Мониторинг и исследование основных климатообразующих факторов и индикаторов климатической изменчивости на основе данных дистанционных измерений

В докладе приведены сведения о полученных в последние годы в НПО «Тайфун» результатах исследования основных климатообразующих факторов и индикаторов климатической изменчивости с помощью средств дистанционных измерений наземного и космического базирования. Рассмотрены парниковые газы, стратосферный аэрозоль и поле ветра в свободной атмосфере. Экспериментальной основой исследований служат данные мониторинга концентраций в приземном слое воздуха и в столбе атмосферы основных парниковых газов: углекислого газа, метана и закиси азота на ст. «Обнинск» с помощью комплекса МР-32/МГС [1]; стратосферного аэрозоля и перистой облачности верхнего яруса (выше 8 км) на лидарных станциях Росгидромета; а также данные зондирования атмосферы радиометром SEVIRI европейских геостационарных метеорологических спутников второго поколения.
В приземном слое воздуха отмечен значимый линейный тренд средних годовых значений указанных парниковых газов за весь период наблюдений (с 1998 по 2022 гг. для углекислого газа и метана, и с 2015 по 2022 гг. для закиси азота). При этом в 2020-2022 гг. были зарегистрированы рекордные уровни концентрации метана – выше 2100 ppb. Для среднегодовых значений средней по высоте объемной концентрации парниковых газов за период с 2015 по 2022 гг. также отмечен значимый положительный тренд. Приводится сравнение с данными спутниковых измерений.
Регулярные лидарные наблюдения стратосферного аэрозоля проводятся в Обнинске с 2012 г. в ночное время при отсутствии плотной облачности с помощью лидара АК-3 разработки НПО «Тайфун» [2]. На других станциях выполнены серии наблюдений различной длительности. Временной ход аэрозольного наполнения стратосферы отражает влияние вулканических извержений – среднеширотного вулкана Райкоке (Курильские о-ва) в 2019 г. и подводного вулкана Хунга-Тонга в южном полушарии в январе 2022 г.
В нижнем слое стратосферы (13-23 км) наблюдается увеличение обратного рассеяния во втором полугодии, связанное с влиянием природных пожаров. В отдельных эпизодах добавка аэрозоля природных пожаров в оптическую толщину слоя 10-30 км по отношению к сферическому сернокислотному аэрозолю составляет от 50 до 150%. В то же время в среднегодовом выражении указанная добавка в среднем составляет около 10%.
Вероятность наблюдения перистых облаков в 2012-2020 гг. составила 0,33, средняя геометрическая толщина облаков – 1,3 км, а средняя оптическая толщина на длине волны 355 нм – 0,16. Но в 2022 г. вероятность наблюдения перистых облаков упала до 0,14, и в тоже время, их средняя оптическая толщина возросла до 0,21, что, по-видимому, связано с влиянием значительного выброса водяного пара в стратосферу в результате извержения подводного вулкана Хунга-Тонга.
По данным спутниковых измерений выявлены особенности пространственно-временной изменчивости характеристик поля ветра в свободной атмосфере Северного полушария. В частности, отмечен резкий рост после 2014 года максимальной скорости струйного течения со значимым на уровне 0,05 линейным трендом. Выявлена особенность временной изменчивости усредненного по площади модуля скорости ветра, состоящая в изменении знака тренда на рубеже 2015-2017 гг. с положительного на отрицательный. Предложена схема влияния ускоряющегося сокращение площади арктического морского льда, связанного с глобальным потеплением, на скорость ветра в свободной атмосфере.