Введение к работе
. Актуальность работы. Ультрафиолетовая радиащія (УФР) составляет лишь несколько процентов от всего потока солнечного излучения, приходящего на земную поверхность, однако ее роль в формировании природной среды и влияние, оказываемое на кизнедеятельность человека, весьма велики. Известно, что фотохимический и фотобиологический эффект воздействия на органическую среду в значительной степени зависит от длины волны излучения и его дозы и .особенно интенсивен в коротковолновой части УФР. Наиболее опасная область УФР (Л.<2Э0нм) поглощается слоем озона 03, максимальное содержание которого приходится на высоты 20-30км. В последнее время отмечается резкое уменьшение его концентрации над Антарктидой и в некоторых областях высоких широт северного полушария. В связи с этим возникает угроза повышения доз гороїковолновой УФ радиации и появления в ее спектре более коротких длин волн. Облачность в силу своих оптических свойств эдожет существенно уменьшить втот аффект. Однако до настоящего времени исследованию влияния облаков ни зпектральный состав УФ радиации уделялось мало внимания. Этим збусловлена актуальность ' работа, посвященной изучению этой гроблемы.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении зоздействия облачности, обладающей различными оптическими свойствами, на спектральный состав УФ радиации, в оценке потерь іуммарной УФ радиации по данным многолетних измерения, разработке на этой основе метода восстановления оптических характеристик облаков и косвенного метода расчета суммврной УФ >адиашш.
Для достижения поставленной цели решались следупото задачи:
1. Разработка радиационной модели атмосферы в УФ области
спектра. Получение расчетных, спектральных распределений
рассеянной и суммарной УФ радиации при облаках, обладающих
.различными оптическими свойствами.
2. Составление сводного' каталога расчетных и измеренных
спектров, их интерпретация.
-
Оценка различных факторов, влияющих на величину пропуекания суммарной УФ радиации облачностью (0^), и выявление ее связей с оптическими свойствами облаков.
-
Исследование влияния облачности разных типов на суммарную УФ радиацию (*380нм) по данным многолетних измерений, проводимых в Метеорологической Обсерватории (МО) МГУ.
Б. Разработка метода оценки оптических толщин облаков.
Определение оптических толщин облаков различных морфологических
форм для разных сезонов года на основании многолетнего периода
наблюдений. - '
6. Разработка косвенного метода расчета УФ радиации по данным
об облачности и ряду других факторов.
7. Анализ пространственно-временных закономерностей УФР
на территории ETC.
Научная новизна Новыми положениями являются следуицие результаты работы:
- Впервые проведено обобщение накопленных, экспериментальных
данных по спектральному распределении УФ радиации при различных
морфологических формах облаков.
На основании реализации радиационной модели атмосферы рассчитаны спектры УФР для условий протяженной облачности, обладающей различными оптическими свойствами.
Составлен сводный каталог расчетных и измеренных спектров
рассеянной и суммарной УФ радиации при различных типах облаков.
- Разработан метод определения оптических толщин облаков по
данным о пропускании суммарной УФ радиации и альбедо
подстилающей поверхности.
Впервые получены оптические толщины облаков разных морфологических форм для теплого и холодного периода года.
На основания многолетних наблюдений получено пропускание суммарной УФ радиации для различных типов облаков в разные „сезоны года. .
Разработан косвенный метод раочега месячных сумм УФР, обладающий высокой точностью.
С помощью предложенного метода рассмотрены географические закономерности изменения суммарной УФ радиации по широтному и меридиональному профилю для территория ETC.
Практическая ценность работы: Измеренные и
рассчитанные спектры суммарной и рассвяшюй солнечной радиации в УФ и видимом диапазоне спектра могут бить использованы при уточнении различных ГОСТов, СНиПов. Эти данннэ, в частности, необходимы при разработке искусственных источников света - УФ ламп со спектром излучения, Слизким к естественному. Они могут также применяться при разработке рекомендаций по профилактике УФ недостаточности.
Оценки пропускания суммарной УФ радиации различными видами облаков по данным многолетних измерений в теплый и холодный периоды могут быть применены для уточнения медицинских методик дозирования УФР в естественных условиях.
Предлагаемый метод оценки оптических толютн облаков по данным наземных измерений УФ радиации моавт Сыть использован при исследовании оптических свойств протяженной облачности в
-4-других географических районах.
Полученные оценки . оптических толщин различных форм облачности по данным многолетних измерений могут применяться при параметризации радиационных процессов в моделях климата и общей циркуляции атмосферы.
Разработанный косвенный метод расчета суммарной УФ радиации, обладающий высокой точностью, дает возможность оценить ресурсы УФ радиации различных географических регионов.
Методические аспекты работы могут использоваться в исследованиях аналогичного профиля и в учебном процессе кафедры
' метеорологии и климатологии.
і Основные метода и средства решения. Для решения поставленных задач был использован двухпотоковый метод 8-Эддингтона,-позволякодай рассчитать спектральный состав прямой s^, рассеянной D^ и суммарной Q^ радиации при безоблачном небе и в условиях однородного облачного слоя, имеющего различные оптические характеристики. Этот метод позволяет решать задачу с достаточной точностью и с минимальными затратами машинного времени. Выбор параметров, входящих в модель, проводился с учетом последних рекомендаций ВмО и результатов многолетних измерений, проводимы* в МО МГУі
В' качестве экспериментальных данных для исследования спектрального состава УФ радиации при наличии облаков разных морфологических форм были использованы результаты измерений, полученные с помощью спектрометра, разработшшого в МО МГУ и позволяющего измерять солнечную радиацию в ультрафиолетовом и частично в видимом диапазоне длин вола. Использовались экспериментальные данные, полученные в теплый период года в Москва (1379 г.), в Карадагв (1981г.), и при непосредственном
участин автора - в Кисловодске.(1984г.), в Карадаге в (1985г.), на Звенигородской базе КФА (1989г.).
На основании данных ежечасных измерений УФ радиации (AS380HM) и облачности в МО МГУ проведено исследование влияния облаков различных форм на суммарную УФ радиацию за период с 1968 по I989гг., а 'также разработан косвенный метод расчета средних суточных сумм суммарной УФ радиации на основании данных измерений за 1980-1989гг. Предлагаемый косвенный метод расчета был . проварен на независимом материале наблюдений в Москве, не входящем в выборку (1975-1979гг. и 1990г.). Для анализа закономерностей изменения средних суточных сумм УФ радиации по территории ETC использовались данные климатических справочников по 103-м пунктам для января и июля.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на 33 семинаре I Региональной группы СПКОР (Советская программа климатологии облачности и радиации) в 1989 г. в Баку, на 38 межведомственном семинаре по радиационному теплообмену в 1990 году в Ленинграде, а такае на 40 и 41 семинарах по радиационному теплообмену, проходивших в Москве в апреле 1991 г. и в январе 1992 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано' 7 печатных работ. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и об'єм диссертационной работы. Диссертация состоит из б глав, введения, заключения, списка литературы и приложения. Она изложена на 181 странице, включает в себя 49 рисунков и 27 таблиц. Список литературы насчитывает 141 наименование , из них 16-зарубеккых авторов.
