Пассивная дозиметрия естественного ультрафиолетового потока в снежном покрове в условиях разной запылённости приземной атмосферы

Предложен пионерный метод пассивной дозиметрии для оценки светопропускания снежной толщи в ультрафиолетовом диапазоне (УФ-пропускание) в условиях разной запылённости приземной атмосферы. Апробация метода выполнена на территории двух научных полигонов ИОА СО РАН (г. Томск): обсерватории “Фоновая” и пригородном полигоне “БЭК” зимой 2022/23 г., а также на двух фоновых участках: “Ботсад СГУ” (г. Сыктывкар) и “Турунтаево” (Томский регион). Наблюдения на фоновых участках проведены в зимы 2023/24 и 2024/25 гг. соответственно. Глубину проникновения коротковолновой радиации в снег оценивали путём экспонирования пассивного дозиметра ультрафиолетового излучения. Его основу составили датчики с искусственными нанокристаллами периклаза. Накопленный в них сигнал фотостимулированного перехода Мn3++ е– ® Мn2+ определяли в камеральных условиях с использованием радиоспектрометра. Полученные результаты показали возможность использования пассивной дозиметрии УФ- пропускания снега для обнаружения запылённости снежного покрова при разных условиях снегонакопления. В ходе исследований выявлены также некоторые неоднородности ослабления УФ-потока в снежной толще, связанные с наличием на некоторых её глубинах ледяных прослоев.

искусственные нанокристаллы периклаза, пассивный дозиметр УФ-радиации, снежный покров, пылевое загрязнение снега,

1. Дерягин Б.В., Киселева О.А., Соболев В.Д., Чураев Н.В. Течение незамерзающей воды в пористых телах // Вода в дисперсных системах. М.: Химия, 1989. С. 101–116.

2. Евсеева Н.С., Квасникова З.Н., Каширо М.А., Батманова А.С. Современный эоловый морфолитогенез холодного периода года на юго-востоке зоны подтайги Западно-Сибирской равнины // Геосферные исследования. 2017. № 2. С. 6–13

3. Ивлев Л.С. Аэрозольное воздействие на климатические процессы // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 5. С. 392–410.

4. Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 179 с.

5. Окуджава А.М. Теплопроводность влажного снега. Снег и талые воды. М.: Изд-во АН СССР, 1956. С. 22–30.

6. Рихтер Г.Д. Роль снежного покрова в физико-географическом процессе // Труды Института географии АН СССР. Вып. 40. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1948. 171 с.

7. Священников П.Н., Уразгильдеева А.В., Курочкин Ю.Н., Иванов Б.В., Чистяков К.В., Divin D., Hudson S. Спектральный состав отражённой и проникающей в глубь снежного покрова коротковолновой радиации в районе посёлка Баренцбург (Шпицберген) // Лёд и Снег. 2015. Т. 55. № 3. С. 67–72. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2015-3-67-72

8. Тентюков М.П. Визуализация структурно-текстурных изменений в новообразующемся снежном слое при длительном снегопаде // Лёд и Снег. 2021. Т. 61. № 2. С. 222–231. https://doi.org/10.31857/S2076673421020083

9. Федосеева В.И. Физико-химические закономерности миграции химических элементов в мёрзлых грунтах и снеге. Якутск: Ин-т мерзловедения СО РАН, 2003. 138 с.

10. Федосеева В.И., Федосеев Н.Ф. Сорбция молибдат-анионов квазижидкой плёнкой на поверхности дисперсного льда // Коллоидный журнал. 2010. Т. 72. № 4. С. 574–576.

11. Фирц Ш., Армстронг Р.Л., Дюран И., Этхеви П., Грин И., МакКланг Д.М., Нишимура К., Сатьявали П.К., Сократов С.А. Международная классификация для сезонно-выпадающего снега (руководство к описанию снежной толщи и снежного покрова) // Материалы гляциол. исследований. 2012 Вып. 2. 80 с.

12. Bohren C.F., Barkstrom B.R. Theory of the Optical Properties of Snow // J. Geophysical Research. Oceans and Atmospheres. 1974. V. 70 (30). P. 4527–4535. https://doi.org/10.1029/JC079i030p04527

13. Colbeck S.C. The Layered Character of Snow Cover // Reviews of Geophysics. 1991. V. 29 (1). P. 81–96. https://doi.org/10.1029/90RG02351

14. Curl Jr.H., Hardy J.T., Ellermeier R. Spectral Absorption of Solar Radiation in Alpine Snowfields // Ecology. 1972. V. 53 (6). P. 1189–1194. https://doi.org/10.2307/1935433

15. Domine F., Bock J., Voisin D., Donaldson D.J. Can We Model Snow Photochemistry? Problems with the Current Approaches // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. P. 4733–4749. https://doi.org/110.1021/jp3123314

16. Flanner M., Liu X., Zhou C., Penner J. Enhanced Solar Energy Absorption by Internally-Mixed Black Carbon in Snow Grains // Atmos. Chem. Phys., 2012. V. 12. P. 4699–4721. https://doi.org/10.5194/acp-12-4699-2012

17. Gerland S., Winther J.-G., Orbaek J.-B., Liston G., Orisland N.-A., Blanko A., Ivanov B.V. Physical and Optical Properties of Snow Covering Arctic Tundra and Svalbard // Hydrological Processes. 1999. V.13. P.2331–2343.

18. Gerland S., Liston G.E., Winther J.-G., Orbaek J.B., Ivanov B.V. Attenuation of Solar Radiation in Arctic Snow: Field Observation and Modeling // Annals of Glaciology. 2000. V. 31. P. 364–368.

19. Jacobson M.-Z. Climate Response of Fossil Fuel and Biofuel Soot, Accounting for Soot’s Feedback to Snow and Sea Ice Albedo and Emissivity // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. D21201 p. https://doi.org/10.1029/2004JD004945

20. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (2019). “Summary for Policymakers”, in IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate // Электронный ресурс. URL: https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/summary-forpolicymakers/ (Дата обращения: 23.08.2025).

21. Kinar N.J., Pomeroy J.W. Measurement of the Physical Properties of the Snowpack // Reviews of Geophysics. 2015. V. 53 (2). P. 481–544. https://doi.org/10.1002/2015RG000481

22. Libois Q., Picard G., France J.L., Arnaud L., Dumont M., Carmagnola C.M., King M.D. Influence of Grain Shape on Light Penetration in Snow // The Cryosphere. 2013. № 7. P. 1803–1818. https://doi.org/10.5194/tc-7-1803-2013

23. Mahowald N.M., Kloster S., Engelstaedter S., Moore J.K., MukhopadhyayS., McConnellJ.R., AlbaniS., DoneyS.C., Bhattacharya A., Curran M.A.J., Flanner M.G., Hoffman F.M., Lawrence D.M., Lindsay K., Mayewski P.A., Neff J., Rothenberg D., Thomas E., Thornton P.E., Zender C.S. Observed 20th Century Desert Dust Variability: Impact on Climate and Biogeochemistry // Atmos. Chem. Phys. 2010. № 10. P. 10875–10893. https://doi.org/10.5194/acp-10-10875-2010

24. Marano M. Computer Modeling Snow Relationships in the Big Eau Pleine Watershed, Wisconsin. University of Wisconsin-Stevens Point, College of Natural Resources. 1979. 105 p. http://digital.library.wisc.edu/1793/79528

25. O’Brien H.W. Observations of the Ultraviolet Spectral Reflectance of Snow / CRREL, Cold Regions Res. and Eng. Lab., Hanover, N. H. Rep. 1972. P. 77–27. https://archive.org/details/DTIC_ADA046349.

26. Richardson S.R., Salisbury F.B. Plant Response to the Light Penetrating Snow // Ecology. 1977. V. 58 (5). P. 1152–1158. https://doi.org/10.2307/1936936

27. Robledano A., Picard G., Dumont M., Flin F., Arnaud L., Libois Q. Unraveling the Optical Shape of Snow // Nature Communications. 2023. V. 14. 3955 p. https://doi.org/10.1038/s41467-023-39671-3

28. Skiles S.M., Painter T.H., Belnap J., Holland L., Reynolds R.L., Goldstein H.L., Lin J. Regional Variability in Dust-on-Snow 30 Processes and Impacts in the Upper Colorado River Basin // Hydrological Processes, 2015. V. 29. P. 5397–5413.

29. Tentyukov M.P., Lyutoev V.P., Belan B.D., Simonenkov D.V., Golovataya O.S. Ultraviolet Radiation Detector Based on Artificial Periclase Nanocrystals (MgO) // Atmospheric and Oceanic Optics. 2022, V. 35 (1). P. 89–96.

30. Warren S.G., Brandt R.E., Grenfell T.C. Visible and NearUltraviolet Absorption Spectrum of Ice from Transmission of Solar Radiation into Snow // Appl Opt. 2006. V. 45 (21). P. 5320–34. https://doi.org/10.1364/ao.45.005320