Использование методик спутникового и наземного мониторинга для исследования режимов прозрачности атмосферы в приморском регионе Дальнего Востока

Проблема исследования изменчивости аэрозольной оптической толщины атмосферы (АОТ) в различных регионах России по данным спутниковых (MODIS) и наземных (AERONET) наблюдений за последнее 10-тилетие актуальна при оценке временных и региональных изменений в климатической системе. Российское дальневосточное Приморье характеризуется высокими значениями аэрозольной компоненты атмосферы и соответственно пониженными величинами прозрачности атмосферного воздуха. Режим прозрачности в этом регионе формируется, в частности, под влиянием трансграничного переноса воздушных потоков с территории северо-восточного Китая и из пустынь Монголии, а также со стороны океана и северо-восточного сибирского и приморского регионов РФ. Мы привлекли к анализу пространственно-временного режима прозрачности атмосферы в регионе оценки АОТ (аэрозольной оптической толщины) атмосферы, полученные на актинометрических станциях Росгидромета (ГМС), расположенных в данном регионе РФ, данные наземной станции АЭРОНЕТ в Уссурийске и спутниковые значения АОТ (МОДИС). Был выполнен совместный анализ спутниковых и наземных наблюдений аэрозольной оптической толщины атмосферы (АОТ) на длине волны 0.55 мкм в области (40–55° N; 130°–145° E) в период 2008–2015 гг. Объектом исследования явились дневные величины АОТ, полученные на наземной станции Уссурийск - Горнотаёжная (AERONET) и 9-ти актинометрических станциях Росгидромета (ГМС), а также дневные величины АОТ, полученные со спутников MODIS (Terra) для домена Уссурийск - Горнотаёжная-Сад-Город.
По результатам корреляционного анализа попарно синхронизированных рядов дневных значений АОТ выявлен существенный разброс относительно средних по всему интервалу наблюдения. В то же время средние величины АОТ за несколько лет и при длине ряда в несколько сот точек наземных систем наблюдений (AERONET и ГМС) и спутниковых данных (MODIS) близки как по величине средних значений, так и по диапазону вариаций (стандартное отклонение от среднего для синхронных рядов). Именно осреднения в несколько лет и более лет нужны для параметрических и валидационных анализов в региональных климатических исследованиях.
Анализ выявил особенности пространственно-временных изменений АОТ по данным ГМС сети: для различных частей региона имеются различия в годовом ходе АОТ, обусловленные особенностями расположения отдельных станций. Выделяются 2 типа годового хода: для станций, расположенных на побережье, имеется выраженный максимум годового в мае, на станциях, расположенных внутри материка АОТ меняется более плавно, чем на побережье, максимум годового хода также приходится на май, а минимум на ноябрь. Станции Тимирязевский, Сад-Город, расположенные в непосредственной близости друг от друга и от станции Уссурийск, имеют четко выраженный годовой ход АОТ с максимумом весной (май) и низкими значениями в осенне-зимний период. Наибольшие средние величины АОТ характерны для 2-х станций, расположенных южнее 44 гр. сш. для станций Тимирязевский и Сад-Город ‒ 0,20, для остальных ‒ 0,09. Представленные в работе средние и экстремальные месячные значения АОТ свидетельствуют о том, что зафиксированные резкие возмущения могут быть обусловлены как местными особенностями, так и выносами воздуха из густонаселенных районов Китая. Относительно кратковременные изменения АОТ, обусловленные адвективным затоками воздушных масс с высоким содержанием аэрозоля из Китая, рассмотрены по данным мониторинга дневных величин АОТ. Резкие изменения АОТ в отдельные дни исследованы с привлечением метода обратных траекторий.