Пространственно-временная динамика атмосферного озона и связанных с ним газовых примесей (1097843), страница 7
Текст из файла (страница 7)
9 показан примермеридиональных структурных функции вдоль изобарической поверхности 50гПа (~20.5 км). Видно их прекрасное соответствие степенному закону вдиапазоне горизонтальных масштабов от 200 до 3300 км. В ряде случаев на37отдельных уровнях степеннойзакон выполняется домасштаба 6600 км. Степеннойпоказатель структурныхфункций зависит от сезона ивысоты и изменяется впределах от 1 до 2. Такиевысокие значения, повидимому, связаны с наличиемзначительныхпространственных градиентовсреднего поля озона.Содержание озона проявляетРис. 9. Меридиональные структурныедовольно отчетливыефункции отношения смеси озона (символы)тенденции изменений ввдоль изобарической поверхности 50 гПа длятрех месяцев в южном и северномполушариях и их аппроксимация степеннойфункцией (прямые).широтном направлении сотносительно малойизменчивостью на малыхмасштабах по сравнению сбольшими масштабами.
Тенденции связаны со структурами широтногораспределения озона большого масштаба, в основном масштаба 3300 км, или30° широты, а иногда масштаба 6600 км, или 60° широты.В Заключении сформулированы основные выводы диссертации.1.Проведены экспедиционные наблюдения содержания озона и NO2 вАнтарктике и в Атлантике и получен уникальный материал о временнóйизменчивости и широтном распределении этих примесей. Собран большойматериал наблюдений содержания NO2 в стратосфере и тропосфере наЗвенигородской научной станции ИФА РАН.2.На основе данных спутниковых, сетевых наземных иозонозондовых измерений ОСО и концентрации озона в тропосфере и38стратосфере исследована пространственная динамика широтно-высотного поляконцентрации озона и широтно-долготная динамика ОСО в годовом ходе.
Поданным спутниковых измерений проанализирована широтно-высотнаядинамика стратосферного содержания метана, закиси азота, азотной кислоты вгодовом ходе. Изучены количественные характеристики и пространственнаядинамика различных фаз годового цикла примесей для наиболее важныхстадий: в режимах роста и уменьшения содержания примеси, в режимахформирования годовых экстремумов.
Получены пространственныераспределения структурных характеристик годового хода примесей –интервалов роста и превышения.3.С использованием данных озонозондовых измерений показано, чтоважнейшим фактором сезонных вариаций концентрации озона в тропосфере всредних и полярных широтах является перенос озона в тропосферу изстратосферы. Этот механизм имеет большее значение в северном полушарии.4.По данным измерений автором концентрации озона в приземномслое атмосферы и ОС NO2 в Антарктике изучены временные вариациисодержания этих примесей в южной полярной области.
Установлено, что однимиз важных механизмов внутрисуточных и межсуточных вариаций приземногоозона на побережье Антарктиды является циркуляция, связанная с режимомстокового ветра. Межсуточные вариации ОС NO2 в Антарктике в весеннийпериод определяются эволюцией стратосферного циркумполярного вихря.5.На основе данных сетевых радиозондовых измерений скоростистратосферного ветра на экваторе и данных озонозондовых измеренийконцентрации озона, температуры, давления, направления и скорости ветра втропосфере и стратосфере средних и полярных широт северного полушариявыполнен всесторонний анализ квазидвухлетних вариаций этих параметров.Обнаружены два режима квазидвухлетней цикличности зональной скоростистратосферного экваториального ветра со средними периодами 2 и 2.5 года.Вариации с этими периодами обнаружены в концентрации озона, температуре,давлении, скорости ветра в стратосфере и тропосфере внетропических широт39северного полушария.
Во всех этих параметрах и в ОСО обнаружены вариациис периодами около 20 и 8.5 месяцев, соответствующими комбинационнымчастотам квазидвухлетних вариаций и годового цикла. Показано, чтоквазидвухлетние вариации озона, температуры, давления, скорости ветра втропосфере и стратосфере внетропических широт северного полушарияобусловлены комбинированным влиянием Эль-Ниньо – Южного колебания,Североатлантического колебания и квазидвухлетней цикличности вэкваториальной стратосфере.6.По данным сетевых и спутниковых измерений и с помощьючисленных моделей выполнено исследование вариаций состава, температуры идинамики средней и верхней атмосферы под воздействием вариаций уровнясолнечной активности.
Обнаружены и проанализированы эффекты воздействия11-летнего цикла солнечной активности на годовой ход стратосферного озона иполучены оценки вклада динамического переноса в 11-летние вариацииконцентрации стратосферного озона во внетропических широтах северного июжного полушарий. Рассчитаны широтно-высотные распределенияамплитудных и фазовых характеристик вариаций температуры и концентрацийпримесей (озон, гидроксил, окись азота, двуокись азота, азотная кислота и др.),вызванных 27-суточными вариациями солнечной радиации, обусловленнымисобственным вращением Солнца. Показано, что термический и химическийотклик атмосферы на 27-суточные вариации солнечной активности имеетперемежающийся и нелинейный характер.7.На основе данных измерений широтных распределений общегосодержания NO2, выполненных с участием автора, выполнен анализособенностей широтного распределения стратосферного содержания NO2 взависимости от сезона.
По данным сетевых измерений содержания NO2 иизмерений с участием автора на Звенигородской станции получены ипроанализированы широтная структура амплитудных и фазовых характеристиксезонных и квази-десятилетних вариаций содержания NO2 в столбестратосферы, а также широтная структура внутрисуточных вариаций и40линейных трендов стратосферного содержания NO2 в зависимости от сезона.Установлено, в частности, что широтное распределение годовых оценоклинейного тренда NO2 во внеполярных широтах примерно антисимметричноотносительно экватора с преобладанием положительных значений тренда вюжном и отрицательных значений в северном полушариях.8.С помощью численного моделирования получены оценкидолговременных изменений термического режима средней атмосферы врезультате выброса в атмосферу парниковых газов и изменений активностивнутренних гравитационных волн.
Показано, что наблюдаемое увеличениеконцентрации углекислого газа, метана, закиси азота, хлор-фтор-углеродов внижней тропосфере приводит к охлаждению слоя верхней мезосферы имезопаузы на несколько градусов за 50 лет в зимнее время (до 5-7 К вовнетропических широтах), в то время как охлаждение в летний сезоннезначительное.
Усиление активности внутренних гравитационных волн можетзначительно (до 2-х раз) увеличить эффект зимнего охлаждения этого слоя.9.По данным спутниковых измерений концентрации стратосферногоозона, сетевых наземных измерений приземной концентрации озона иизмерений содержания NO2 (с участием автора) в приземном слое наЗвенигородской станции выполнен анализ спектральных и структурныхзакономерностей изменчивости примесей. Показано, что временные спектрымощности флуктуаций приземной концентрации озона в диапазоне периодов отнескольких часов до нескольких суток подчиняются степенному закону споказателем, близким к –5/3.
Обнаружено, что спектр вариаций приземногосодержания NO2, вызванных эпизодами загрязнения, в диапазоне периодов отнескольких суток до нескольких месяцев характеризуется значениямистепенного показателя, значительно меньшими по модулю единицы (~ –0.4).Обнаружено, что меридиональные вариации концентрации озона в стратосферев диапазоне горизонтальных масштабов от 200 до 6500 км подчиняются законустатистического самоподобия со степенным показателем структурной функциибольшим единицы, зависящим от высоты и сезона.41Основным итогом диссертационной работы следует считать решениекрупной научной проблемы исследования особенностей и механизмовпространственно-временнóй изменчивости атмосферного озона и связанных сним малых газовых составляющих, в результате которого впервые для большойсовокупности пространственно-временных масштабов получены статистическизначимые закономерности изменений примесей, необходимые длясовершенствования современных представлений о климате средней и верхнейатмосферы.Основные публикации по теме диссертации:1.
Груздев А.Н. Влияние озонного нагревания на динамику планетарных волн// Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1985. Т. 21. № 11.С. 1148-1159.2. Груздев А.Н. О возможности влияния озона на динамику планетарных волн/ В кн.: Атмосферный озон. Труды Y1 Всесоюзного симпозиума.
Л.:Гидрометеоиздат, 1987. С. 266-270.3. Груздев А.Н., Мохов И.И. Диагностика динамики стратосферного озона вгодовом ходе по спутниковым данным // Исследования Земли из космоса.1988. № 2. С. 3-10.4. Арабов А.Я., Груздев А.Н., Гиргждене Р.В., Еланский Н.Ф. Измеренияприземной концентрации озона на антарктической станции Мирный //Известия АН СССР.
Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. № 12.С. 1276-1281.5. Gruzdev A.N., Mokhov I.I. Peculiarities of global dynamics of total ozone inannual course from surface measurements / In: Ozone in the Atmosphere. Eds.R.D. Bojkov and P. Fabian. A.DEEPAK Publishing. 1989.
P. 117-119.6. Груздев А.Н., Мохов И.И. Особенности внутригодовой глобальнойдинамики общего содержания озона // Метеорология и гидрология. 1990.№ 7. С. 36-46.427. Груздев А.Н., Ситнов С.А. Особенности внутригодовой изменчивостиозона в полярных областях по данным озонного зондирования на станцияхРезольют и Амундсен-Скотт // Известия АН СССР. Физика атмосферы иокеана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
