Измерение дневных, сезонных и годовых вариаций фона метана оптическим лидаром на северо-востоке Московской области

Аннотация

Проведены дневные, сезонные и годовые измерения вариаций фона метана на территории северо-востока Московской области как активным дистанционным лидаром, работающим на длине волны ~ 1650 нм с мощным источником излучения на основе рамановского усилителя, так и пассивным методом, используя солнечное излучение в качестве широкополосного источника света. Наблюдения велись как в урбанизированной местности вблизи города, так и в экологически чистом районе с низким хозяйственным уровнем деятельности. За 4 года наблюдений фоновая концентрация метана в урбанизированной местности выросла с ~ 2.0 ppm до ~ 2.24 ppm, в экологически чистой местности с 1.75 ppm до 1.95 ppm. Особенно сильный скачок произошел в последний год наблюдений на ~ 0.15-0.2 ppm. Методику и результаты измерений возможно использовать для экологического мониторинга объектов и прогнозирования динамики фона метана.

• лидар
• атмосфера
• концентрация
• метан
• разрешающая способность
• мониторинг

Abstract (in English)

Lidar monitoring of background methane concentration in the north-east of the Moscow region

Daily, seasonal and annual measurements of methane background variations were carried out in the northeast of the Moscow Region, both by active remote lidar operating at a wavelength of ~ 1650 nm with a powerful radiation source based on a Raman amplifier, and by a passive method, using solar radiation as a broadband light source. Observations were carried out both in urbanized areas near the city, and in an environmentally friendly area with a low economic level of activity. Over 4 years of observations, the background methane concentration in the urbanized area increased from ~ 2.0 ppm to ~ 2.24 ppm, in the environmentally friendly area from 1.75 ppm to 1.95 ppm. A particularly strong jump in urbanized terrain occurred in the last year of observations at ~ 0.15 ppm. Since the background increases faster near megacities, this, in our opinion, is associated with human economic activity, possible emissions of methane from pipelines, storage facilities, methane engines of cars, which in recent years have become more and more. An important factor in such a process is the reduction of forests that can absorb hydrocarbons. The method and results of measurements can be used for environmental monitoring of objects and forecasting of methane background dynamics.

Для цитирования

Литература

1. Siddans R., Knappett D., Waterfall A. et al. Global height-resolved methane retrievals from the Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI) on MetOp. //Atmos. Meas. Tech. - 2016. - Vol. 290. - №11. - P.1-46. https://doi.org/10.5194/amt-2016-290
2. Weidmann D., Hoffmann A., Macleod N., et al. The Methane Isotopologues by Solar Occultation (MISO) Nanosatellite Mission: Spectral Channel Optimization and Early Performance Analysis//Remote Sens. - 2017. Vol. 9. - №1073. P.1-20. https://doi.org/10.3390/rs9101073
3. MERLIN (Methane Remote Sensing Lidar Mission). Электронный ресурс: https://www.eoportal.org/satellite-missions/merlin
4. Canadian satellite detects huge burst of methane from Russian coal mine. Электронный ресурс: https://www.cbc.ca/news/science/russia-methane-leak-1.6489675
5. Григорьевский В.И., Тезадов Я.А. Компенсация систематической погрешности спектральных измерений фоновой концентрации метана в атмосфере Земли // Измерительная Техника. - 2023. - №4 - C. 44-49. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-4-44-49
6. Grigorievsky V.I., Tezadov Y.A. Modeling and experimental study of lidar resolution to determine methane concentration in the Earth's atmosphere. // Cosmic Research. - 2020. - Vol. 58. - №. 5. P. 330-337. https://doi.org/10.1134/S0010952520050020
7. Азимут и высота солнца над горизонтом. Электронный ресурс: https://planetcalc.ru/320