Введение к работе
Диссертация посвящена актинометрическим и спектрофототри-ческим исследованиям прозрачности земной атмосферы в г. Мехико с целью мониторинга ее оптического состояния. В работе анализируются актинометрические наблюдения, выполненные в начале нашего века (1911 - 192S г. г. ) польскими учеными Л. Горцинским и 3. Леманьским, и мексиканскими учеными Д. Ларрага, А. Эстаньолом, а также наблюденния выполненные впоследствии в 1957-1962 г. г. X. Нартинесон, Ф. Д' Албе и др. и, наконец, наблюдения, выполняемые начиная с 1967 г. и по настоящее время при участии и под руководством автора диссертационной работы. Автор диссертационной работы приникал непосредственное участие в организации, выполнении х анализе спектрофотометрических наблюдений, осуществленных в г. Мехико в 1992 г.
Объектом исследований является земная атмосфера г.Мехико, подвергающаяся в последние десятилетия колоссальному загрязнению в результате роста города (население его в настоящее время превышает 20 млн. жителей) и связанного с ним роста транспортного движения, индустриальной деятельности и др.
Методом исследований является пассивное оптическое зондирование земной атмосферы, а именно, проведение измерений интенсивности прямой солнечной радиации с помощью актинометрической и спектрофотометрической аппаратуры, позволяющее в дальнейшем рассчитать прозрачность земной атмосферы (интегральную и спектральную) .
Целью диссертационной работы является получение экспериментальных данных об оптическом состоянии земной атмосферы на
протяжении длительного периода врекени (в настоящей работе -нескольких десятилетий) в интересах мониторинга ее антропогенного загрязнения. При этом, актинометрические измерения позволяют оценить динамику изменений интегральной прозрачности атмосферы, а, следовательно, и ее аэрозольного загрязнения. Спектральные наблюдения прозрачности земной атмосферы после исключения релеевской компоненты дают спектральное распределение ослабления (рассеяния и поглощения) солнечной радиации аэрозолем и газовыми составляющими в земной атмосфере.
Актуальность темы не вызывает никаких сомнений, т. к. загрязнение атмосферы крупных городов в настоящее время создает массу проблем биологического характера, ввиду того, что воздух может стать непригодным для проживания человека. Город Мехико уже подошел к этой черте.
Научная значимость и новизна работы заключается в том, что исследования оптических параметров атмосферы, а следоватеьно, и переноса коротковолнового излучения в земной атмосфере в условиях исключительно высокого аэрозольного и газового загрязнения, как это имеет место в г. Мехико, производится впервые в мире. Город Мехико, к сожалению, представляет экспериментаторам такую удивительную возможность. Как показали результаты выполненных исследований, наличие огромного количества аэрозольных частиц в атмосфере приводит не просто к количественным изменениям оптических параметров атмосферы, а качественно изменяет спектральное распределение ослабления света в земной атмосфере. Полученные в г. Мехико спектральные зависимости оптических толщин ослабления света нигде ранее не наблюдались.
Практическая ценность работы состоит, во-первых, в том,
что при ее выполнении разрабатывались нетоды оперативного контроля и мониторинга антропогенного загрязнения воздуха индустриальных районов во всей толще атмосферы. Во-вторых, получены экспериментальные данные о фактическом уровне загрязнения воздуха в г.Мехико, по-видимому, одном из наиболее загрязненных воздушных бассейнов мира.
Лппробация результатов работы, в процессе выполнения работы ее результаты регулярно докладывались и обсуждались на семинарах Института геофизики УНАМ, а в годы учебы автора в аспирантуре в СПбГУ - на семинарах кафедры и отдела физики атмосферы НИИ* СПбГУ. Результаты, полученные в диссертационной работе, многократно докладывались и обсуждались на региональных и международных конференциях. В 1993-1995 г. г. отдельные этапы работы докладывались: на ежегодных съездах Мексиканского геофизического союза; на Международном симпозиуме по спектральнону зондированию, Сан-Диего, США, 10-15. vn. 1994; на Международном симпозиуме по оптической спектральной технике и приборам для атмосферных и космических исследований, Сан-Диего, США, 25-27. vn. 1994; на IV Международной аэрозольной конференции, Лос-Анжелес, США, 29. VHJ -02. IX. 1994; на 10 Международном конгрессе по чистому воздуху. Хельсинки, ФИНЛЯНДИЯ, 28. V - 02. VI. 1995.
Публикации. Основные данные выполненных наблюдений и результаты диссертационной работы опубликованы в ежегодных бюллетенях и технических отчетах Института геофизики УНАМ, в 30 трудах конференций и совещаний и в 18 статьях, опубликованных в различных научных журналах. Две статьи приняты к публикации в 1995 г. в "Applied Optics" и в "Journal of the Geophysical Research".
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты актинометрических измерений, выполненных автором в г. Мехико в 1967 - 1995 г. г. г и их анализ.
-
Статистический анализ полного ряда актинометрических измерений, выполненных в г. Мехико, начиная с 1911 г.
-
Результаты спектрофотометрических наблюдений, выполненных в г. Мехико в 1992 г. при участии автора и их анализ.
4. Методика оперативного оптического конитиринга аэрозольного
загрязнения атмосферы индустриальных регионов.
-
Данные, характеризующие уровень загрязнения атмосферы г. Мехико и динамику его возрастания.
-
Оптические и микрофизические параметры аэрозольных частиц в атмосфере г. Мехико.
Лктинометрические наблюдения продолжаются в г. Мехико и в настоящее время. В 1995 г. планируется проведение новой серии спектрофотометрических исследований. Проводится более подробный анализ рядов наблюдений оптических свойств атмосферы и рядов наблюдений метеорологических характеристик в г.Мехико и его окрестностях.
Для сопоставления оптических свойств загрязненной и чистой атмосферы в 1993 г. наблюдения с помощью аппаратуры, использованной в настоящей работе, были осуществлены также на обсерватории Мауна Лоа (Гавайи, США), в месте выполнения Программы радиационных измерений в штате Оклахома, США, и в г. Рэпид Сити, штат южная Дакота, США. Результаты этих исследований в настоящую работу не включены. Такие сравнительные наблюдения планируется проводить и в дальнейшем регулярно (один раз в один или два года).