On a correlation between diurnal pattern of the methane mixing ratio above the mire surface and the diffusion coefficient

Abstract

ВВЕДЕНИЕМетан играет значимую роль в фотохимических реакциях, протекающих в атмосфере (см., например, [Cicerone, Oremland, 1988]), и является важным парниковым газом в климатической системе -его относительный вклад в величину глобального потепления составляет около 20% [Etiope et al., 2008]. По этой причине по всему миру стал проводиться постоянный мониторинг содержания СН 4 в атмосферном воздухе (см. например, [Zhou et al., 2004;Artuso et al., 2007]).При этом станции мониторинга располагаются в самых разнообразных типах ландшафтов, начиная с высокогорных плато и заканчивая островами. Не могли не коснутся подобные исследования и болот, ведь они, благодаря идущим в их толще процессам анаэробного разложения органического вещества [Заварзин, 2004], выделяют от 100 до 230 ТгСН 4 /год [Denman et al., 2007]. Учитывая, что общая эмиссия со всей Земли составляет от 480 до 600 ТгСН 4 /год [Бажин, 2000], можно сделать вывод о том, что болота вносят существенный вклад в эмиссию метана. Особый интерес в этом отношении представляют болотные экосистемы России, занимающие вместе с заболоченными мелкооторфованными землями примерно 21.6% ее территории [Вомперский и др., 2005]. Многолетний мониторинг содержания метана в атмосфере продемонстрировал, что повышенная концентрация метана над болотами наблюдается и на высотах нескольких десятков метров (см., например, [Аршинов и др., 2009], где эта особенность показана на примере центральной части Западной Сибири).Однако, на наш взгляд, весьма слабое внимание было уделено изучению динамики метана на меньших пространственных и временных масштабах. В связи с этим основной целью данной работы являлась оценка типичных значений и суточной изменчивости концентрации метана над конкретным болотом «Мухрино». В ходе полевых исследований на разных уровнях измерялись температура и концентрация метана, на одном уровне измерялась скорость ветра. По результатам измерений рассчитывался коэффициент турбулентной диффузии, который соотносился с динамикой концентрации метана. Представляемая статья является первой из серии работ, подготавливаемых по собранным данным. Поэтому в статье больше внимания было уделено описанию полевых исследований. Результаты исследования могут быть полезны при решении обратной задачи -восстановлении эмиссии метана по атмосферным измерениям (см., например, обзор [Глаголев, 2010]). В дальнейшем мы планируем использовать полученные нами данные именно для этого. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙМесто исследований В качестве места исследования было выбрано болото «Мухрино» (60.9° с.ш., 68.6° в.д.), представляющее собой крупный полностью олиготрофный сильновыпуклый болотный массив, располагающийся на 3-й надпойменной террасе Иртыша в 25 км к юго-западу от г. Ханты-Мансийска (Ханты-Мансийский Автономный Округ). Периферийная часть занята рямами, ближе к центру площадь рямов уменьшается, и они представлены отдельными островами среди преобладающих здесь грядово-