Loyola D.G., Lerot C., Van Roozendael M. Global, regional and seasonal analysis of total ozone trends derived from the 1995–2020 GTO-ECV climate data record // Atmos. Chem. Phys. 2022. V. 22. P. 6861–6878. https://doi.org/10.5194/acp-22-6861-2022
  14. 14. Cracknell A.P., Varotsos C. A. Remote sensing and atmospheric ozone // Springer-Verlag Berlin. 2012. 662 p. DOI: 10.1007/978-3-642-10334-6.
  15. 15. García O.E., Schneider M., Sepúlveda E., Hase F., Blumenstock T., Cuevas E., Ramos R., Gross J., Barthlott S., Röhling A. N., Sanromá E., González Y., Gómez-Peláez A.J., Navarro-Comas M., Puentedura, O., Yela M., Redondas A., Carreño V., León-Luis S. F., Reyes E., García R. D., Rivas P. P., Romero-Campos P. M., Torres C., Prats N., Hernández M., and López C. Twenty years of groundbased NDACC FTIR spectrometry at Izaña Observatory – overview and long-term comparison to other techniques // Atmos. Chem. Phys. 2021. V. 21. P. 15519–15554. https://doi.org/10.5194/acp-21-15519-2021
  16. 16. García O.E., Schneider M., Hase F., Blumenstock T., Sepúlveda E., González Y. Quality assessment of ozone total column amounts as monitored by ground-based solar absorption spectrometry in the near infrared (>3000 cm−1) // Atmos. Meas.Tech. 2014. V. 7. P. 3071–3084. https://doi.org/10.5194/amt-7-3071-2014
  17. 17. García O.E., Sanromá E., Schneider M., Hase F., León-Luis S.F., Blumenstock T., Sepúlveda E., Redondas A., Carreño V., Torres C., Prats N. Improved ozone monitoring by ground-based FTIR spectrometry // Atmos. Meas. Tech. 2022. V. 15. P. 2557–2577. https://doi.org/10.5194/amt-15-2557-2022
  18. 18. Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashemi R., Karlovets E.V., Skinner F.M., Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y. et al. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2022. V. 277. P. 107949. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2021.107949
  19. 19. Gröbner J., Schill H., Egli L., Stübi R. Consistency of total column ozone measurements between the Brewer and Dobson spectroradiometers of the LKO Arosa and PMOD/WRC Davos // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 3319–3331. https://doi.org/10.5194/amt-14-3319-2021, 2021.
  20. 20. Infraspek. 2021. http://www.infraspek.ru/produktsiya/spektrometryi/fsm-2203-2/
  21. 21. IRWG, 2014. Infrared Working Group Uniform Retrieval Parameter Summary, Tech. rep., http://www.acom.ucar.edu/irwg/IRWG_Uniform_RP_Summary-3.pdf
  22. 22. Janssen C., Boursier C., Jeseck P., Té Y. Line parameter study of ozone at 5 and 10µm using atmospheric FTIR spectra from the ground: A spectroscopic database and wavelength region comparison // Journal of Molecular Spectroscopy. 2016. V. 326. P. 48–59. DOI: 10.1016/j.jms.2016.04.003.
  23. 23. Kagawa A., Kasai Y., Jones N.B., Yamamori M., Seki K., Murcray F., Murayama Y., Mizutani K., Itabe T. Characteristics and error estimation of stratospheric ozone and ozone-related species over Poker Flat (651N, 1471W), Alaska observed by a ground-based FTIR spectrometer from 2001 to 2003 // Atmos Chem Phys. 2007. V. 7. P. 3791–3810. www.atmos-chem-phys.net/7/3791/2007
  24. 24. Levelt P. F., Joiner J., Tamminen J., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Stein Zweers D.C., Duncan B.N., Streets D. G., Eskes H., van der A R., McLinden C., Fioletov V. et al. The Ozone Monitoring Instrument: overview of 14 years in space // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 5699–5745. https://doi.org/10.5194/acp-18-5699-2018
  25. 25. Lindenmaier R., Batchelor R.L., Strong K., Fast H., Goutail F., Kolonjari F., Thomas McElroy C., Mittermeier R.L. Walker K.A. An evaluation of infrared microwindows for ozone retrievals using the Eureka Bruker 125HR Fourier transform spectrometer // J. Quant. Spectrosc. Rad. 2010. V. 111. P. 569–585. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2009.10.013
  26. 26. McPeters R., Kroon M., Labow G., Brinksma E., Balis D., Petropavlovskikh I., Veefkind J.P., Bhartia P.K., Levelt P.F. Validation of the Aura Ozone Monitoring Instrument total column ozone product // J. Geophys. Res. 2008. V.113. D15S14. doi: 10.1029/2007JD008802.
  27. 27. McPeters R., Frith S., Kramarova N., Ziemke J., Labow G. Trend quality ozone from NPP OMPS: the version 2 processing // Atmos. Meas. Tech. 2019. V. 12. P. 977–985. https://doi.org/10.5194/amt-12-977-2019
  28. 28. Nerobelov G., Timofeyev Y., Virolainen Y., Polyakov A., Solomatnikova A., Poberovskii A., Kirner O., Al-Subari O., Smyshlyaev S., Rozanov E. Measurements and Modelling of Total Ozone Columns near St. Petersburg, Russia // Remote Sens. 2022. V. 14. P. 3944. https://doi.org/10.3390/rs14163944
  29. 29. Orfanoz-Cheuquelaf A., Rozanov A., Weber M., Arosio C., Ladstätter-Weißenmayer A., Burrows J.P. Total ozone column from Ozone Mapping and Profiler Suite Nadir Mapper (OMPS-NM) measurements using the broadband weighting function fitting approach (WFFA) // Atmos. Meas. Tech. 2021. V. 14. P. 5771–5789. https://doi.org/10.5194/amt-14-5771-2021
  30. 30. Plaza-Medina E.F., Stremme W., Bezanilla A., Grutter M., Schneider M., Hase F., Blumenstock T. Ground-based remote sensing of O3 by high- and medium-resolution FTIR spectrometers over the Mexico City basin // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. P. 2703–2725. https://doi.org/10.5194/amt-10-2703-2017
  31. 31. Rinsland C.P., Connor B.J., Jones N.B., Boyd I., Matthews W.A., Goldman A, Murcray F.J., Murcray D.G., David S.J., Pougatchev N.S. Comparison of infrared and Dobson total ozone columns measured from Lauder, New Zealand // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. P. 1025–1028.
  32. 32. Rodgers C.D. Characterization and error analysis of profiles retrieved from remote sounding measurements // J. Geophys. Res. 1990. V. 95. P. 5587–5595.
  33. 33. Rodgers C.D. Inverse methods for atmospheric sounding: theory and practice. Series on atmospheric, oceanic and planetary physics. Vol. 2. // New Jersey: World Scientific Publishing Ltd. 2000. 238 p.
  34. 34. Senten C., De Mazière M., Vanhaelewyn G., Vigouroux C. Information operator approach applied to the retrieval of the vertical distribution of atmospheric constituents from ground-based high-resolution FTIR measurements // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 161–180. https://doi.org/10.5194/amt-5-161-2012
  35. 35. SFIT. The University Corporation for Atmospheric Research, https://wiki.ucar.edu/display/sfit4
  36. 36. Takele Kenea S., Mengistu Tsidu G., Blumenstock T., Hase F., von Clarmann T., Stiller G.P. Retrieval and satellite intercomparison of O3 measurements from ground-based FTIR Spectrometer at Equatorial Station: Addis Ababa, Ethiopia // Atmos.Meas. Tech. 2013. V. 6. P. 495–509. https://doi.org/10.5194/amt-6-495-2013
  37. 37. Timofeyev Y., Virolainen Y., Makarova M., Poberovsky A., Polyakov A., Ionov D., Osipov S., Imhasin H. Ground-based spectroscopic measurements of atmospheric gas composition near Saint Petersburg (Russia) // J. Molecular Spectroscopy. 2016. V. 323. P. 2–14. DOI: 10.1016/j.jms.2015.12.007.
  38. 38. Viatte C., Gaubert B., Eremenko M., Hase F., Schneider M., Blumenstock T., Ray M., Chelin P., Flaud J.-M., Orphal J. Tropospheric and total ozone columns over Paris (France) measured using medium-resolution ground-based solar-absorption Fourier-transform infrared spectroscopy // Atmos. Meas. Tech. 2011. V. 4. P. 2323–2331. doi: 10.5194/amt-4-2323-2011.
  39. 39. Virolainen Y.A., Poberovsky A.V. Intercomparison of satellite and ground-based ozone total column measurements // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2013. V. 49(9). P. 993–1001. DOI: 10.1134/S0001433813090235.
  40. 40. Visheratin K.N. Analytical method for suppressing Gibbs lobes in spectral analysis // XXVII International Symposium "Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics" July 05–09, 2021, Moscow. DOI: 10.13140/RG.2.2.15826.48327.
  41. 41. WACCAM. Whole Atmosphere Community Climate Model, https://www2.acom.ucar.edu/gcm/waccm; ftp://acd.ucar.edu/user/jamesw/IRWG/2013/
  42. 42. WMO, 2022. World Meteorological Organization Executive Summary. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2022, GAW Report No. 278. 56 p. https://ozone.unep.org/science/assessment/sap/
  43. 43. Wunch D., Taylor J.R., Fu D., Bernath P., Drummond J.R., Midwinter C., Strong K., Walker K.A. Simultaneous ground-based observations of O3, HCl, N2O, and CH4 over Toronto, Canada by three Fourier transform spectrometers with different resolutions // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. P. 1275–1292. doi: 10.5194/acp-7-1275-2007.
  44. 44. Yamanouchi S., Strong K., Colebatch O., Conway C., Jones D.B.A., Lutsch E., Roche S. Atmospheric trace gas trends obtained from FTIR column measurements in Toronto, Canada from 2002–2019 // Environ. Res. Commun.2021. V. 3. N. 5. DOI: 10.1088/2515–7620/abfa65.
  45. 45. Zhou M., Wang P., Langerock B., Vigouroux C., Hermans C., Kumps N., Wang T., Yang Y., Ji D., Ran L., Zhang J., Xuan Y., Chen H., Posny F., Duflot V., Metzger J.-M., De Mazière M. Ground-based Fourier transform infrared (FTIR) O3 retrievals from the 3040 cm−1 spectral range at Xianghe, China // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. P. 5379–5394. https://doi.org/10.5194/amt-13-5379-2020, 2020
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека