Russian national report

249
Atmospheric Radiation
Along with the works estimating the radiation forcing of aerosol and other 
anthropogenous factors, forming changes of the radiation regime, their impact 
on climate changes has been studied. The current state of studies on short-lived 
atmospheric constituents (greenhouse gases and aerosols), sources and destruc‑
tion mechanisms, estimates of their content, atmospheric emissions, and climate 
impacts is reviewed [Karol’ et al., 2013]. Indices of factors forming multi-scale 
climate changes, rates of their changes and the input in rates of changing the 
climatic characteristics are discussed [Karol’ et al., 2011, 2012]. Several factors 
forming the Arctic climate have been considered. Model estimates of contribu‑
tion of both sea surface temperature and sea ice extent changes during two peri‑
ods 1980–1989 and 2002–2011 are shown. Also seasonal changes of meridional 
energy transport into the high northern latitudes (to north of 70oN) are discussed 
[Karol et al., 2014]. The impact of the size distribution and structure of strato‑
spheric sulphate aerosol on its optical parameters and the radiative forcing are 
estimated [Frolkis and Kokorin, 2014].
Studies of the photophoretic interaction of aerosol participles illuminated by 
sunlight in the Earth’s rarified atmosphere are carried on at the Siberian Federal 
University (SFU) and the IAO. A detailed theoretic investigation has been carried 
out for vacuum chamber conditions [Cheremisin and Kushnarenko, 2013] and 
for atmospheric conditions [Cheremisin and Kushnarenko, 2014]. Theoretical 
analysis of the photophoretic motion of soot particles in the field of solar radia‑
tion under the conditions of stationary atmosphere is performed [Beresnev et al., 
2012]. The hypothesis of photophoretic force sustaining of aerosol layers in the 
middle atmosphere has been further developed [Cheremisin et al., 2011a]. Sys‑
tematic lidar observations of aerosol layers in the upper stratosphere and the 
mesosphere at altitudes of 35–50 and 60–75 km over Kamchatka [Bychkov et 
al., 2011] can be explained by the occurrence of photophoretic force, resulting 
in the levitation of aerosol particles at specified altitudes. The transfer of volcan‑
ic origin aerosol [Cheremisin et al., 2011b] and polar stratospheric clouds over 
Tomsk [Cheremisin et al., 2012] is identified. The transfer of aerosol formed in 
the stratosphere after the falling of Chelyabinsk meteorite on the 15
th
 of February 
2013 is traced [Ivanov et al., 2014].
5. Remote Sensing of the Atmosphere
Ground-based studies of the amount of climate-active gases using IR-spec‑
troscopy of direct solar radiation are carried on. Such studies, carried out at 
Department of Physics SPbSU, using ground‑based measurements of IR direct 
solar spectra with high spectral resolution allowed to receive a new data on total 
contents of greenhouse, ozone-depleting and toxic gases (H
2
O, CH
4
, N
2
O, CO, 
CO
2
, C
2
H
6
, CFC‑11, O
3
, HCl, HF, HNO
3
, ClONO
2
, NO
2
) at Peterhof (59.88 °N, 

---

250
Yu. M. Timofeyev, E. M. Shulgina
29.83 °E, 20 m asl.). Many data were obtained for the first time in Russia. These 
researches have been directed to:
–  studying of temporary variations and long-term trends of climate-active 
atmospheric gases [Yagovkina et al., 2011; Virolainen et al., 2011; Makarova et 
al., 2011; Polyakov et al., 2011, 2013a, 2014a; Kshevetskaya et al., 2012; Ionov 
et al., 2013; Rakitin et al., 2013; Semakin et al., 2013; Timofeyev et al., 2013];
–  validation of satellite measurements of various devices [Polyakov et al., 
2013b; Gavrilov et al., 2014a, 2014b; Gavrilov and Timofeev, 2014; Makarova 
et al., 2014a];
–  comparisons of ground-based measurements with results of numerical 
modeling [Makarova et al., 2014b; Virolainen et al., 2014a];
–  obtaining the new information on elements of vertical distribution of the 
ozone content [Virolainen et al., 2012, 2014b];
–  improvement of techniques for interpreting the remote measurements 
[Kostsov, 2012, 2013].
Comprehensive program of comparing the different methods for measuring 
the water vapor content started at SPbSU; the comparison of IR spectroscopic 
method with data of microwave and radiosonde measurements was performed 
[Semenov et al., 2014]. Studies of NO
2
 and О
3
 temporal variations from ground-
based measurements of zenith scattered solar radiation in UV and visible spectral 
ranges are carried on, and the measurements are also used for the validation of 
different satellite measurements [Makarova et al., 2011b; Ionov and Poberovskii, 
2012; Hendrick et al., 2011; Pastel et al., 2013, 2014; Virolainen et al., 2014c]. 
Measurements of aerosol optical and microphysical characteristics in the frames 
of AERONET network started. The analysis of the quality of the tropospheric 
temperature-humidity sounding using the RPG-HATPRO radiometer has shown 
that the radiometer gives a possibility to obtain real information for Saint-Peters‑
burg up to the 3–4 km altitudes depending on season [Zaitsev et al., 2014].
At the IAP RAS, continuous combined trace gases measurements are carried 
on over Moscow, Zvenigorod Scientific Station and by a mobile laboratory (the 
TROICA experiments). Results of the carbon monoxide total content measure‑
ments  by  moderate  resolution  diffraction  spectrometers  over  Moscow  and 
Zvenigorod for 2005–2008 are compared with the same data sets for Moscow 
1986–2005 and Beijing, 1992–2007 [Rakitin et al., 2011]. Results of the 1995–
2008 observations of the concentrations of ozone and nitric oxides in the surface 
air over the Trans-Siberian Railway using a mobile laboratory are analyzed 
[Pankratova et al., 2011]. The air pollution in the central European part of Russia 
during the 2010 summer fires has been analyzed. Ground-based (IAP RAS, 
MSU, and Zvenigorod Scientific Station) and satellite (MOPITT, AIRS, of Terra 
and Aqua satellites) measurements of the total content and concentration of car‑
bon  monoxide  (CO),  as  well  as  MODIS  data  on  the  spatial  and  temporal 

---