Временная изменчивость скорости вымывания аэрозолей в Севастопольском регионе: натурные наблюдения

Д. А. Кременчуцкий

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: d.kremenchutskii@mhi-ras.ru

Аннотация

Цель. Выявление особенностей сезонной и межгодовой изменчивости скорости вымывания аэрозолей и выделение факторов, определяющих эту изменчивость на исследуемых масштабах времени, – цель настоящего исследования.

Методы и результаты. Оценки скорости вымывания в период 2012–2020 гг. были проведены по натурным данным о временной изменчивости концентрации 7Ве на атмосферных аэрозолях и потоке 7Ве с «влажными» атмосферными выпадениями. С использованием корреляционного анализа получены оценки влияния количества и частоты выпадения осадков на сезонную и межгодовую изменчивость скорости вымывания. Множественный регрессионный анализ был использован для построения моделей регрессии.

Выводы. Скорость вымывания изменяется в пределах 0,21–1,40 см·с–1 и составляет в среднем 0,62 ± 0,29 см·с–1. Установлено, что ее сезонная изменчивость определяется количеством и частотой выпадения осадков. Межгодовая изменчивость скорости вымывания определяется только количеством выпавших осадков. По результатам исследований предложено две регрессионные модели. Одна модель позволяет описать сезонную изменчивость скорости вымывания, другая – межгодовую изменчивость этого параметра. В обеих моделях используются соответствующие временные ряды данных об изменчивости количества выпавших осадков в качестве предикторов. Результаты валидации показывают, что погрешности получаемых оценок составляют 21,1 и 12,9% для сезонных и годовых величин скорости вымывания соответственно.

Ключевые слова

бериллий-7 (7Ве), атмосферные осадки, скорость вымывания, атмосферный аэрозоль, поток

Благодарности

Автор благодарит кандидата физ.-мат. наук Г. Ф. Батракова за его комментарии. Значимую техническую помощь в получении данных для этого исследования оказали А. П. Арбузова и Т. М. Иванова. Данные для исследования были получены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (№ 0555-2021-0004). Анализ данных проведен в рамках гранта, выданного Российским научным фондом (№ 20-77-00024).

Для цитирования

Кременчуцкий Д. А. Временная изменчивость скорости вымывания аэрозолей в Севастопольском регионе: натурные наблюдения // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 4. С. 345–357. EDN CUUYAH. doi:10.22449/0233-7584-2022-4-345-357

Kremenchutskii, D.A., 2022. Temporal Variability of Aerosol Wet Deposition Velocity in the Sevastopol Region: Observational Data. Physical Oceanography, 29(4), pp. 321-333. doi:10.22449/1573-160X-2022-4-321-333

DOI

10.22449/0233-7584-2022-4-345-357

Список литературы

  1. Вареник А. В., Калинская Д. В., Мыслина М. А. Исследование взвешенных микрочастиц в атмосфере береговой зоны Черного моря по натурным и спутниковым данным // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 3. С. 350–361. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-350-361
  2. Prospero J. M. Saharan Dust Transport Over the North Atlantic Ocean and Mediterranean: An Overview // The Impact of Desert Dust Across the Mediterranean / Eds. S. Guerzoni, R. Chester. Dordrecht : Springer, 1996. P. 133–151. (Environmental Science and Technology Library book series, vol. 11). https://doi.org/10.1007/978-94-017-3354-0_13
  3. Prospero J. M. The Chemical and Physical Properties of Marine Eerosols: An Introduction // Chemistry of Marine Water and Sediments / Eds. A. Gianguzza, E. Pelizzetti, S. Sammartano. Berlin, Heidelberg : Springer, 2002. P. 35–82. ( https://doi.org/10.1007/978-3-662-04935-8_2
  4. Numerical simulation of the intra-annual evolution of beryllium-7 (7Ве) in the surface layer of the Black Sea / D. A. Kremenchutskii [et al.] // Environmental Science and Pollution Research. 2018. Vol. 25. Р. 11120–11127. https://doi.org/10.1007/s11356-018-1269-y
  5. Role of suspended matter in controlling beryllium-7 (7Ве) in the Black Sea surface layer / D. A. Kremenchutskii [et al.] // Journal of Marine Systems. 2021. Vol. 217. 103513. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2021.103513
  6. Kadko D., Landing W. M., Buck C. S. Quantifying Atmospheric Trace Element Deposition Over the Ocean on a Global Scale With Satellite Rainfall Products // Geophysical Research Letters. 2020. Vol. 47, iss. 7. e2019GL086357. https://doi.org/10.1029/2019GL086357
  7. Вареник А. В. Влияние выбросов от стационарных источников на загрязнение атмосферных осадков неорганическим азотом на примере г. Севастополя // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 3. С. 277–286. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-3-277-286
  8. Varenik A. V., Konovalov S. K. Variations in Concentrations and Ratio of Soluble Forms of Nutrients in Atmospheric Depositions and Effects for Marine Coastal Areas of Crimea, Black Sea // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, iss. 23. 11509. https://doi.org/10.3390/app112311509
  9. Large‐scale distribution of Atlantic nitrogen fixation controlled by iron availability / C. M. Moore [et al.] // Nature Geoscience. 2009. Vol. 2. P. 867–871. https://doi.org/10.1038/ngeo667
  10. Impacts of atmospheric nutrient deposition on marine productivity: Roles of nitrogen, phosphorus, and iron / G. S. Okin [et al.] // Global Biogeochemical Cycles. 2011. Vol. 25, iss. 2. GB2022. https://doi.org/10.1029/2010GB003858
  11. Baker A. R., Jickells T. D. Atmospheric deposition of soluble trace elements along the Atlantic Meridional Transect (AMT) // Progress in Oceanography. 2017. Vol. 158. P. 41–51. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2016.10.002
  12. Вареник А. В., Козловская О. Н., Симонова Ю. В. Оценка поступления биогенных элементов с атмосферными выпадениями в районе Южного берега Крыма (Кацивели) в 2010 – 2015 годах // Морской гидрофизический журнал. 2016. Т. 32, № 5. C. 65–75. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-5-65-75
  13. Varenik A. V., Kalinskaya D. V. The Effect of Dust Transport on the Concentration of Chlorophyll-A in the Surface Layer of the Black Sea // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, iss. 10. P. 4692. https://doi.org/10.3390/app11104692
  14. Morel F. M. M., Milligan A. J., Saito M. A. Marine Bioinorganic Chemistry: The Role of Trace Metals in the Oceanic Cycles of Major Nutrients // The Oceans and Marine Geochemistry / Ed. H. Elderfield. Oxford : Elsevier, 2003. P. 113–143. https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/06108-9
  15. Morel F. M. M., Price N. M. The Biogeochemical Cycles of Trace Metals in the Oceans // Science. 2003. Vol. 300, iss. 5621. P. 944–947. https://doi.org/10.1126/science.1083545
  16. A global dataset of atmospheric 7Ве and 210Pb measurements: annual air concentration and depositional flux / F. Zhang [et al.] // Earth System Science Data. 2021. Vol. 13, iss. 6. P. 2963–2994. https://doi.org/10.5194/essd-13-2963-2021
  17. Ioannidou A. 7Ве aerosols and their deposition on the sea: a possible method to estimate trace metals deposition on the sea // Journal of Environmental Radioactivity. 2012. Vol. 108. P. 29–32. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2011.11.012
  18. Kremenchutskii D. A. Influence of precipitation on the daily beryllium-7 (7Ве) activity concentration in the atmospheric surface layer // Journal of Environmental Radioactivity. 2021. Vol. 237. 106722. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2021.106722
  19. 7Ве spatial and temporal pattern in southwest of Europe (Spain): Evaluation of a predictive model / E. Chham [et al.] // Chemosphere. 2018. Vol. 205. P. 194–202. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.04.099
  20. Meteorological Factors Controlling 7Ве Activity Concentrations in the Atmospheric Surface Layer in Northern Spain / N. Alegria [et al.] // Atmosphere. 2020. Vol. 11, iss. 12. 1340. https://doi.org/10.3390/atmos11121340
  21. Baskaran M., Coleman C. H., Santschi P. H. Atmospheric depositional fluxes of 7Ве and 210Pb at Galveston and College Station, Texas // Journal of Geophysical Research. Atmospheres. 1993. Vol. 98, iss. D11. P. 20555–20571. https://doi.org/10.1029/93JD02182
  22. Othman I., Al-Masri M. S., Hassan M. Fallout of 7Ве in Damascus City // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 1998. Vol. 238, iss. 1–2. P. 187–192. https://doi.org/10.1007/BF02385379
  23. Fogh C. L., Roed J., Andersson K. G. Radionuclide resuspension and mixed deposition at different heights // Journal of Environmental Radioactivity. 1999. Vol. 46, iss. 1. P. 67–75. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(98)00130-1
  24. Ioannidou A., Papastefanou C. Precipitation scavenging of 7Ве and 137Cs radionuclides in air // Journal of Environmental Radioactivity. 2006. Vol. 85, iss. 1. P. 121–136. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2005.06.005
  25. Saleh I. H., Abdel-Halim A. A. 7Ве in soil, deposited dust and atmospheric air and its using to infer soil erosion along Alexandria region, Egypt // Journal of Environmental Radioactivity. 2017. Vol. 172. P. 24–29. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.03.005
  26. Analysis of the influence of solar activity and atmospheric factors on 7Ве air concentration by seasonal-trend decomposition / M. C. Bas [et al.] // Atmospheric Environment. 2016. Vol. 145. P. 147–157. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.09.027
  27. Pinero-García F., Ferro-García M. A. Evolution and solar modulation of 7Ве during the solar cycle 23 // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2013. Vol. 296. P. 1193–1204. https://doi.org/10.1007/s10967-012-2373-y
  28. A climatology of 7Ве in surface air in European Union / M. A. Hernández-Ceballos [et al.] // Journal of Environmental Radioactivity. 2015. Vol. 141. P. 62–70. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.12.003
  29. Doering C., Akber R. Beryllium-7 in near-surface air and deposition at Brisbane, Australia // Journal of Environmental Radioactivity. 2008. Vol. 99, iss. 3. P. 461–467. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2007.08.017
  30. Depositional fluxes and concentrations of 7Ве and 210Pb in bulk precipitation and aerosols at the interface of Atlantic and Mediterranean coasts in Spain / R. L. Lozano [et al.] // Journal of Geophysical Research. Atmospheres. 2011. Vol. 116, iss. D18. D18213. https://doi.org/10.1029/2011JD015675

Скачать статью в PDF-формате