Электрическое состояние приземного слоя атмосферы в Горном Алтае по данным экспедиционных измерений в 2022–2023 гг. | Геосферные исследования. 2025. № 4. DOI: 10.17223/25421379/37/11

Электрическое состояние приземного слоя атмосферы в Горном Алтае по данным экспедиционных измерений в 2022–2023 гг.

Проведены комплексные исследования электрического состояния приземного слоя, включающие оценку градиента потенциала фонового электрического поля, концентрации аэроионов и определение степени влияния природных факторов (метеорологические условия, содержание аэрозолей, рельеф местности и т.д.) на территории Г орного Алтая в июле 2022-2023 гг. Определены основные факторы, влияющие на изменчивость атмосферно-электрических величин в электрически невозмущенных атмосферных условиях (ясная погода) в горно-степных ландшафтах. Отмечено, что увеличение абсолютной высоты пунктов наблюдений над уровнем моря совпадает с увеличением средних значений градиента потенциала электрического поля и обусловлено различием характеристик атмосферы и кривизны (выпуклая или вогнутая) поверхности в пунктах наблюдений. Концентрация положительных аэроионов также увеличивается с ростом высоты, а отрицательных аэроионов, наоборот, уменьшается. Это увеличение, предположительно, обусловлено усилением ионизации приземного воздуха потоком галактических космических лучей и уменьшением концентрации аэрозолей в воздухе. Уменьшение концентрации отрицательных аэроионов зависит от рельефа местности, влияющего на интенсивность выноса и перемешивания аэроионов, и отсутствия дополнительных локальных источников ионизации. Среднесуточный ход градиента потенциала электрического поля в пунктах наблюдения, расположенных в котловине и на плато, хорошо согласуется (коэффициент корреляции равен 0,67), тогда как в каньоне он сильно отличается от других пунктов из-за сильного влияния на него локальных факторов. Наиболее сложный суточный ход концентраций аэроионов, особенно отрицательных, характерен для каньона, а наиболее простой - для засушливой степи. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 2

Ключевые слова

атмосферное электричество, приземный слой, градиент потенциала, аэроионы, Алтайские горы, рельеф

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Пустовалов Константин Николаевич	Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университет	кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория физики климатических систем; доцент, кафедра метеорологии и климатологии, геолого-географический факультет	const.pv@yandex.ru
Нагорский Пётр Михайлович	Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН	доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, лаборатория физики климатических систем	npm_sta@mail.ru
Оглезнева Мария Викторовна	Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН	младший научный сотрудник, лаборатория физики климатических систем	oglezneva.m@yandex.ru
Сат Артыш Алашович	Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН	младший научный сотрудник, лаборатория физики климатических систем	artysh.sat@gmail.com
Смирнов Сергей Васильевич	Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН; Национальный исследовательский Томский государственный университет	кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, лаборатория физики климатических систем; доцент, кафедра метеорологии и климатологии, геолого-географический факультет	smirnov@imces.ru

Всего: 5

Ссылки

Yaniv R., Yair Y., Price C., Katz Sh. Local and global impacts on the fair-weather electric field in Israel // Atmospheric Research. 2016. V. 172-173. P. 119-125.

Szegvary T., Conen F., Stohlker U., Dubois G., Bosse, P., de Vries G. Mapping terrestrial у -dose rate in Europe based on routine monitoring data // Radiat. Meas. 2007. V. 42. P. 1561-1572.

Smirnov S. Atmospheric electricity measurements in the Pacific Northwest, Russia // Applied Sciences. 2023. V. 13. P. 2571.

Retalis D.A. Study of large ions concentration in the air above Athens. // Arch. Met. Geoph. Biocl. A. 1983. V. 32. P. 135-143. doi: 10.1007/BF02272718.

Rycroft M.J., Harrison R.G., Nicoll K.A., Mareev E.A. An overview of Earth’s Global Electric Circuit and atmospheric conductivity // Space Sci. Rev. 2008. V. 137. P. 83-105. doi: 10.1007/s11214-008-9368-6.

Pustovalov K.N., Nagorskiy P.M., Oglezneva M.V., Smirnov S.V. The electric field of the undisturbed atmosphere in the South of Western Siberia: A case study on Tomsk // Atmosphere. 2022. V. 13. P. 614.

Petrov A.I., Petrova G.G., Panchishkina I.N. Profiles of polar conductivities and radon-222 concentration in the atmosphere by stable and labile stratification of surface layer // Atmos. Res. 2009. V. 91. P. 206-214.

Nepolian J.V., Siingh D., Singh R.P., Gautam A., Gautam S. Analysis of positive and negative atmospheric air ions during new particle formation (NPF) events over urban city of India // Aerosol Science and Engineering. 2021. V. 5. P. 460-477. doi: 10.1007/s41810-021-00115-4.

Tacza J., Raulin J.-P., Morales C., Macotela E., Marun A., Fernandez G. Analysis of long-term potential gradient variations measured in the Argentinian Andes // Atmospheric Research. 2021. V. 248. P. 105200.

Nicoll K. Harrison R., Barta V., Bor J., Brugge R., Chillingarian A., Chum J., Georgoulias A., Guha A., Kourtidis K., Kubicki M., Mareev E., Matthews J., Mkrtchyan H., Odzimek A., Raulin J.-P., Robert D., Silva H.G., Tacza J., Yairn Y., Yaniv R. A global atmospheric electricity monitoring network for climate and geophysical research. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2019. V. 184. P. 18-29.

Laakso L., Hirsikko A., Groenholm T., Kulmala M., Luts A., Parts T.-E. Waterfalls as sources of small charged aerosol particles // Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. P. 2271-2275. doi: 10.5194/acp-7-2271-2007.

Kamra A.K., Siingh D., Gautam A.S., Kanawade V.P., Tripathi S.N., Srivastava A.K. Atmospheric ions and new particle formation events at a tropical location, Pune, India // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2015. V. 141 (693). P. 3140-3156. doi: 10.1002/qj.2598.

Israёl H. Atmospheric electricity. Vol. 2: Fields, Charges, Currents. Jerusalem : Israel Program for Scientific Translations, 1973. 365 p.

Jayaratne E.R., Ling X., Morawska L. Role of vegetation in enhancing radon concentration and ion production in the atmosphere // Environ. Sci. Technol. 2011. V. 45 (15). P. 6350-6355. doi: 10.1021/es201152g.

Israёl H. Atmospheric electricity // Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1970. 317 p.

Hirsikko A., Nieminen T., Gagne S., Lehtipalo K., Manninen H E., Ehn M., Horrak U., Kerminen V.-M, Laakso L., McMurry P.H., Mirme A., Mirme S., Petaja T., Tammet H., Vakkari V., Vana M., Kulmala M. Atmospheric ions and nucleation: A review of observations // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11 (2). P. 767-798. doi: 10.5194/acp-11-767-2011.

Harrison R.G. The Carnegie Curve. Surveys in geophysics. 2013. V. 34. P. 209-232.

Harrison R.G., Tammet H Ions in the terrestrial atmosphere and other solar system atmospheres // Space Sci. Rev. 2008. V. 137. P. 107-118. doi: 10.1007/s11214-008-9356-x.

Chalmers J.A. Atmospheric electricity. Oxford: Pergamon Press, 1967. 515 p.

Firstov P.P., Malkin E.I., Akbashev R.R., Druzhin G.I., Cherneva N.V., Holzworth R.H., Uvarov V.N., Stasiy I.E. Registration of atmospheric-electric effects from volcanic clouds on the Kamchatka peninsula (Russia) // Atmosphere. 2020. V. 11. P. 634.

Blanchard D.C. Positive space charge from the sea // J. Aerosol Sci. 1966. V. 23. P. 507-515.

Chalmers J.A. Negative electric fields in mist and fog // J. Atmos. Terr. Phys. 1952. V. 2. P.155-159.

Bennett A.J., Harrison R.G. Variability in surface atmospheric electric field measurements. Journal of Physics: Conference Series. 2008. V. 142. P. 012046.

Baishev D.G., Samsonov S.N., Moiseev A.V., Boroev R.N., Stepanov A.E., Kozlov V.I., Korsakov A.A., Toropov A.A., Yoshikawa A., Yumoto K. Monitoring and investigating space weather effects with meridional chain of instruments in Yakutia: a brief overview // Solar-Terrestrial Physics. 2017. V. 3 (2). P. 25-33.

Arshinov M., Belan B., Garmash O., Davydov D.K. Demakova A., Ezhova E., Kozlov A., Kulmala M Lappalainen H., Petaja T. Correlation between the concentrations of atmospheric ions and radon as judged from measurements at the Fonovaya Observatory // Atmospheric and Oceanic Optics. 2022. V. 35 (1). P. 36-42. doi: 10.15372/AOO20220102.

Anisimov S.V., Galichenko S.V., Mareev E.A. Electrodynamic properties and height of atmospheric convective boundary layer // Atmos. Res. 2017. V. 194. P. 119-129.

Ahmad N., Gurmani S.F., Basit A., Shah M.A., Iqbal T. Impact of local and global factors and meteorological parameters in temporal variation of atmospheric potential gradient // Advances in Space Research. 2021. V. 67. P. 2491-2503.

Anisimov S.V., Galichenko S.V., Shikhova N.M., Afinogenov K.V. Electricity of the convective atmospheric boundary layer: field observations and numerical simulation // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2014. V. 50. P. 390-398.

Afreen S., Victor N.J., Bashir G., Chandra S., Ahmed N., Siingh D., Singh R.P. First observation of atmospheric electric field at Kashmir valley North Western Himalayas, Srinagar (India) // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2020. V. 211. P. 105481.

Adzhiev A.Kh., Klovo A.G., Kudrinskaya T.V., Kupovykh G.V. Timoshenko D.V. Diurnal variations of the electric field in the atmospheric boundary layer // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2021. V. 57. P. 397-405.

Adzhiev A.K., Kupovykh G.V. Measurements of the atmospheric electric field under high-mountain conditions in the vicinity of Mt. Elbrus // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2015. V. 51. P. 633-638.

Торопов А.А., Козлов В.И., Каримов Р.Р. Вариации атмосферного электрического поля по наблюдениям в Якутске // Наука и образование. 2016. №. 2 (82). С. 58-65.

Смирнов В.В. Ионизация в тропосфере. СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. 309 с.

Севостьянов В.А., Г рязькин А.В. Оценка аэроионной способности древесных растений для создания локальных фитологических ингаляториев // Успехи современного естествознания. 2016. № 9. 82-86.

Куповых Г.В., Морозов В.Н., Шварц Я.М. Теория электродного эффекта в атмосфере. Таганрог : Таганрогский радиотехнический университет, 1998. 123 с.

Зайнетдинов Б.Г. Результаты наблюдений за электрическими характеристиками приземного слоя атмосферы в полярном регионе // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2018. Вып. 588. С. 47-61.

Красногорская Н.В. Электричество нижних слоев атмосферы и методы его измерения. Л. : Гидрометеоиздат, 1972. 323 с.