Введение к работе
Актуальность темы.
Атмосферный озон является интерактивным компонентом единой емной климатической системы. Вследствие своей радиационной и этохимичеекой активности озон существенно влияет на ее состояние, яализ изменчивости, связей и долговременных тенденций системы - одна з важнейших фундаментальных научных задач. Актуальность исследования зменчивости атмосферного озона объясняется тем, что состояние ионосферы в значительной степени определяет условия существования ззни на Земле. В настоящее время продукта' человеческой ізнедеятельности стали оказывать реальное влияние на озоносферу. Это жет привести к негативным последствиям для биосферы. Анализ мзнений, происходящих в озоносфере Земли , а также исследование )'ли антропогенного фактора в их происхождении невозможны без знания лественной изменчивости озона, которая часто определяется шестными и повторяющимися в течении длительного времени факторами, іиболее важным среди этих факторов является периодическое изменение [соляции, вызванное обращением Земли вокруг Солнца. Оно вызывает іменчивость годового периода в циркуляции атмосферы и в .содержании ;она. Вторым важным фактором язляется квазидзухлетняя цикличность Ж) экваториального стратосферного ветра, которая является причиной азидвухлетней изменчивости в озоне.
, Исследование изменчивости атмосферного озона проводились на зных базах данных наблюдений за озоном, различающихся как методами мерений, так полнотой и качеством данных. ' Наибольшее количество бот сделано на базе измерений содержания озона в столбе атмосферы общего содержания озона (0С0). Эти работы дэли основу для всех
современных представлений о временной и пространственной изменчивое: озона. Однако 0С0 является интегральной характеристикой атмосферної озона, и его изненчизость отражает суммарный вклад изменений озона і разных Еысотах. Амплитудные и фазовые соотношения изменений озо: на разных высотах могут быть таковы, что анализ с использован?* данных 0С0 будет затруднен. Поэтому анализ тенденций и изменчивое атмосферного озона ,- а таюке исследование атмосферных процессоз использованием озона как трассера должно опираться, по-возможност; на данные о вертикальном распределении озона (ВРО) в атмосфер Диссертация поезящена исследованию двух важнейших . компоне изменчивости ВРО - годовой и квазидвухлетней на базе созданного бан данных балонного зондирования озона.
Цель работы.
1. Построение эмпирических моделей ВРО в тропосфере
стратосфере, которые отражали бы внутригодовую и мєжгодої
изменчивость озона.
-
Анализ шротно-высотной структуры характеристик годової хода в вертикальном распределении озона, выделение в н особенностей внутригодовой изменчивости, _ присущих определенш регионам, широтным зонам и отдельным слоям атмосферы ] по-возможности, более подробный анализ этих особенностей и стоящ за ними механизмов.
-
Анализ вертикальной структуры характеристик внутригодоэ изменчивости в полярных областях.
-
Получение оценок потока озона через тропопаузу.
-
Выделение, оценка амплитуд, исследование высотной, широт: и сезонной зависимостей, а также региональных особенное
кзззидвухлеткєй изменчивости БРО.
Научная новизна.
-
Эмпирические модели ВРО построены на оснозании обработки данных примерно 13000 подъемов озонозондов. Продолжительность измерений ВРО на ряде станций достигает 25 лет. Используются данные озонного зондирования до 1992 года включительно. Объем измерительного материала значительно превышает -ранее используемые для аналогичных задач объемы озонного зондирования, что существенно увеличивает достоверность результатов исследования внутригодовой и особенно квазидвухлетней изменчивости ВРО.
-
Анализ изменчивости ВРО проведен совместно с анализом вертикальных распределений температуры и ветра, а также высоты тропопаузы. Это позволило исследовать эволюцию озона в более общей картине атмосферной изменчивости, выявить атмосферные процессы влияющие на озон и конкретизировать механизмы озонной изменчивости -вертикальные движения в атмосфере, горизонтальную адвекцию воздуха.
3. Впервые по данным озонного зондирования проведен
сравнительный анализ внутригодовой изменчивости озона в северной и
южной полярных областях. Выявлены эффекты и проанализирована
Еысотно-временная динамика внезапных зимних стратосферных потеплений
в Арктике и озонной "дыры" в Антарктике, Выявлена обособленная
внутригодсБая эволюция озона в приземном слое в Арктике, определены
вертикальный и горизонтальный масштабы весенней аномалии.
4. Выявлена КДЦ в содержании озона и в температуре в
атмосферных слоях на разных высотах. Впервые зо внетропических
широтах' северного полушария выявлена, КДЦ з вертикальных
распределениях зональной и меридиональной компонент ветра. Получены
оцзу_-;іі средних амплитуд КДЦ содержания озспа. Эмпирически установлен; фззозкэ соотношения мезду кваэидзухлетяими варивциями озона і температуры во внэтропических широтах северного полушария.
-
Впзрвые выявлена сезонная зависимость Бффектов КДЦ і вертикальных распределениях озона, температуры, зональной і меридиональной компонент ветра, показаны существенные региональные различия сезонно-зависимых эффектоз КДЦ в ЕРО.
-
Впеэзыэ выявлена высотная зависимость КДЦ в ВРО в< внетропических широтах обоих полушарий.
-
Предложен новый метод оценки тропосферно-стратосферногс обмена озоном в зимне-весенний период с использованием данных ос изменчивости БРО. Получены оценки потоков озона через тропопаузу да внетропических широт северного полушария в целом, а такав для Арктига
. и Антарктики. Получены оценки разрушения озона в тропосфере над южно полюсом в связи со стратосферной озонной "дырой".
На защиту выносятся:
1. Особенности внутригодовой изменчивости озона в вертикальном
распределении озона в зависимости от широты и для отдельных регионов.
. 2. Оценки амплитуд и фаз КДЦ в содержании озона в слоях не
разных высотах и в различных широтных поясах. Высотная зависимості
КДЦ в BPCL Сезонная зависимость КДЦ в ВРО..
3. Полученные оценки стратосферно-тропосферного обмена озоном.
Практическая ценность работы.
В ходе выполнения работы был создан банк данных озонногс зондирования мировой озонометрической сети. На этом * материале возможно проведение большого крута научных исследований. Эмпирические
эдели 3F0 могут быть использованы для тестирования фотохимических >делей, для калибровки спутниковых измерений, а такке в задачах смосферной оптики. Результаты по внутригодовой и казидвухлетней зменчивости бРО могут быть использованы в моделях общей циркуляции плосферы и необходимы при исследовании долговременной изменчивости юна.
Достоверность выводов обеспечивается оценками статистической здежности для полученных результатов.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены на международных симпозиумах ) исследованию средней атмосферы в Душанбе, (1989 г.), по климату звершх широт в Тромсе (Норвегия, 1990 г.), по химии тропосферы «арктического региона в Боулдере (США, 1991 г.), по атмосферному зону в Шарлотсвиле (США, 1992 г.), на международном рабочем звещанш по электродинамике и составу мезосферы в Нижнем-Новгороде, І992 г.), на школе НАТО "Роль стратосферы в изменениях климата" в аркеренне (Фракция, 1992), на XIX Ассамблее европейского зофизического общества в Гренобле (Франция, 1994 г.), а также на зминэрах ИФА РАН
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и шска литературы (145 наименований). Работа содержит 143 страниц зкста, включая 29 рисунков и 5 таблиц.