Сопоставление результатов зондирования вертикального профиля NO2 в стратосфере со спутника UARS и с поверхности Земли в окрестности Звенигорода

Окислы азота играют ключевую роль в фотохимии атмосферного озона. Содержание двуокиси азота NO2 в атмосфере измеряется спектрометрическими методами со спутников и с поверхности земли по ослаблению солнечного излучения в полосах поглощения NO2. Наземные измерения дают, главным образом, информацию об интегральном содержании NO2 в вертикальном столбе атмосферы. На Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (ЗНС) выполняется, кроме того, восстановление вертикального распределения NO2. Наблюдения NO2 на ЗНС выполняются с 1990 г. с помощью автоматизированного спектрометра на базе монохроматора МДР-23, регистрирующего рассеянное из зенита солнечное излучение в спектральном диапазоне 435–450 нм в течение утренних и вечерних сумерек при зенитных углах Солнца 84–96 градусов. Вертикальный профиль NO2 на высотах 0–50 км представлен значениями содержания NO2 в слоях толщиной 5 км и определяется путем решения обратной задачи с учетом фотохимических превращений NO2 в течение измерений (Елохов, Груздев, 2000; Gruzdev, Elokhov, 2011). Станция входит в состав Сети по обнаружению изменений состава атмосферы (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change – NDACC). В данном докладе представлены результаты сопоставления вертикальных профилей NO2 на ЗНС с профилями, измеренными в окрестности станции со спутника UARS с помощь прибора HALOE в 1991–2005 гг. Это первое систематическое сопоставление наземных и спутниковых данных о вертикальном распределении NO2 в стратосфере. Измерения с помощью прибора HALOE выполнялись затменным методом (методом прозрачности) по инфракрасному солнечному излучению (Russell et al., 1993). Содержание (отношение смеси) NO2 в высотном диапазоне 10–55 км определялось по поглощению в окрестности волнового числа 1600 см-1. Для сопоставления использованы данные версии 19 уровня 2 (http://haloe.gats-inc.com/about/index.php). Отбирались данные HALOE над территорией с границами, отстоящими от ЗНС на 5 градусов по широте и 20 градусов по долготе, соответствующие по дате данным наземных измерений. Значения концентрации NO2, полученные в измерениях со спутника, интегрировались в пределах 5-километровых слоев, соответствующих профилям из наземных измерений. Сопоставление проводилось порознь для утренних и вечерних условий. Получена достаточно хорошая корреляция (в пределах 0.7–0.9) между данными спутниковых и наземных измерений в слое 20–40 км, при этом корреляция между вечерними значениями заметно лучше. Концентрация NO2 на высотах 15–30 км (а по вечерним данным и в слое 30–35 км) по данным HALOE в среднем выше, а на высотах 35–50 км существенно ниже, чем по результатам наземных измерений. Содержание NO2 в слое 10–15 км по данным HALOE на порядок превышает содержание NO2 по наземным данным и, по-видимому, не является репрезентативным. При интегрировании вертикальных профилей разности между наземными и спутниковыми данными о концентрации NO2 в слое стратосферы от 15 до 50 км получено превышение, в среднем, значений интегрального содержания по данным наземного зондирования над значениями по данным спутниковых измерений. Однако полученная разность для утренних условий статистически незначима (с достоверностью 95%), а разность, полученная в вечерних измерениях, находится на пороге статистической значимости.
Работа выполнялась при финансовой поддержке РФФИ, проект 20-05-00274.