Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование изменчивости общих содержаний метана и окиси углерода в атмосфере по результатам наземных спектроскопических измерений

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Макарова, Мария Владимировна

Введение

ГЛАВА 1. Современные исследования газового состава атмосферы

1.1 Проблема современных изменений климата и газового состава 9 атмосферы

1.2 Основы химии углеродных компонент в атмосфере

1.3 Методы исследования газового состава атмосферы

1.4 Наземные методы измерений количественных характеристик 16 СН4 и СО в атмосфере

1.5 Атмосферный метан

1.5.1 Источники и стоки метана в атмосфере

1.5.2 Основные результаты измерений ОС и отношений 21 смеси СН4 в атмосфере

1.6 Атмосферная окись углерода

1.6.1 Источники и стоки окиси углерода в атмосфере

1.6.2 Основные результаты измерений ОС и отношений 27 смеси СО в атмосфере

ГЛАВА 2. Спектроскопический метод измерения общих содержаний метана, водяного пара и окиси углерода в атмосфере

2.1 Описание экспериментальной установки и условий проведения 30 эксперимента

2.2 Физико-математическая модель измерений и методика 31 определения ОС газов в атмосфере

2.3 Анализ погрешностей определения ОС СН4, Н2О и СО в 37 атмосфере

2.3.1 Погрешности определения ОС СН4 и Н2О в атмосфере

1 Влияние случайного шума измерений в зависимости от 38 спектрального разрешения (8v)

2 Влияние погрешности задания нулевого уровня сигнала

3 Влияние погрешностей в задании полуширины 41 аппаратной функции

4 Влияние вертикальных распределений температуры и 41 давления

5 Влияние вертикальных распределений СН4 и Н2О

2.3.2 Результаты одновременных локальных и 49 спектроскопических (интегральных) измерений метана в атмосфере.

2.3.3 Погрешности определения ОС СО в атмосфере

2.4. Анализ точности спектроскопического метода по независимым 56 измерениям ОС Н2О в атмосфере

Выводы

ГЛАВА 3. Вопросы калибровки спектроскопических измерений ОС 60 газов в атмосфере

3.1 Аппаратура и методики спектроскопических измерений ОС 61 газов в атмосфере

3.2 Результаты одновременных измерений ОС СН

3.3 Результаты одновременных измерений ОС СО

3.4 Сравнение результатов спутниковых наблюдений ОС СО с 73 наземными спектроскопическими измерениями

Выводы

ГЛАВА 4. Анализ результатов измерений общих содержаний газов в 79 атмосфере в районе Санкт-Петербурга

4.1 Массивы измерений ОС газов

4.2 Анализ результатов спектроскопических измерений общих 81 содержаний метана и окиси углерода

4.2.1 Анализ данных измерений общего содержания метана

4.2.2 Анализ данных измерений общего содержания окиси 96 углерода

4.3 Анализ корреляционных связей между ОС газов и параметрами 106 метеозондирования атмосферы

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование изменчивости общих содержаний метана и окиси углерода в атмосфере по результатам наземных спектроскопических измерений"

Актуальность темы:

Увеличение содержания ряда "парниковых" газов (СО2, Н2О, СН4, N2O и т.д.) приводит к изменениям радиационных свойств атмосферы и, как следствие, к изменениям климата Земли [1-3]. Глобальная температура воздуха у поверхности земли и океана за XX век возросла на 0.6±0.2°С, причем это возрастание являлось самым значительным за последнее тысячелетие [1]. Современные оценки вклада различных газов в процесс нагревания атмосферы показывают, что относительные доли СО2, СН4, N2О и фреонов составляют 60%, 20%, 6% и 14%, соответственно [1].

Именно по этим причинам в настоящее время существуют различные, прежде всего, наземные и космические, системы мониторинга характеристик газового состава атмосферы. За последние годы были проведены многочисленные спутниковые эксперименты, позволившие получить большое количество информации о вариациях (в том числе и долговременных) общих содержаний (ОС) и вертикальных профилей содержания озона, водяного пара, многих других малых газовых составляющих в стратосфере [2-4]. Локальные приземные измерения отношений смеси ряда газов, таких как СО2, О3, СН4, СО, N2O, фреоны (всего порядка 30 газовых составляющих атмосферы) осуществляются на обширной сети станций NOAA (США) [5]. В то же время, количество информации о пространственно-временной изменчивости ОС и вертикальных профилей в тропосфере таких важнейших климатообразующих газов, как СН4, N2O и СО, очень ограничено в силу:

1. небольшого числа наземных станций (в настоящее время в мире насчитывается не более пятнадцати), осуществляющих систематический мониторинг ОС и вертикальных распределений перечисленных газов;

2. сравнительно небольшого срока (2-3 года) проведения спутниковых измерений ОС и тропосферных вертикальных профилей СО и СН4 (эксперименты MAPS, MOPPIT).

Роль наземных дистанционных систем измерений дополнительно существенно возрастает в связи с необходимостью определять и постоянно контролировать качество спутниковых измерений. При этом важное значение имеют проблемы унификации измерений и определения реальной точности различных систем наблюдений. Так, например, сеть наземных озонометрических наблюдений периодически калибруется по добсоновскому эталону.

Основной целью всех перечисленных систем наблюдений является получение информации для изучения пространственно-временной изменчивости климатообразующих газов в атмосфере. Результаты такого анализа, например, для различных временных масштабов имеют большое значение, поскольку используются: а) в глобальных моделях атмосферы для прогноза климатических изменений; б) для определения интенс ив ноете й источников и стоков (количественные оценки которых содержат существенные неопределенности [1]) с помощью региональных атмосферных моделей; в) с целью выделения дополнительных факторов (синоптических, климатических, и т.д.), являющихся причинами наблюдаемых вариаций содержаний газов для региона проведения измерений.

Одним из хорошо известных и используемых наземных методов измерений характеристик газового состава является метод, основанный на регистрации спектров поглощения солнечного ИК излучения. Использование этого метода в СССР было начато в ИФА РАН В.И. Дианов-Кпоковым с сотрудниками еще в 60-х годах [6, 7] прошлого столетия, и в настоящее время в России этот метод используется для регулярных измерений содержаний СО2, Н2О, СН4, N2O и т.д. [8,9]. С 1990 года такие измерения были начаты в НИИФ СПбГУ [10].

Основная цель диссертационной работы состояла: в изучении временной изменчивости ОС СН4 и СО в атмосфере на основе анализа результатов собственных наземных спектроскопических измерений ОС СН4 и СО в атмосфере в районе Санкт-Петербурга, а также измерений в других регионах земного шара.

Поставленная цель определила основные задачи исследований:

1. Анализ погрешностей наземных спектроскопических измерений ОС газов (СН4, Н2О, СО) и усовершенствование методики интерпретации измерений на основе: а) численного моделирования эксперимента; б) одновременных локальных измерений приземных отношений смеси СН4 и интегральных измерений ОС СН4.

2. Взаимокалибровка различных систем наблюдений и методик интерпретации наземных спектроскопических измерений ОС СН4 и СО, используемых в различных научных организациях России (НИИФ СПбГУ, ИЭМ, ИФА РАН).

3. Обработка и интерпретация наземных спектроскопических систематических измерений ИК спектров прямого солнечного излучения, измеренных в НИИФ СПбГУ с целью определения ОС СН4, Н2О и СО. Создание банка данных ОС СН4 (1991-2001 гг.) и ОС СО (1995-2001 гг.) для района Санкт-Петербурга.

4. Анализ пространственно-временных вариаций ОС СН4 и СО по результатам собственных измерений и измерений в других регионах земного шара. Анализ статистических связей между ОС СН4, СО и Оз и параметрами метеозондирования атмосферы.

Достоверность результатов и выводов, полученных в работе, обеспечивается:

1. использованием современных моделей ослабления ИК солнечной радиации, в том числе современных данных о количественных характеристиках молекулярного поглощения в земной атмосфере;

2. применением современных численных методов моделирования дистанционных измерений атмосферных параметров и регуляризационных методов решения обратных задач;

3. численным моделированием наземных спектроскопических измерений ОС СН4, СО, Н2О и анализом влияния различных факторов на погрешности спектроскопических измерений ОС газов;

4. проведением специальных программ совместных измерений и интерпретации результатов дня взаимокалибровки различных систем наблюдений и методик интерпретации наземных спектроскопических измерений ОС СН4 и СО.

Научная и практическая ценность:

Создание усовершенствованной методики интерпретации ИК спектров прямой солнечной радиации, подробный анализ погрешностей наземных спектроскопических измерений ОС газов (СН4, Н2О, СО).

Взаимокалибровка различных российских систем наблюдений и методик интерпретации наземных спектроскопических измерений ОС СН4 и СО.

Усовершенствование методики интерпретации, а также результаты взаимокалибровки методик и аппаратуры, применяющихся для определения ОС газов (СН4 и СО) позволяют использовать наземные спектроскопические измерения:

1. для долговременного мониторинга содержания метана и окиси углерода в атмосфере,

2. для анализа пространственно-временной изменчивости исследуемых газов на основе совместного использования баз данных различных организаций,

3. в качестве единой системы валидации спутниковых измерений.

Результаты валидации дячнь™ измепений ОС СО ст/тниковым гтибопом

J ' ^ " ~ JT mt Л. Л

MOPITT может быть использована для усовершенствования методик измерений и интерпретации данных спутниковых измерений.

Массивы данных по ОС СН4 (1991-2001 гг.) и ОС СО (1995-2001 гг.) для района Санкт-Петербурга, а также результаты анализа изменчивости ОС СН4 и СО (долговременной, периодической и имеющей нерегулярный характер). Долговременные изменения (тренды) содержаний климатообразующих газов имеют особое значение, поскольку используются в глобальных моделях атмосферы для прогноза климатических изменений. Годовой ход, отражая характер региональных источников и стоков исследуемого газа, может быть использован для оценки их интенсивностей с помощью региональных атмосферных моделей. Анализ так называемых «аномальных» серий внутри всего ряда измерений совместно с привлечением метеорологических, климатических данных позволяют дополнительно выделить основные факторы, являющиеся причинами наблюдаемых изменений ОС газов для Северо-западного региона России.

Апробация работы:

Результаты работы докладывались на ряде международных (SPIE, IRS'2000, ACIA) и российских (МСАР'99) конференций. На семинарах НИИФ СПбГУ, Международного центра по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена. Основные результаты опубликованы в статьях рецензируемых журналов, список приведен в конце автореферата. 8

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Усовершенствованная спектроскопическая методика определения общих содержаний (содержание газа в столбе атмосферы) метана, окиси углерода, водяного пара в атмосфере и оценки случайных погрешностей измерения общих содержаний метана, окиси углерода, водяного пара.

2. Результаты взаимокалибровки методик и аппаратуры, применяющихся НИИФ СПбГУ, ИФА РАН и ИЭМ для измерений общих содержаний метана.

3. Массивы данных по ОС СН4 (1991-2001 гг.) и ОС СО (1995-2001 гг.) доя района Санкт-Петербурга.

4. Оценки временной изменчивости общих содержаний метана, окиси углерода в районе Сашч -Петербурга на оскобс результатов систематических наземных измерений. Анализ особенностей наблюдаемого годового хода, межгодовой изменчивости, а также долговременных изменений общих содержаний метана, окиси углерода. Результаты анализа статистических связей между общими содержаниями газов (СО, СН4, Оз), параметрами метеозондирования атмосферы.

5. Результаты сравнения данных наземных спектроскопических измерений общего содержания окиси углерода со спутниковыми (эксперимент MOPITT).

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Макарова, Мария Владимировна

Выводы

1. Впервые в России исследовательскими группами из ИФА, ИЭМ и НИИФ СПбГУ осуществлены специальные программы сопоставлений независимых измерений ОС метана и окиси углерода. Циклы экспериментов проводились на Звенигородской научной станции ИФА в различные сезоны 1997 - 2001 гг.

2. Исходные сравнения результатов совместных измерений ОС СН4 в 1997 г. показали наличие случайных и систематических погрешностей различных методик спектроскопических измерений ОС СН4. Систематические различия в результатах измерений ОС метана НИИФ и ИЭМ составляли порядка 15%. Для данных ИФА был характерен широкий разброс (до 20%) результатов единичных измерений.

3. Изменения, внесенные в процедуры интерпретации ИК спектров прямого солнечного излучения, позволили получить хорошее (в пределах 3%) согласие независимых измерений ОС СН4 комплексами ИФА, ИЭМ и НИИФ. Однако, в некоторых случаях отличия среднедневных значений ОС СН4 для ИФА, ИЭМ и НИИФ превышают суммарные погрешности индивидуальных измерений.

4. Проведенные программы сопоставления спектроскопических наземных методов измерений ОС СН4 позволяют указать на возможные пути дальнейшего повышения точности и согласованности измерений: а) использование при интерпретации данных о реальной термической структуре атмосферы, например, результатов аэрологического зондирования.; б) использование единых баз данных о параметрах тонкой структуры полос поглощения (метана и "мешающих" газов), а также проведение специальных лабораторных измерений этих параметров с повышенной точностью; в) использование оптимальных модельных вертикальных профилей содержания метана; г) проведение одновременных измерений приземных концентраций метана и спектроскопических измерений ОС газов для и учета контроля локальных возмущений.

5. Проведенная взаимокалибровка методик и аппаратуры, применяющихся для определения ОС метана сделала возможным их использование для: а) долговременного мониторинга содержания метана в атмосфере; б) анализа пространственно-временной изменчивости исследуемого газа на основе совместного использования баз данных различных организаций.

6. Сравнения результатов одновременных измерений ОС СО показали, что имеются систематические различия в значениях ОС СО, полученных НИИФ, ИФА и ИЭМ, наибольшие различия, достигающие -20%

78 наблюдаются между значениями ОС СО НИИФ и ИФА. Причины, вызывающие рассогласования измеренных значений ОС СО требуют дальнейшего изучения.

7. Сравнение результатов наземных спектроскопических измерений ОС СО со спутниковыми данными MOPITT показало: а)все ОС СО, измеренные наземным способом, лежат систематически ниже спутниковых результатов; б) среднее систематическое отклонение по девяти дням совместных наблюдений составило -12%; в) наземные и спутниковые результаты измерений ОС СО отражают единую динамику изменений ОС СО в атмосфере.

8. Существенно подчеркнуть, что проведенные программы совместных измерений спектров солнечного излучения и интерпретации данных необходимы также для взаимокалибровки спектроскопических методов измерений ОС других атмосферных составляющих. Примеры таких исследований даны в работе [51], посвященной сопоставлению результатов измерения ОС водяного пара. Все эти меры позволят получить согласованный массив долговременных измерений ОС газовых составляющих для различных районов Росси и СНГ, а также создать единую наземную систему мониторинга МГС для валидации спутниковых измерений.

ГЛАВА 4

Анализ результатов измерений общих содержаний газов в атмосфере в районе

С анкт-Петербурга

4.1. Массивы измерений ОС газов

Относительное распределение дней измерений в течение года неравномерное и является статистикой солнечных дней в Санкт-Петербурге. Месяцами, наиболее обеспеченными измерениями, являются: март, июнь и август. Наименее обеспечен измерениями период с ноября по январь. В среднем за солнечный день регистрируется около 30-35 спектров. Во время проведения измерений регистрируются приземная температура газдуха и атмосферное давление.

Отметим некоторые особенности конкретных рядов измерений: ОС СН4 и ОС СО. Ряд измерений ОС метана дан на рис. 13а, он включает в себя около 500 среднедневных значений величины ОС СН4 за период с 1991г. по 2001 г. Удельное количество измерений за последние 5 лет (1997-2001 гг.) возросло по сравнению с предыдущим периодом (что, конечно, связано не с увеличением количества солнечных дней, а с более полным использованием случаев кратковременных прояснений). Ряд ОС СО (рис. 136) заметно короче - измерения ОС СО были начаты в 1995 г. Он включает в себя около 300 измерений. Как уже отмечалось, спектральный интервал, используемый для определения ОС СО, больше, чем для метана, и регистрация его происходит дольше. Поэтому проведение измерений ОС СО в условиях разрывной облачности затруднено, и количество дней измерений за один и тот же временной период меньше, чем для метана (что особенно отражается в осенне-зимний период).

1.5 —1

1.1 —|-1-1-"-1-'-1-1-1-1-1-1 I

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 год

Рис. 13a Ряд среднедневных значений ОС СНф

0.16 —I

5 0.12 — S £ о и у 0.08 ~ О

0.04 9 о о о со о о о ъ о ъ о сР" р сР о о <§> о о о

ОО

Ъ' о о т

1995 1996 1997

I-'-1—

1998 1999 год

2000

I-1-1

2001 2002

Рис. 136 Ряд среднедневных значений ОС СО.

4.2 Анализ результатов спектроскопических измерений общих содержаний метана и окиси углерода

Результаты измерений ОС СН4 и СО анализировались с целью выявления составляющих временной изменчивости ОС газов — долговременных, периодических и различного рода нерегулярных возмущений.

Долговременные изменения (тренды) содержаний климатообразующих газов имеют особое значение, поскольку используются в глобальных моделях атмосферы для прогноза климатических изменений. Годовой ход, отражая характер временной изменчивости интенсивности региональных источников и стоков исследуемого газа, может быть использован для оценки их интенсивностей с помощью региональных атмосферных моделей. Анализ так называемых «аномальных» серий внутри всего ряда измерений совместно с привлечением метеорологических, климатических данных позволяют дополнительно выделить основные факторы, являющиеся причинами наблюдаемых изменений ОС газов для Северо-западного региона России.

4.2.1 Анализ данных измерений общего содержания метана

Определение ОС СН4 было осуществлено с помощью единой методики интерпретации по всему массиву ИК спектров солнечного излучения, измеренных в 1991-2001 гг. в Ст. Петергофе. При этом был использован модельный вертикальный профиль СН4, выбор которого обосновывался в главе 1. На рис. 13а приведены среднедневные значения ОС СН4, которые вычислялись как средневзвешенное значений единичных измерений ОС СН4 в течение дня. В качестве веса отдельного измерения использовалась величина, обратно пропорциональная значению среднеквадратической разницы между измеренным и рассчитанным спектрами пропускания солнечного излучения, которая является объективной оценкой качества решения обратной задачи. При этом веса, получаемые для спектров внутри отдельных серий, обычно имели близкие значения [93].

Результаты измерений ОС СН4 дня района Санкт-Петербурга показали, что для 1991-2001 гг. минимальное среднедневное значение (1.23 атм.-см) наблюдалось в марте 2000 г., максимальное (1.46 атм.-см) - в ноябре 1998 г.; среднее значение ОС СН4 за весь период наблюдений составило 1.32 атм.-см.

Максимальный относительный разброс наблюдаемых значений ОС СН4 для всего периода измерений составил -17%.

Одной из характеристик изменчивости ОС СН4 является относительный разброс ОС СН4 для различных годов (Амах). Оки вычислялись как разница между максимальным и минимальным значениями ОС СН4, зарегистрированными в конкретном году, отнесенная к среднему значению ОС СН4 для этого года. Анализ временного поведения значений величин Амах, показал (см. рис. 14), что на фоне колебаний (значений Амах), для всей декады измерений имело место увеличение значений Амах. Из рис. 14 также видно, что возросли как минимальные (1993 г., 1997 г.), так и максимальные (1992 г., 1995 г., 1999 г.) наблюдаемые значения Амах. Минимальный разброс Амах среди всех лет измерений наблюдался в 1993 г. и составлял -7%, максимальный - в 1999 г. и был равен -16%. Отметим также тот факт, что временное поведение величины Амах для 1991-2000 гг. имело периодическую структуру с периодом в 3-4 года (своего рода модуляция наблюдаемых значений ОС СН4). Установление точного существования такой периодики для ряда Амах пока затруднительно в силу малого массива значений величин Дмах. Полученный нами результат - тенденция к увеличению разброса значений ОС СН4 может косвенно свидетельствовать об уменьшении времени жизни метана в атмосфере за последнее десятилетие. Это связано с тем, что изменчивость ОС газа в атмосфере связана обратно пропорционально с его временем жизни [56].

Временной ход ОС СН4, содержит периодические сезонные, долговременные, а также нерегулярные изменения. Для характеристики сезонных изменений ОС СН4 для района Санкт-Петербурга приведен рис. 15а, демонстрирующий: средний годовой ход для всего периода наблюдений, а также годовые хода, полученные для различных лет наблюдений. В качестве примеров были выбраны 1992, 1994, 1995, 1998, 1999 гг., годовые хода которых представляют (с нашей точки зрения) интерес для анализа.

Рис. 14 Относительный разброс значений ОС СН4 для различных годов измерений.

Полученный средний годовой (или еще называемый сезонным) ход ОС СН4 за 1991-2001 гг. характеризуется максимальными значениями в ноябре-декабре и минимальными в июле-августе. Амплитуда его составляет —3%. Из рис. 15а видно, что характер годовых изменений для отдельных лет измерений могут существенным образом отличаться от полученного среднего годового хода. Так, анализ результатов наших измерений за 1992 г. показал наличие двух минимумов в феврале и июне и двух максимумов в мае и октябре-ноябре ОС СН4 [23]. Сезонные изменения 1994 г. для имеющихся месяцев достаточно близки к среднему годовому ходу, за исключением локального максимума в июле. В 1995 г. годовой ход был практически противоположным среднему годовому ходу с повышенными значениями в период с марта по июль и пониженными значениями зимой и осенью. Период 1998-1999 гг. характеризуется минимальными летними значениями ОС СН4 и максимальными осенне-зимними. Для 1999 г. минимум был более протяженным в отличие от 1998 г. - к летним месяцам добавился май. Одной из причин могла послужить сухая и теплая погода 1999 г., вызвавшая уменьшение эмиссии СН4 (вследствие высыхания заболоченных мест - мощного естественного источника метана в северо-западном регионе) и приведшая к продолжительному минимуму в теплый период года. Полученные различия в характере сезонного хода для различных лет можно объяснить естественной изменчивостью интенсивности источников и стоков СН4 от года к году, влияющей на количество метана в атмосфере [93].

Наблюдаемая межгодовая изменчивость среднего сезонного хода ОС СН4 характеризуется среднеквадратическими отклонениями (асш), рассчитанными для различных месяцев и приведенными на рис. 15а. С марта по август значения асш для района Санкт-Петербурга меньше, чем дня осенне-зимнего периода. Это может быть связано с небольшим количеством дней с наблюдениями в осенне-зимнее время и, в то же время, с большей изменчивостью ОС СН4 в этот период (причиной чего может являться увеличение интенсивности антропогенных источников осенью и зимой) [93].

Пример более сложного годового хода (с амплитудой около 6%), полученного по результатам измерений ОС СН4 на станции Ни-Алезунд на Шпицбергене (Ny Alesund, 78.9° N, 11.9° Е), приведен на рис. 156 [53]. Авторы этой работы связывают подобный сезонный ход с особенностями атмосферной циркуляции в полярных районах. з Н—|—i—|—i—i—i—i—i—i—i—i—

Я ФМАМ ИИ A C ОН Д

Рис.156 Годовой ход ОС СН4 для станции Ни-Алезунд (Шпицберген, Ny Alesund, 78.9° N, 1.1.9° Е).

Отметим, что на станции Ny Alesund, кроме глубокого зимнего минимума, наблюдается уменьшение ОС СН4 в июне-июле, соответствующее, вероятно, летнему возрастанию концентрации радикала гидроксила в атмосфере. Отметим, что для Санкт-Петербурга и Ни-Алезунда средние годовые хода имеют различный характер. Сравним сезонные изменения для Санкт-Петербурга, наблюдаемые в различные годы (см. рис. 15 а) со средним годовым ходом на станции Ни-Алезунд (рис.156). Видно, что в 1992 г. характер наших сезонных изменений был близок к средним сезонным колебаниям на Шпицбергене (хотя амплитуда по-прежнему оставалась меньше): два минимума и два максимума, с тем отличием, что один из максимумов для Санкт-Петербурга пришелся на октябрь, а для Ни-Алезунда - на сентябрь. Наиболее вероятное объяснение такого явления — влияние арктической атмосферной циркуляции на воздушные массы нашего региона. Заметим, что и в 1995 г. по данным наших измерений отмечался характерный для Шпицбергена февральский минимум. В целом же годовой ход 1995 г. был отличен от обоих (для Санкт-Петербурга и Ни-Алезунда) средних сезонных ходов.

Спектроскопические измерения, проводимые на станции Китт-Пик (32° N, 112° W), не показали сезонных изменений ОС СЕЦ [37]. Обсерватория Китт-Пик расположена на высоте 2.1 км над уровнем моря и, вероятно, условия на ней можно считать фоновыми, поскольку наиболее возмущенный и насыщенный метаном атмосферный слой не вносит вклада в результаты измерений ОС СН4. Как мы видим, сезонные изменения ОС СН4, полученные по результатам спектроскопических измерений, могут иметь различный характер в зависимости от места и периода проведения наблюдений.

Приземные отношения смеси СН4 (qo) дня двух ближайших по широте станций NOAA CMDL (Baltic, 55.5°N, 16.7°Е и Iceland, 63.2°N, 20.2°W) имеют сезонные изменения, по характеру аналогичные ОС СН4 (для Санкт-Петербурга) [35]. Однако, амплитуды годового хода дня приземных отношений смеси на станциях NOAA CMDL не превышают 1.5-2% [5], в то время как для ОС СН4 в районе Санкт-Петербурга они составляют около 3%. Измерения qo, проводящиеся в приземном слое, отражают, в основном, временные изменения интенсивностей источников атмосферного СН4. Таким образом, на сезонные изменения ОС СН4, наблюдающиеся в Санкт-Петербурге значительное влияние оказывают нижние тропосферные слои.

На основании проведенного анализа наблюдающихся сезонных изменений общих содержаний и приземных отношений смеси СН4, можно сделать вывод, что для района Санкт-Петербурга годовой ход может определяться:

1. временным поведением концентрации источников (их высокой интенсивностью антропогенных источников поздней осенью и зимой) и стоков (радикала гидроксила ОН) [52];

2. атмосферными динамическими процессами - особенностями циркуляции атмосферы для арктических широт.

Оценка долговременных изменений ОС СН4 в течение 1991-2001 гг. проводилась по всему ряду среднедневных значений с исключенным сезонным ходом (w Исключение сезонного хода включало в себя следующие этапы:

1. аппроксимация среднего годового хода полиномиальной зависимостью, получение аналитического вида этой зависимости (аппроксимация полиномом седьмой степени приведена на рис. 15а);

2. вычитание полученной аналитической полиномиальной зависимости из всего массива данных.

Затем для полученного ряда вычислялись коэффициент корреляции г и СКО коэффициента корреляции аг. Корреляционная связь считалась установленной, если было выполнено неравенство: | г | > Заг [96]. Для всего ряда wcx, содержащего значения с 1991 г. по 2001 г., получены следующие значения величин г и Заг: г = -0.22 ±0.05 и Зстг= 0.16, таким образом, линейный тренд ОС СН4 в период 1991 -2001 гг. был отрицателен и составлял (-0.24(7) ± 0.19(3а))% в год. Здесь важно подчеркнуть тот факт, что в период с 1991 г. по 1998 г. (включительно) наблюдался слабый рост ОС СН4, но в силу малости, он не является статистически значимым (не отличим от нуля) [93]. Затем последовало резкое уменьшение ОС СН4 в 1999-2001 гг., которое существенным образом повлияло на оценки тренда за все десятилетие. Наиболее простым объяснением наблюдаемой нами тенденции является экономический кризис бывшего СССР и стран Восточной Европы. Так, в частности, оценки эмиссий СН4 из газовых сетей России, показывают, что за последнее десятилетие интенсивность данного источника СН4 уменьшилась примерно в 10 раз по сравнению с периодом конца 80-х - начала 90-х гг. [95]. В современной литературе приводятся две альтернативные причины наблюдающегося последние 20 лет значительного падения скоростей роста атмосферного СЕЦ:

1) стабилизация и уменьшение глобальной интенсивности источников СН4 начиная с 1984 г. (предположительно, антропогенного происхождения) [2, 39];

2) уменьшение времени жизни метана в атмосфере [54, 65-67].

Вторая причина связана с пространственным перераспределением антропогенных источников радиационно и химически активных газов (СО, NOx и углеводородов, кроме метана), что ведет к изменениям химического состава атмосферы и ряда химических реакций, протекающих в атмосфере [54]. Такой вывод основан на опубликованных результатах расчетов времени жизни СН4, полученных с помощью трехмерной глобальной модели атмосферы 3-D Oslo СТМ1 [54]. Авторы этой работы утверждают, что при этом наблюдается несколько тенденций, почти компенсипуюших лтоуг дтлга:

X ^ • -JL V • -Л. ~

1. рост глобальной эмиссии СН4;

2. рост содержания основного стока СН4 в тропосфере - радикала гидроксила (ОН) (за счет во-первых, пространственно-временных изменений и перераспределений содержаний СО, NOx, углеводородов -увеличения антропогенных выбросов в Юго-восточной Азии, и уменьшение их для Европы и Северной Америки, во-вторых, уменьшения ОС озона).

Полученные выше результаты исследования временной изменчивости значений величин разброса ОС СН4 Амах, а также описанные ниже результаты анализа среднемесячных значений ОС СН4 (1996-2000 гг.) с помощью метода анализа временных рядов «Гусеница», подтверждают, скорее, вторую из перечисленных выше причин наблюдаемых изменений ОС СН4.

В качестве дополнительного метода анализа ряда ОС СН4 была привлечена демонстрационная версия программы Caterpillar 2.0 (разработанная на математико-механическом факультете СПбГУ), реализующая метод анализа временных рядов "Гусеница" [55, 88].

Гусеница" - свободный от модели метод, предназначенный для исследования структуры временных рядов, совмещает в себе достоинства многих других методов, в частности, анализа Фурье и регрессионного анализа. Одновременно он отличается простотой и наглядностью в управлении.

Базовый вариант метода состоит в преобразовании одномерного ряда в многомерный с помощью однопараметрической сдвиговой процедуры (отсюда и название "Гусеница"), исследовании полученной многомерной траектории с помощью анализа главных компонент (сингулярного разложения) и восстановлении (аппроксимации) ряда по выбранным главным компонентам.

Таким образом, результатом применения метода является разложение временного ряда на простые компоненты: медленные тренды, сезонные и другие периодические или колебательные составляющие, а также шумовые компоненты.

Полученное разложение может служить основой прогнозирования как самого ряда, так и его отдельных составляющих. "Гусеница" допускает естественное обобщение на многомерные временные ряды, а также на случай анализа изображений.

Метод независимо разрабатывался в России, Великобритании и США (там его аналог потплчип название SSA - Singular Snectrum Analysis') и показал себя w JL ✓ мощным средством исследования временных рядов (в основном, в метеорологии, гидрологии, климатологии, геофизике) [55]. Он может быть успешно применен и в других областях - экономике, биологии, медицине и пр., - везде, где необходимо анализировать различные ряды наблюдений: короткие и длинные, одномерные и многомерные, стационарные и нестационарные.

Математические основы метода «Гусеница», описание его базового алгоритма, особенности применения данного метода для анализа временных рядов, даны в Приложении I. Детальное описание особенностей анализа временных рядов с помощью данного метода в рамках программной реализации Caterpillar 2.0 приведено на сайте, посвященном «Гусенице» [55].

В качестве исследуемого ряда были выбраны среднемесячные значения ОС СН4 за период с 1996 г. по 2000 г. (наиболее обеспеченный измерениями период). Основной целью изучения этого ряда при помощи метода «Гусеница» было выявление долговременных трендов, а также отыскание скрытых периодичностей с неизвестными периодами [55, 88].

Анализ ряда среднемесячных значений ОС СН4 с помощью «Гусеницы» включал в себя следующие этапы:

1. Разложение исходного ряда на главные компоненты. Этот этап заключался в выборе длины гусеницы с последующей разверткой одномерного ряда в многомерный. Затем производился расчет выборочной корреляционной матрицы и ее сингулярное разложение.

2. Анализ графического представления информации, полученной при разложении (что удобно для интерпретации главных компонент: тренд, периодика, шум) с целью выбора информативных главных компонент. На данном этапе определяется, сколькими главными компонентами описывается ряд, выявляются главные компоненты, соответствующие тренду или низкочастотной составляющей (что формально неразличимо), различным периодикам.

3. Восстановление исходного ряда по выбранным главным компонентам. Проведенный в такой последовательности анализ главных компонент для ряда среднемесячных значений ОС СН4 за 1996-2000 г. (для района Санкт-Петербурга) позволил получить следующие результаты:

1. Наличие главных компонент, относящихся к годичной периодике. Данный факт только подтверждает результат, уже полученный нами (более простым методом) - существование годового хода.

2. В течение периода 1996-2000 гг. наблюдалось возрастание значений амплитуды годичной периодики. Увеличение амплитуды годового хода, как и наблюдаемое возрастание значений размаха ОС СН4 (Амах), вероятно, можно рассматривать как единый процесс, являющийся следствием уменьшения времени жизни метана в атмосфере.

3. Наличие нелинейного тренда (низкочастотной периодики) для 1996-2000 гг. В 1996 - 1998 гг. наблюдался слабый рост значений ОС СН4, с конца 1998 г. сменившийся значительным падением.

4. Анализ ряда среднемесячных значений ОС СН4 для периода1996-2000 г. не выявил наличие гармоник с периодами менее года (например, 2, 3, 4, 6 месяцев).

Восстановление ряда по различным, выбранным нами, главным компонентам может наглядно продемонстрировать полученные результаты. Восстановление ряда, произведенное «Гусеницей» при использовании всех главных компонент, показано на рис. 16а. Приведенный там же ряд остатков характеризует качество восстановления, обеспечиваемое выбранным методом анализа временного ряда (различия между исходным и восстановленным рядами составляют менее 0.01 % от среднего значения ОС СН4, что значительно меньше среднеквадратических отклонений среднемесячных значений ~ 2-3%). На рис. 166 для аппроксимации ряда среднедневных значений ОС СН4 были выбраны только главные компоненты, относящиеся к годовой периодике. Здесь достаточно четко виден процесс увеличения амплитуды годового хода ОС СН4 в период с 1996-2000 гг. Рис. 16в демонстрирует наблюдавшиеся в 1996-2000 гг. долговременные изменения среднемесячных значений ОС СН4, которые характеризуются одной главной компонентой, описывающей низкочастотную периодику (нелинейный тренд). При этом полученный тренд ОС СН4 для рассматриваемого временного периода находится в согласии с результатами анализа данных по глобальным приземным отношениям смеси (q) СН4 (на мировой сети станций NOAA CMDL). На рис.3 уже были представлены глобальный тренд и глобальные оценки скорости роста приземных отношений смеси СН4 по результатам NOAA CMDL. Из рис.3 видно, что с 1996 г. наблюдался рост глобальных значений q СН4, пик которого пришелся как раз на 1998 г. Напомним, что именно в ноябре 1998 г. нами было зарегистрировано максимальное за весь период наблюдений значение ОС СН4. С 2000 г. началось уменьшение значений q СН4. Для нашей широтной зоны 30°-90° N очень высокие положительные значения скорости роста 1998 г. сменились отрицательными уже в 1999 гг., а не в 2000 г., как в глобальном случае. Это подтверждает табл. 22, в которой приведены значения скорости роста q СН4 для различных широтных зон по данным сети станций NOAA CMDL).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Макарова, Мария Владимировна, Санкт-Петербург

1. 1.CC (bitagovenmiental Panel on Climate Change), Climate Change 2001: The Scientific Basis, htlp://www.ipcc.ciypub/Wwgl/index.htm

2. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1998// WMO. Global Ozone Research and Monitoring Project Report No. 44, Geneva, 1999.

3. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1994// WMO. Global Ozone Research and Monitoring Project ReportNo. 37, Geneva, 1995.

4. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1991// WMO. Global Ozone Research and Monitoring Project ReportNo. 25, Geneva, 1992.

5. Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory Summary Report No. 25 1998-1999. NOAA, Boulder, Colorado, January 2001.

6. Дианов-Кпоков В.И., Спектроскопические исследования фонового содержания газовых примесей в атмосфере. //Вестник АН СССР,4,3341,1980.

7. Dianov-Klokov V.I., Yuiganov L.N., A spectroscopic study ofthe global space-time distribution of CO. //TeHus, 33,262-273,1981.

8. Dianov-Klokov V.I., Ymganov L.N., Spectroscopic measurements of atmospheric carbon dioxide and methane, 2: Seasonal variations and long-term trends. // J. Almos. Chem, 8,153-164,1989.

9. Арефьев B.H, Каменоградский HE., Кашин Ф.В., Систематические измерения концентрации углекислого газа в атмосфере. // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана, 26,6,584593,1990.

10. Мироненков А В., Поберовский А В., Тимофеев Ю.М, Спектроскопические измерения общего содержания метана в атмосфере вблизи Санкт-Петербурга. // Известия АН, Физика атмосферы иокеана, 32,4,471-478,19%.

11. Кароль И Л, Киселев А А Ивдемс влияния на озон озоноакгивных газов в современной глобальной атмосфере. // Метеорология и гидрология, 1994, (6), с.48-53.

12. Коцпратьев К Я. Глобальная динамика озона // Итоги науки и техники Сер. Геомагнетизм и вертикальные слои атмосферы М : ВИНИТИ, 1989. Т. 19.212с.

13. IPCC (Intagorvenmental Panel on Climate Change), Climate Change 1994: Radiative Forcing of Climate and Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios, Cambridge University Press, Cambridge U.K. 1995.

14. Clerbaux C., et al Retrieval of CO Columns firm IMG/ADEOS Spectra. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, VoL37,No.3,1999, pp. 1657-1661.

15. Edwards D. P., Halvorson С. M, Gille J. C. Radiative transfer modeling for the EOS Terra satellite Measurement of Pollution in the Troposphere (MOPll l) instrument // J. Geoph. Res., Vol. 104, No.D14,1999,pp. 16,755-16,775.

16. Kobayashi H., et al. Satellites-Borne High-Resolution FITR for Lower Atmosphere Sounding and Its Evaluation // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.37, No.3,1999, pp. 14961507.

17. Marks C. J., Rodgers C. D. A Retrieval Method for Atmospheric Composition From Limb Emission Measurements. //J. ofGeophys. Res., Vol.98, No. D8,pp. 14.939-14.953,1993.

18. Арефьев В Н., Каменоградский HE, Кашин Ф.В., Систематические измерения концентрации углекислого газа в атмосфере. // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана, 26,6, 584593,1990.

19. Арефьев В.Н, Каменоградский НЕ, Кашин Ф.В., Устинов В.П, Исследование интегрального содержания водяного пара в атмосфере. // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 31,5,660666,1995.

20. Каменоградский НЕ., Кашин Ф.В., Спектроскопические измерения содержания метана в атмосфере. // Труды ИЭМ, 25(160), 15-25,1995.

21. Мироненков AB., Поберовский AB., Тимофеев Ю.М, Методика интерпретации инфракрасных спектров прямой солнечной радиации для определения общего содержания атмосферных газов. // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 32,2,207-215,1996.

22. Мироненков АВ., Поберовский АВ., Тимофеев Ю.М, Спектроскопические измерения общего содержания метана в атмосфере вблизи Санкт-Петербурга. // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 32,4,471478,1996.

23. Мироненков АВ., Макарова MB., Поберовский АВ., Результаты спектроскопических измерений общего содержания атмосферного СО в Петергофе. // Вестник СПбГУ, Сер. 4, выл 3,№18,1997.

24. Карать И Л, Розанов В. В., Тимофеев Ю. М Газовые примеси в атмосфере. // Я: Гцдромегеощдат, 1983,192 с.

25. Nakazawa Т. et al Measurements of the concentration of CO2, CH4 and CO and the carbon and oxygen isotopic ratios in the troposphere over Russia // J. Geophys. Res. 1997. V.102. No. D3. P.3843-3859.

26. Fischer I I. Remote sensing of atmospheric trace constituents using MID-IR Fourier transfomi spectrometry. //NATO ASISeries, Vol 19, ed by Chedin A, etal, 1993,pp.341-350.

27. McMillan W.W., Straw L.L., Smith W.L., et al Remote sensing of carbon monoxide over the continental United States on September 12-13,1993. // J. Of geophysical Research, VoL102, No. D9, pp. 10,695-10,709, May, 1997.

28. Pugachev N.E. et aL Ground-based infrared solar spectroscopic measurements of carbon monoxide during 1994 Measurements of Air Pollution from Space flights // J. of Geophys. Res., Vol.103, No. D15,pp. 19,317-19,325, August20,1998.

29. Prinn, R.G. et al, Atmospheric trends and lifetimes of CH3CC13 an global Oi l concentrations, // Science, 269,187-192,1995.

30. Chapellaz, J. et al, Changes in the atmospheric CH4 gradient between Greenland and Antarctica during theHolocene,//! Geophys. Res, 102,15987-15997.35. http://www.cmdl.noaagov/

31. Dlugokencky, E.J. et al, Changes in CH4 and CO growth rates after the enption of Mt Pmatubo and their link with changes in tropical troposphere UV flux, // Geophys. Res. Lett, 23,2761-2764,1996.

32. Zander, R et al, Total vertical column abundances of atmospheric gases derived from IR remote solar observation made at the Jungfiaujoch station, in Tropospheric Ozone Research, edited by O.Hov, pp. 413425, Springer-Vedag, Berlin, Germany, 1997.

33. Dlugokencky, E.J. et al, Continuing decline in the growth rate of atmospheric methane. // Nature, 393, 447450,1998.

34. Tohjima, Y. et al, Airborne measurements of atmospheric methane over oil fields in western Siberia // J. Geophys. Res. Lett, 23,1621-1624,1996.

35. Matsueda, H et al, Measurements of atmospheric C02 and CH4 using a commercial airliner from 1993 to 1994. //Atmos. Environ, 30,1647-1655,1996.

36. Bartlett, К. B. et al, Methane in the tropical South Atlantic: Sources and distribution during the late dry season //J. Geophys. Res, 101,24139-14150,1996.

37. Crutzen, PJ. et al, Trace gas measurements between Moscow and Vladivostok using the Trans-Siberian Railroad l/l Atmos. Chem, 29,179-194,1998.

38. L. Yurganov. Carbon monoxide interannual variations and trends in he Northern Hemispherexole of OR http//www.mitedu/aJ^athenamk 1 /trcnds.html

39. Зуев В. E„ Комаров В. С. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы // Я: Гцдрометеощдат, 1986,264 с.

40. АС. Зверев. Синоптическая метеорология. Л.:Гцдрометеоиздаг, 1977,711 с.48. http://weather.uwyo.edu/ (University ofWyoming's Department ofAtmospheric Science web site).

41. Rothman L.S, et al, The HITRAN molecular database: editions of 1991 and 1992". // J.Quant Spectrosc. Radiat Transfer, V.48, pp.469-507 (1992).

42. Rothman L.S., HITRAN%, Hitran newsletter, 5,1,14, September 19%.

43. Khalil МАК, Rasmussen RA Sources, sinks, and seasonal cycles of atmospheric methane. // J. Geophy&Res. 1983. V.88.No.C9.P.5131-5144.

44. Notholt J., Toon G, Stardal F, Solberg S., Schmidbauer N, Becker E, Meier A, Sen B. Seasonal variations of atmospheric trace gases in the high arctic at 79°N. // J. Geophys. Res. 1997. V.102. No. D11. P.12855-12861.

45. S. Karisdottir, I.S.A Isaksen, Changing methane lifetime: Possible cause for reduced growth, // Geophysical Research Letters, Vol. 27, No. 1,pp. 93-96.55. http://vegamath. spbu.ru/catapillar/

46. Scales and Global Changes: Spatial and Temporal Variability in Biospheric and Geospheric Processes, Edited by T. Rosswall, R.G. Woodmansee and P.G. Risser, 1988 Scientific Committee on Problems of Environment, Published by John Wiley & Sons Ltd

47. Holloway Т., Levy H., Kasibhafla P. Global distribution of carbon monoxide.// J. Geophys.Res. 2000. V.105. No. D10. pp.12,123-12,14

48. Notholt J. et al. Latitudinal variations of trace gas concentrations in the free troposphere measured by solar absorption spectroscopy during a ship cruise.// J. Geophys.Res. 2000. V.105. No. Dl. pp. 13371349.

49. Bakwin,P.S,P.P. Tans andP.C. Novelli, 1994: Carbon monoxide budget in the northern hemisphere. // Geophys. Res. Lett, 21,433436.

50. Battle, M, M Bender, T. Sowers, PP. Tans, J.H. Butler, J.W. Elkins, T. Conway, N. Zhang, P. Lang and AD. Clarke, 1996: Atmospheric gas concentrations over the past century measured in air from fim at South Pole. //Nature, 383,231-235.

51. Becker, КН., J.C. Lorzer, R Kurtenbach, P. Wiesen, Т.Е. Jensen and T.J. Wallington, 1999: Nitrous oxide emissions from vehicles. // Envir. Sci. Tech., 33,41344139.

52. Bekki, S, K.S. Law and J.A Pyle, 1994: Effect of ozone depletion on atmospheric CH4 and CO concentrations. //Nature, 371,595-597.

53. Benkovitz, CM, M.T. Scholtz, J. Pacyna, L. Tawasou, J. Dignon, E.C. Voldner, P.A Spiro, J.A Logan and Т.Е. Graedel, 1996: Global gridded inventories of anthropogenic emissions of sulfur and nitrogen. // J. Geophys. Res, 101,29239-29252.

54. Beigamaschi, P, R Hein, M Hermann and PJ. Crutzen, 2000: Inverse modeling of die global CO cycle 1. Inversion of CO mixing ratios. // J. Geophys. Res, 105,1909-1927

55. Bemtsen, T, I.S.A Isaksen, W.-C. Wang and X-Z. Liang, 1996: Impacts of increased anthropogenic emissions in Asia ontropospheric ozone and climate. A global 3-D model study. // Tellus, 48B, 13-32.

56. Bemtsen, Т.К., S. Karisdottir and D.A Jaffe, 1999: Influence of Asian emissions on the composition of air reaching the North Western United States.//Geophys. Res. Lett, 26,2171-2174.

57. Bey, I, R.M. Yantosca and D. J. Jacob, 1999: Export of pollutants from eastern Asia: a simulation of the РЕМ West (B) aircraft mission using a 3-D model driven by assimilated meteorological fields. Presented at AGU spring meeting, 1999.

58. Cao, M, К Gregscm and S. Marshall, 1998: Global methane emission from wetlands and its sensitivity to climate change. // Atmos. Ehv, 32,3293-3299.

59. Crutzen, P J, MG. Lawrence and U. Poschl, 1999: On the background photochemistry of tropospheric ozone. //Tellus, 51A-B, 123-146.

60. Daniel, J.S. and S. Solomon, 1998: On the climate forcing of carbon monoxide. // J. Geophys. Res., 103, 13249-13260.

61. Ehhalt, D.H and F. Rohter, 2000: Dependence of the OH concentration on solar UV. // J. Geophys. Res, 105,3565-3571.

62. Etheridge, D.M., L.R Steele, R.J. FranceyandRL. Langenfelds, 1998: Atmospheric methane between 1000 AD. and present: Evidence of anthropogenic emissions and climatic variability. // J. Geophys. Res, 103,15979-15993.

63. Kanakidou, M and RJ. Crutzen, 1999: The photochemical source of caibon monoxide: importance, uncertainties and feedbacks. Chemosphene: //Global Change Science, 1,91-109.

64. Karisdottir, S, I.S.A Isaksen, G. Myhre and Т.К. Bemtsen, 2000: Trend analysis of Оз and CO in the period 1980to 1996: A3-D model study. //J. Geophys. Res, 105,28907-28933.

65. Lelieveld, J, P. Crutzen and F J. Dentener, 1998: Changing concentration, lifetime and climate forcing of atmospheric methane. // Telhis, 50B, 128-150.

66. Levy П, H, P.S. Kasibhatla, WJ. Moxim, AA Klonecki, Al. Hirsch, S.J. Oltmans and W.L. Chameides, 1997: The global impact of human activity on tropospheric ozone. // Geophys. Res. Lett, 24,791-794.

67. Novelli, P.C., К A Masarie and P.M. Lang, 1998: Distribution and recent changes of carbon monoxide in the lower troposphere.// J. Geophys. Res, 103,19015-19033.

68. Ку-Нан-Лиоу.Основы радиационных процессов в атмосфере. ЛГцдрометеоиздат, 1984,376 с.

69. Drayson S.R. Rapid computation of the Yoigt profile. // J. Quant Spectrosc. Radiat Transfer, Vol 16, pp. 611-614,1976.

70. Ю.М Тимофеев, AB. Поляков. Математические аспекты решения обратных задан атмосферной оптики. Изд. Санкр-Петербургскош университета, 2001,188 с.

71. Тимофеев Ю.М, Васильев АВ. Теоретические основы атмосферной оптики. СПб, 2000.

72. Тихонов АН, Арсенин BJL Методы решения некорректных задач. М, 1983.

73. ТурчинВ.Ф, Козлов В.П, Малкевич МС. Использование методов математической статистики для решения некоррекшых задан. Успехи физических наук. 1970, Т. 102, выл 3, С. 345-386

74. Houghton J.T., Taylor F.W, Rodgers C.D. Remote sounding of atmospheres. Cambridge Planetary Science series. Cambridge, 1984.

75. Парамонова HH, Привалов В.И, Решетников АИ, Мониторинг углекислого газа и метана в России // Известия АН, Физика атмосферы и океана, 37,1,38-43,2001.

76. Поляков А В. К вопросу об использовании априорной сгашстической информации при решении нелинейных обратных задач атмосферной оптики. Исследование Земли из космоса, №3,1996, с. 11-15.

77. Брасье Г, Соломон Аэрономия средней атмосферы Под редакцией АД Данилова, Гидрометеощдэт, Ленинград 1987 г.

78. Главные компоненты временных рядов: метод "Гусеница". Под редакцией ДЛДанилова и ААЖиплявского, Санкр-Петербургский университет, 1997

79. Mironenkov AV, Poberovski AV, Makarova M.V, Timofeyev YuM, Kovalev AE, Schaale M, Ruhtz T. Ground-based Spectroscopic Measurements of Atmospheric Trace Gases Near St Petersburg, Russia.// "Workshop proceedings" ASA REIMS 96,4-6 sept 1996, p. 161-164.

80. А В. Поберовский, AB. Мироненков, IvlB. Макарова. Наземные ептаароскотшческйо измерения содержания метана, окиси углерода и закиси азота в атмосфере.// Оптический журнал. Том 65, N 5,1998.

81. M.B. Макарова, AB. Поберовский, Ю.М Тимофеев. Спектроскопические измерения общего содержания метана в районе Санкт-Петербурга.// Известия РАН Физика атмосферы и океана, 2001, том 37, N1, с. 67-73.

82. Reshetnikov A.I., Paramonova N.N, Shashkov A A An evaluation of historical methane emissions from the Sovietgas industry, J. Geophys. Res, 105,3517-3529,2000.

83. Теория ошибок Большаков ПИ, Недра, 1965г.