Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data
The article presents the results of systematic measurements (2009−2017) of the total column abundances of methane (TC_CH4 ) and the column-averaged concentration (X_CH4 ) at the Antarctic station Novolazarevskaya. Solar radiation is recorded in the range 2990 – 3006 cm–1 using a diffraction spectrom...
| Published in: | Arctic and Antarctic Research |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Other Authors: | , |
| Format: | Article in Journal/Newspaper |
| Language: | Russian |
| Published: |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 |
| id |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/236 |
|---|---|
| record_format |
openpolar |
| institution |
Open Polar |
| collection |
Arctic and Antarctic Research (E-Journal) |
| op_collection_id |
ftjaaresearch |
| language |
Russian |
| topic |
Antarctica ground and satellite data methane spectral analysis total content Антарктида метан наземные и спутниковые измерения общее содержание спектральный анализ |
| spellingShingle |
Antarctica ground and satellite data methane spectral analysis total content Антарктида метан наземные и спутниковые измерения общее содержание спектральный анализ V. Ustinov P. E. Baranova L. K. Visheratin N. M. Grachev I. A. Kalsin V. В. Устинов П. Е. Баранова Л. к Вишератин Н. М. Грачев И. А. Кальсин В. Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| topic_facet |
Antarctica ground and satellite data methane spectral analysis total content Антарктида метан наземные и спутниковые измерения общее содержание спектральный анализ |
| description |
The article presents the results of systematic measurements (2009−2017) of the total column abundances of methane (TC_CH4 ) and the column-averaged concentration (X_CH4 ) at the Antarctic station Novolazarevskaya. Solar radiation is recorded in the range 2990 – 3006 cm–1 using a diffraction spectrometer with 0.2 cm–1 resolution. The inverse task CH4 total column determining is achieved using the SFIT4 v0.9.4.4 code. The analysis shows that during the measurement period the average TC_CH4 was (3.4±0.8).1019 molecules/cm2 during the measurement period, and the average X_CH4 is (1663±34) ppbv. TC_CH4 trend is (4.5±2.2).1015 molecules/cm2 /month, and X_CH4 trend is (0.28 ± 0.11) ppbv/month. The average TC_CH4 values and trend at Novolazarevskaya are in good agreement with the measurements by the Brucker120HR instrument at the Arrival Heights station. Seasonal variations of atmospheric methane have the maximum in October–November and the minimum in May–July. The trends of surface methane concentrations at Sywa, the Halley station and the Amundsen-Scott South Pole station are 0.59 – 0.61 ppbv/month and exceed the trend of the column-averaged concentration at Novolazarevskaya and AIRS trends for the troposphere (0.24 – 0.32) ppbv/month, due to a decrease in the maximal values of TC_CH4 in the period after 2014. The closest agreement of X_CH4 variations at Novolazarevskaya with AIRS data is observed at the levels of 150–200 hPa. Significant semiannual harmonics varied with height are characteristic of CH4 variations according to the AIRS data. The interference of annual and semiannual harmonics leads to the appearance of two maxima in the seasonal variations of methane with relative position to each other varies with height. The statistical model is developed for all the series considered. It approximates the trend, annual and semi-annual components of CH4 oscillations.The authors have no competing interests. Представлены результаты систематических измерений (2009–2017 гг.) общего содержания и средней по высоте концентрации метана на ст. Новолазаревская. Рассчитанные значения линейных трендов и параметров внутригодовых колебаний атмосферного метана сопоставлены с данными анализа вариаций приземных концентраций метана на станциях Сёва (Sywa), Халли (Halley Station) и Амундсен-Скотт (Amundsen-Scott South Pole Station), общего содержания метана на станции Арривал-Хайтс (ArrivalHeights), а также спутниковыми данными AIRS. Средние значения и тренд общего содержания метана на ст. Новолазаревская и ст. Арривал-Хайтс хорошо согласуются. Для периода измерений 2009–2014 гг. тренд средней по высоте объемной концентрации метана на ст. Новолазаревская совпадает в пределах погрешности с трендом приземных концентраций метана на станциях Сёва, Халли и Амундсен-Скотт, однако в 2015–2016 гг. согласно данным ст. Новолазаревская, Арривал-Хайтс и спутниковым данным наблюдалось замедление роста концентраций метана. Для вариаций средней по высоте объемной концентрации на ст. Новолазаревская и концентрации метана по данным AIRS, наряду с годовыми колебаниями, характерны значительные полугодовые вариации. Для всех рассмотренных рядов построена статистическая модель, которая аппроксимирует трендовую, годовую и полугодовую составляющие колебаний СН4.Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. |
| author2 |
The authors are grateful to V.F. Radionov for assistance in the arrangement of activities in Antarctica. The authors are grateful to the research teams that provided the access to the following databases: Giovanni online data system, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center, Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NOAA Global Monitoring Division, Earth System Research Laboratory, as well as to the anonymous reviewers whose comments allowed to improve significantly the content of this paper. Авторы выражают благодарность В.Ф. Радионову за помощь в организации работ в Антарктиде. Авторы признательны коллективам ученых, предоставивших доступ к базам данных: Giovanni online data system, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center, Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NOAA Global Monitoring Division, Earth System Research Laboratory, а также двум анонимным рецензентам, замечания которых позволили значительно улучшить рукопись статьи. |
| format |
Article in Journal/Newspaper |
| author |
V. Ustinov P. E. Baranova L. K. Visheratin N. M. Grachev I. A. Kalsin V. В. Устинов П. Е. Баранова Л. к Вишератин Н. М. Грачев И. А. Кальсин В. |
| author_facet |
V. Ustinov P. E. Baranova L. K. Visheratin N. M. Grachev I. A. Kalsin V. В. Устинов П. Е. Баранова Л. к Вишератин Н. М. Грачев И. А. Кальсин В. |
| author_sort |
V. Ustinov P. |
| title |
Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| title_short |
Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| title_full |
Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| title_fullStr |
Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| title_full_unstemmed |
Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| title_sort |
variations of methane in the antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data |
| publisher |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 |
| long_lat |
ENVELOPE(0.000,0.000,-90.000,-90.000) ENVELOPE(0.000,0.000,-90.000,-90.000) ENVELOPE(139.273,139.273,-89.998,-89.998) ENVELOPE(166.650,166.650,-77.817,-77.817) ENVELOPE(-26.541,-26.541,-75.581,-75.581) |
| geographic |
Amundsen Scott South Pole Station Amundsen-Scott Amundsen-Scott South Pole Station Antarctic Arrival Heights Halley Station South Pole The Antarctic |
| geographic_facet |
Amundsen Scott South Pole Station Amundsen-Scott Amundsen-Scott South Pole Station Antarctic Arrival Heights Halley Station South Pole The Antarctic |
| genre |
Amundsen-Scott Antarc* Antarctic Antarctic Science Antarctica Arctic South pole South pole Антарктида |
| genre_facet |
Amundsen-Scott Antarc* Antarctic Antarctic Science Antarctica Arctic South pole South pole Антарктида |
| op_source |
Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 1 (2020); 66-81 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 1 (2020); 66-81 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2020-66-1 |
| op_relation |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236/157 Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода М.: Физматлит, 2004. 336 с. Семенов С.М., Говор И.Л., Уварова Н.Е. Роль метана в современном изменении климата. М., 2018. 106 с. Saunois M., Bousquet P., Poulter B., Peregon A., Ciais P., Canadell J.G., Dlugokencky E.J., Etiope G., Bastviken D., Houweling S., Janssens-Maenhout G., Tubiello F.N., Castaldi S., Jackson R.B., Alexe M., Arora V.K., Beerling D.J., Bergamaschi P., Blake D.R., Brailsford G., Brovkin V., Bruhwiler L., Crevoisier C., Crill P., Covey K., Curry C., Frankenberg C., Gedney N., Höglund-Isaksson L., Ishizawa M., Ito A., Joos F., Kim H.-S., Kleinen T., Krummel P., Lamarque J.-F., Langenfelds R., Locatelli R., Machida T., Maksyutov S., McDonald K.C., Marshall J., Melton J.R., Morino I., Naik V., O’Doherty S., Parmentier F.-J.W., Patra P.K., Peng C., Peng S., Peters G.P., Pison I., Prigent C., Prinn R., Ramonet M., Riley W.J., Saito M., Santini M., Schroeder R., Simpson I.J., Spahni R., Steele P., Takizawa A., Thornton B.F., Tian H., Tohjima Y., Viovy N., Voulgarakis A., van Weele M., van der Werf G.R., Weiss R., Wiedinmyer C., Wilton D.J., Wiltshire A., Worthy D., Wunch D., Xu X., Yoshida Y., Zhang B., Zhang Z., Zhu Q. The global methane budget 2000–2012 // Earth System Science Data. 2016. V. 8 (2). P. 697–751. https://doi.org/10.5194/essd-8-697-2016. Ghosh A., Patra P.K., Ishijima K., Umezawa T., Ito A., Etheridge D.M., Sugawara S., Kawamura K., Miller J.B., Dlugokencky E.J., Krummel P.B., Fraser P.J., Steele L.P., Langenfelds R.L., TrudingerC.M., White J.W.C., Vaughn B., Saeki T., Aoki S., Nakazawa T. Variations in global methane sources and sinks during 1910–2010 // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 2595–2612. Zhu R., Liu Y., Ma E., Sun J. Nutrient compositions and potential greenhouse gas production in penguin guano, ornithogenic soils and seal colony soils in coastal Antarctica // Antarctic Science. 2009. V. 21 (5). P. 427–438. https://doi.org/10.1017/s0954102009990204. Bates T.S., Kelly K.C., Johnson J.E., Gammon R.H. A reevaluation of the open ocean source of methane to the atmosphere // JGR: Atmospheres. 1996. V. 101. P. 6953–6961. Lamarche-Gagnon G., Wadham J.L., Lollar B.S., Arndt S., Fietzek P., Beaton A D., Tedstone A.J., Telling J., Bagshaw E.A., Hawkings J.R., Kohler T.J., Zarsky J.D., Mowlem M.C., Anesio A.M., Stibal M. Greenland melt drives continuous export of methane from the ice-sheet bed // Nature. 2019. V. 565 (7737). P. 73–77. doi:10.1038/s41586-018-0800-0. Allan W., Lowe D.C., Gomez A.J., Struthers H., Brailsford G.W. Interannual variation of 13C in tropospheric methane: Implications for a possible atomic chlorine sink in the marine boundary layer // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D11306, doi:10.1029/2004JD005650. Тимофеев Ю.М. Исследования атмосферы методом прозрачности. СПб.: Наука, 2016. 368 с. Дворяшина Е.В., Дианов-Клоков В.И. Результаты спектроскопических измерений содержания метана в атмосфере Северного полушария (1974–1984 гг.) // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 1. С. 87–89. Ракитин В.С., Штабкин Ю.А., Еланский Е.Ф., Панкратова Н.В., Скороход А.И., Гречко Е.И., Сафронов А.Н. Результаты сопоставления спутниковых измерений общего содержания СО, СН4 и СО2 с наземными спектроскопическими данными // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 9. С. 816–824. Макарова М.В., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М. Спектроскопические измерения общего содержания метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37. № 1. C. 67–73. Макарова М.В., Кирнер О., Тимофеев Ю.М., Поберовский А.В., Имхасин Х.Х., Осипов С.И., Макаров Б.К. Годовой ход и долговременный тренд содержания атмосферного метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 4. C. 493–501. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Вишератин К.Н., Каменоградский Н.Е., Семенов В.К., СиняковВ.П. Результаты экспериментальных исследований радиационно-активных составляющих атмосферы в центре Евразии // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 4. С. 463–492. Устинов В.П., Баранова Е.Л., Вишератин К.Н., Грачев М.И., Кальсин А.В. Вариации окиси углерода в атмосфере Антарктиды по данным наземных и спутниковых измерений // Исследования Земли из космоса. 2019. № 2. С. 97–106. Кашин Ф.В., Радионов В.Ф., Гречко Е.И. Вариации общего содержания окиси углерода и метана в Антарктической атмосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43. № 4. C. 96–102. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov I.E., Barbe A., Benner C.D., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50. doi:10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.2013. Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC). URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/ndacc/station/arrival/hdf/ftir/ (дата обращения 21.01.2020). Dlugokencky E.J., Lang P.M., Crotwell A.M., Masarie K.A. Atmospheric methane dry air mole fractions from the NOAA Earth System Research Laboratory. 2012. URL: ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/data/trace_gases/cн4/flask/surface (дата обращения 21.01.2020). Acker J. G., Leptoukh G. Online Analysis Enhances Use of NASA Earth Science Data // Eos, Trans. AGU. 2007. V. 88. № 2. P. 14–17. URL: https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni/ (дата обращения 21.01.2020). Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Garcıa O.E., Gomez-Pelaez A., Dohe S., Blumenstock T., Guerra J.C. Long-term validation of tropospheric column-averaged CH4 mole fractions obtained by mid-infrared ground-based FTIR spectrometry // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 1425–1441. doi:10.5194/amt-5-1425-2012. Bader W., Bovy B., Conway S., Strong K., Smale D., Turner A.J., Blumenstock T., Boone C., Collaud Coen M., Coulon A., Garcia O., Griffith D.W.T., Hase F., Hausmann P., Jones N.,Krummel P., Murata I., Morino I., Nakajima H., O’Doherty S., Paton-Walsh C., Robinson J., Sandrin R., Schneider M., Servais C., Sussmann R., Mahieu E. The recent increase of atmospheric methane from 10 years of ground-based NDACC FTIR observations since 2005 // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 2255–2277. https://doi.org/10.5194/acp-17-2255-2017. Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Barthlott S., Dubravica D., Garcia O.E., Gomez-Pelaez A., Gonzalez Y., Guerra J.C., Gisi M., Kohlhepp R., Dohe S., Blumenstock T., Strong K., Weaver D., Palm M., Sadeghi A., Deutscher N.M., Warneke T., Notholt, J. Jones N., Griffith D. W.T., Smale D., Brailsford G.W., Robinson J., Meinhardt F., Steinbacher M., Aalto T., Worthy D. Tropospheric CH4 signals as observed by NDACC FTIR at globally distributed sites and comparison to GAW surface in situ measurements // Atmospheric Measurement Techniques. 2014. V. 7 (7). P. 2337–2360. Visheratin K.N., Nerushev A.F., Orozaliev M.D., Zheng Xiangdong, Sun Shumen, Liu Li. Temporal variability of total ozone in the Asian region inferred from ground-based and satellite measurement data // Proc. of the Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and the ocean. 2017. V. 53. №. 9. P. 894–903. doi:10.1134/S000143381709033X. Scargle J.D. Studies in astronomical time series analysis. Statistical aspects of spectral analysis of unevenly spaced data // The Astrophysical Journal. 1982. V. 263. P. 835–853. Yurganov L.N., Radionov V.F. Variations in the total column abundances of atmospheric carbon monoxide and methane in the polar regions // Antarc. Sci. 1991. V. 3. P. 443–449. Khalil M.A.K., Rasmussen R.A. Atmospheric methane: recent global trends // Environmental Science and Technology. 1990. V. 24. P. 549–553. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236 doi:10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 |
| op_rights |
Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
| op_rightsnorm |
CC-BY |
| op_doi |
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1 https://doi.org/10.5194/essd-8-697-2016 https://doi.org/10.1017/s0954102009990204 https://doi.org/10.1038/s41586-018-0800-0 https://doi.org/10.1029/2 |
| container_title |
Arctic and Antarctic Research |
| container_volume |
66 |
| container_issue |
1 |
| container_start_page |
66 |
| op_container_end_page |
81 |
| _version_ |
1766379809556922368 |
| spelling |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/236 2023-05-15T13:24:28+02:00 Variations of methane in the Antarctic atmosphere in 2009–2017 by ground-based and satellite data Вариации метана в атмосфере Антарктиды в 2009–2017 гг. по данным наземных и спутниковых измерений V. Ustinov P. E. Baranova L. K. Visheratin N. M. Grachev I. A. Kalsin V. В. Устинов П. Е. Баранова Л. к Вишератин Н. М. Грачев И. А. Кальсин В. The authors are grateful to V.F. Radionov for assistance in the arrangement of activities in Antarctica. The authors are grateful to the research teams that provided the access to the following databases: Giovanni online data system, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center, Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NOAA Global Monitoring Division, Earth System Research Laboratory, as well as to the anonymous reviewers whose comments allowed to improve significantly the content of this paper. Авторы выражают благодарность В.Ф. Радионову за помощь в организации работ в Антарктиде. Авторы признательны коллективам ученых, предоставивших доступ к базам данных: Giovanni online data system, Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center, Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NOAA Global Monitoring Division, Earth System Research Laboratory, а также двум анонимным рецензентам, замечания которых позволили значительно улучшить рукопись статьи. 2020-03-27 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236/157 Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода М.: Физматлит, 2004. 336 с. Семенов С.М., Говор И.Л., Уварова Н.Е. Роль метана в современном изменении климата. М., 2018. 106 с. Saunois M., Bousquet P., Poulter B., Peregon A., Ciais P., Canadell J.G., Dlugokencky E.J., Etiope G., Bastviken D., Houweling S., Janssens-Maenhout G., Tubiello F.N., Castaldi S., Jackson R.B., Alexe M., Arora V.K., Beerling D.J., Bergamaschi P., Blake D.R., Brailsford G., Brovkin V., Bruhwiler L., Crevoisier C., Crill P., Covey K., Curry C., Frankenberg C., Gedney N., Höglund-Isaksson L., Ishizawa M., Ito A., Joos F., Kim H.-S., Kleinen T., Krummel P., Lamarque J.-F., Langenfelds R., Locatelli R., Machida T., Maksyutov S., McDonald K.C., Marshall J., Melton J.R., Morino I., Naik V., O’Doherty S., Parmentier F.-J.W., Patra P.K., Peng C., Peng S., Peters G.P., Pison I., Prigent C., Prinn R., Ramonet M., Riley W.J., Saito M., Santini M., Schroeder R., Simpson I.J., Spahni R., Steele P., Takizawa A., Thornton B.F., Tian H., Tohjima Y., Viovy N., Voulgarakis A., van Weele M., van der Werf G.R., Weiss R., Wiedinmyer C., Wilton D.J., Wiltshire A., Worthy D., Wunch D., Xu X., Yoshida Y., Zhang B., Zhang Z., Zhu Q. The global methane budget 2000–2012 // Earth System Science Data. 2016. V. 8 (2). P. 697–751. https://doi.org/10.5194/essd-8-697-2016. Ghosh A., Patra P.K., Ishijima K., Umezawa T., Ito A., Etheridge D.M., Sugawara S., Kawamura K., Miller J.B., Dlugokencky E.J., Krummel P.B., Fraser P.J., Steele L.P., Langenfelds R.L., TrudingerC.M., White J.W.C., Vaughn B., Saeki T., Aoki S., Nakazawa T. Variations in global methane sources and sinks during 1910–2010 // Atmos. Chem. Phys. 2015. V. 15. P. 2595–2612. Zhu R., Liu Y., Ma E., Sun J. Nutrient compositions and potential greenhouse gas production in penguin guano, ornithogenic soils and seal colony soils in coastal Antarctica // Antarctic Science. 2009. V. 21 (5). P. 427–438. https://doi.org/10.1017/s0954102009990204. Bates T.S., Kelly K.C., Johnson J.E., Gammon R.H. A reevaluation of the open ocean source of methane to the atmosphere // JGR: Atmospheres. 1996. V. 101. P. 6953–6961. Lamarche-Gagnon G., Wadham J.L., Lollar B.S., Arndt S., Fietzek P., Beaton A D., Tedstone A.J., Telling J., Bagshaw E.A., Hawkings J.R., Kohler T.J., Zarsky J.D., Mowlem M.C., Anesio A.M., Stibal M. Greenland melt drives continuous export of methane from the ice-sheet bed // Nature. 2019. V. 565 (7737). P. 73–77. doi:10.1038/s41586-018-0800-0. Allan W., Lowe D.C., Gomez A.J., Struthers H., Brailsford G.W. Interannual variation of 13C in tropospheric methane: Implications for a possible atomic chlorine sink in the marine boundary layer // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D11306, doi:10.1029/2004JD005650. Тимофеев Ю.М. Исследования атмосферы методом прозрачности. СПб.: Наука, 2016. 368 с. Дворяшина Е.В., Дианов-Клоков В.И. Результаты спектроскопических измерений содержания метана в атмосфере Северного полушария (1974–1984 гг.) // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 1. С. 87–89. Ракитин В.С., Штабкин Ю.А., Еланский Е.Ф., Панкратова Н.В., Скороход А.И., Гречко Е.И., Сафронов А.Н. Результаты сопоставления спутниковых измерений общего содержания СО, СН4 и СО2 с наземными спектроскопическими данными // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 9. С. 816–824. Макарова М.В., Поберовский А.В., Тимофеев Ю.М. Спектроскопические измерения общего содержания метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37. № 1. C. 67–73. Макарова М.В., Кирнер О., Тимофеев Ю.М., Поберовский А.В., Имхасин Х.Х., Осипов С.И., Макаров Б.К. Годовой ход и долговременный тренд содержания атмосферного метана в районе Санкт-Петербурга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 4. C. 493–501. Кашин Ф.В., Арефьев В.Н., Вишератин К.Н., Каменоградский Н.Е., Семенов В.К., СиняковВ.П. Результаты экспериментальных исследований радиационно-активных составляющих атмосферы в центре Евразии // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 4. С. 463–492. Устинов В.П., Баранова Е.Л., Вишератин К.Н., Грачев М.И., Кальсин А.В. Вариации окиси углерода в атмосфере Антарктиды по данным наземных и спутниковых измерений // Исследования Земли из космоса. 2019. № 2. С. 97–106. Кашин Ф.В., Радионов В.Ф., Гречко Е.И. Вариации общего содержания окиси углерода и метана в Антарктической атмосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2007. Т. 43. № 4. C. 96–102. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov I.E., Barbe A., Benner C.D., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Müller S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50. doi:10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.2013. Network for the Detection of Atmospheric Composition Change (NDACC). URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/ndacc/station/arrival/hdf/ftir/ (дата обращения 21.01.2020). Dlugokencky E.J., Lang P.M., Crotwell A.M., Masarie K.A. Atmospheric methane dry air mole fractions from the NOAA Earth System Research Laboratory. 2012. URL: ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/data/trace_gases/cн4/flask/surface (дата обращения 21.01.2020). Acker J. G., Leptoukh G. Online Analysis Enhances Use of NASA Earth Science Data // Eos, Trans. AGU. 2007. V. 88. № 2. P. 14–17. URL: https://giovanni.gsfc.nasa.gov/giovanni/ (дата обращения 21.01.2020). Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Garcıa O.E., Gomez-Pelaez A., Dohe S., Blumenstock T., Guerra J.C. Long-term validation of tropospheric column-averaged CH4 mole fractions obtained by mid-infrared ground-based FTIR spectrometry // Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5. P. 1425–1441. doi:10.5194/amt-5-1425-2012. Bader W., Bovy B., Conway S., Strong K., Smale D., Turner A.J., Blumenstock T., Boone C., Collaud Coen M., Coulon A., Garcia O., Griffith D.W.T., Hase F., Hausmann P., Jones N.,Krummel P., Murata I., Morino I., Nakajima H., O’Doherty S., Paton-Walsh C., Robinson J., Sandrin R., Schneider M., Servais C., Sussmann R., Mahieu E. The recent increase of atmospheric methane from 10 years of ground-based NDACC FTIR observations since 2005 // Atmos. Chem. Phys. 2017. V. 17. P. 2255–2277. https://doi.org/10.5194/acp-17-2255-2017. Sepulveda E., Schneider M., Hase F., Barthlott S., Dubravica D., Garcia O.E., Gomez-Pelaez A., Gonzalez Y., Guerra J.C., Gisi M., Kohlhepp R., Dohe S., Blumenstock T., Strong K., Weaver D., Palm M., Sadeghi A., Deutscher N.M., Warneke T., Notholt, J. Jones N., Griffith D. W.T., Smale D., Brailsford G.W., Robinson J., Meinhardt F., Steinbacher M., Aalto T., Worthy D. Tropospheric CH4 signals as observed by NDACC FTIR at globally distributed sites and comparison to GAW surface in situ measurements // Atmospheric Measurement Techniques. 2014. V. 7 (7). P. 2337–2360. Visheratin K.N., Nerushev A.F., Orozaliev M.D., Zheng Xiangdong, Sun Shumen, Liu Li. Temporal variability of total ozone in the Asian region inferred from ground-based and satellite measurement data // Proc. of the Academy of Sciences. Physics of the atmosphere and the ocean. 2017. V. 53. №. 9. P. 894–903. doi:10.1134/S000143381709033X. Scargle J.D. Studies in astronomical time series analysis. Statistical aspects of spectral analysis of unevenly spaced data // The Astrophysical Journal. 1982. V. 263. P. 835–853. Yurganov L.N., Radionov V.F. Variations in the total column abundances of atmospheric carbon monoxide and methane in the polar regions // Antarc. Sci. 1991. V. 3. P. 443–449. Khalil M.A.K., Rasmussen R.A. Atmospheric methane: recent global trends // Environmental Science and Technology. 1990. V. 24. P. 549–553. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/236 doi:10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Arctic and Antarctic Research; Том 66, № 1 (2020); 66-81 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 66, № 1 (2020); 66-81 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2020-66-1 Antarctica ground and satellite data methane spectral analysis total content Антарктида метан наземные и спутниковые измерения общее содержание спектральный анализ info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2020 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1-66-81 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-1 https://doi.org/10.5194/essd-8-697-2016 https://doi.org/10.1017/s0954102009990204 https://doi.org/10.1038/s41586-018-0800-0 https://doi.org/10.1029/2 2020-11-25T13:15:16Z The article presents the results of systematic measurements (2009−2017) of the total column abundances of methane (TC_CH4 ) and the column-averaged concentration (X_CH4 ) at the Antarctic station Novolazarevskaya. Solar radiation is recorded in the range 2990 – 3006 cm–1 using a diffraction spectrometer with 0.2 cm–1 resolution. The inverse task CH4 total column determining is achieved using the SFIT4 v0.9.4.4 code. The analysis shows that during the measurement period the average TC_CH4 was (3.4±0.8).1019 molecules/cm2 during the measurement period, and the average X_CH4 is (1663±34) ppbv. TC_CH4 trend is (4.5±2.2).1015 molecules/cm2 /month, and X_CH4 trend is (0.28 ± 0.11) ppbv/month. The average TC_CH4 values and trend at Novolazarevskaya are in good agreement with the measurements by the Brucker120HR instrument at the Arrival Heights station. Seasonal variations of atmospheric methane have the maximum in October–November and the minimum in May–July. The trends of surface methane concentrations at Sywa, the Halley station and the Amundsen-Scott South Pole station are 0.59 – 0.61 ppbv/month and exceed the trend of the column-averaged concentration at Novolazarevskaya and AIRS trends for the troposphere (0.24 – 0.32) ppbv/month, due to a decrease in the maximal values of TC_CH4 in the period after 2014. The closest agreement of X_CH4 variations at Novolazarevskaya with AIRS data is observed at the levels of 150–200 hPa. Significant semiannual harmonics varied with height are characteristic of CH4 variations according to the AIRS data. The interference of annual and semiannual harmonics leads to the appearance of two maxima in the seasonal variations of methane with relative position to each other varies with height. The statistical model is developed for all the series considered. It approximates the trend, annual and semi-annual components of CH4 oscillations.The authors have no competing interests. Представлены результаты систематических измерений (2009–2017 гг.) общего содержания и средней по высоте концентрации метана на ст. Новолазаревская. Рассчитанные значения линейных трендов и параметров внутригодовых колебаний атмосферного метана сопоставлены с данными анализа вариаций приземных концентраций метана на станциях Сёва (Sywa), Халли (Halley Station) и Амундсен-Скотт (Amundsen-Scott South Pole Station), общего содержания метана на станции Арривал-Хайтс (ArrivalHeights), а также спутниковыми данными AIRS. Средние значения и тренд общего содержания метана на ст. Новолазаревская и ст. Арривал-Хайтс хорошо согласуются. Для периода измерений 2009–2014 гг. тренд средней по высоте объемной концентрации метана на ст. Новолазаревская совпадает в пределах погрешности с трендом приземных концентраций метана на станциях Сёва, Халли и Амундсен-Скотт, однако в 2015–2016 гг. согласно данным ст. Новолазаревская, Арривал-Хайтс и спутниковым данным наблюдалось замедление роста концентраций метана. Для вариаций средней по высоте объемной концентрации на ст. Новолазаревская и концентрации метана по данным AIRS, наряду с годовыми колебаниями, характерны значительные полугодовые вариации. Для всех рассмотренных рядов построена статистическая модель, которая аппроксимирует трендовую, годовую и полугодовую составляющие колебаний СН4.Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Article in Journal/Newspaper Amundsen-Scott Antarc* Antarctic Antarctic Science Antarctica Arctic South pole South pole Антарктида Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Amundsen Scott South Pole Station ENVELOPE(0.000,0.000,-90.000,-90.000) Amundsen-Scott ENVELOPE(0.000,0.000,-90.000,-90.000) Amundsen-Scott South Pole Station ENVELOPE(139.273,139.273,-89.998,-89.998) Antarctic Arrival Heights ENVELOPE(166.650,166.650,-77.817,-77.817) Halley Station ENVELOPE(-26.541,-26.541,-75.581,-75.581) South Pole The Antarctic Arctic and Antarctic Research 66 1 66 81 |