Пространственно-временная изменчивость озона в тропосфере (1097845), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ВМосковском регионе в период 1991-2009 гг. тренд приземного озона статистическинезначим. Впервые показано, что положительные и статистически достоверные линейныетренды концентрации приземного озона на восьми различных станциях Германии впериод 1990-2005 гг. в значительной степени связаны с произошедшими изменениямиметеопараметров.Впервые установлено, что в эпизодах, когда отношение смеси приземного озонапревышает предельно допустимое максимальное разовое (80 млрд-1) в его вертикальныхпрофилях над пограничным слоем атмосферы (в интервале высот 2-4 км) наблюдаетсяучасток с аномальным (отрицательным) вертикальным градиентом отношения смесиозона. Число таких профилей не превышает 0.1 % для каждой станции, проводящейрегулярное озонное зондирование.
Такие участки с аномальным вертикальнымраспределением отношения смеси озона наблюдается на территориях с характернымлинейным размером ~500 км.Впервые установлены на основе большого статистического материала озонногозондирования (по 21 станции озонного зондирования с продолжительностью наблюденийв течение не менее 20 лет) статистически достоверные связи аномалий отношения смесиозона на различных высотах в свободной тропосфере с аномалиями температуры на техже высотах и с высотой тропопаузы.Научная и практическая значимостьВ работе решена крупная научная проблема количественного описания основныхзакономерностей пространственно-временной изменчивости отношений смеси озона втропосфере. Определены количественные характеристики сезонного хода отношенийсмеси озона в свободной тропосфере, а также характеристики, связывающие отношениясмеси приземного озона с временами года и суток, метеопараметрами и концентрациямидругих малых газовых составляющих атмосферы.Выявленные основные закономерности изменчивости озона и результаты анализаданных наблюдений указывают на значительную роль метеопараметров в процессах,обуславливающих вариации тропосферного озона.
Показано, что в условиях Московскогорегиона суточный ход отношения смеси приземного озона обусловлен, в первую очередь,суточными ходами метеопараметров: температуры, относительной влажности и скорости6ветра; отношение смеси озона в этих случаях обычно не превышает 40-60 млрд-1. Впервыесоздана регрессионная модель, описывающая временной ход концентраций озона в виделинейнойкомбинациизначенийметеопараметровиконцентрацийпервичныхзагрязнителей атмосферы с коэффициентами, зависящими от времени года. В отдельныепериоды при неблагоприятных для рассеяния загрязняющих веществ метеорологическихусловиях возникают эпизоды с концентрациями озона, превышающими временамипредельно допустимые концентрации (ПДК) озона для населенных мест (согласноСанитарным нормам Минздрава России ПДК составляет 160 мкг м-3, что соответствуетотношению смеси около 80 млрд-1).
Наиболее сильные повышения концентрации озонанаблюдаются при восточных и южных направлениях переноса воздушных масс впограничном слое атмосферы и, особенно, при пожарах окружающих Москву лесов иторфяников. В таких эпизодах определяющую роль в формировании максимальныхсуточных значений озона играет фотохимическая генерация. Эпизоды, как правило,наблюдаются в период с апреля по сентябрь при максимальных дневных температурах 28оС и выше, минимальной дневной относительной влажности 50 % и ниже, а такжескорости приземного ветра не более 2-3 м с-1.Создана база данных концентраций озона и влияющих на него факторов.Установлены параметры сезонного и суточного хода приземного озона для ряда станциймира (всего 136, из них 98 в Европе), что позволило создать нормы для сезонно-суточнойизменчивости распределения приземного озона на территории всей Европы до 40о в.д..Проведена классификация станций наблюдений по параметрам сезонно-суточного хода,что позволило связать закономерности нормального временного хода с географическимположением станции наблюдений.Впервые на территории России обнаружены случаи превышения предельнодопустимых концентраций приземного озона.
Выявлены метеорологические условия,способствующие образованию таких концентраций озона. Показано, что появление такихэпизодов актуально и для других регионов России.Кроме того, разработанная регрессионная модель временного хода концентрацииприземного озона явилась основой для создания статистического метода прогнозамаксимальных суточных концентраций приземного озона на территории Москвы и России(разработан впервые) по данным текущих измерений концентраций озона и первичныхзагрязнителей атмосферы, а также прогнозов метеопараметров. Разработанная иутвержденная ЦМКП Росгидромета методика прогнозирования суточных максимумовконцентрации приземного озона для г. Москвы передана для использования в ГПУ«Мосэкомониторинг».Результаты работы могут быть использованы для построения эмпирическихмоделей, описывающих временной ход приземного озона, для валидации транспортно7фотохимических моделей, для составления справочных материалов по географическомураспределению приземного озона, для оценок роли изменений метеопараметров вдолговременных изменениях приземного озона.На защиту выносятся:1.
Эмпирическая регрессионная модель временного хода концентрации озона,зависящаяотпорядковогоднягода,основныхметеопараметров(температура,относительная влажность, характеристики ветра и др.), а также концентраций первичныхзагрязнителей атмосферы (оксиды азота, моноксид углерода и др.).
Модель положена воснову методики прогнозирования максимальных суточных концентраций приземногоозона, утвержденной Росгидрометом.2. Параметры периодической (сезонной и суточной) изменчивости концентрацииприземного озона на большом количестве станций (более 120) в различных регионахмира. Установлено, что в сезонном ходе озона имеются два максимума, вклады которых вразличных регионах и в различные годы наблюдений проявляются в различной степени.Весенний максимум связан с динамическим фактором, а летний – с фотохимическойгенерацией озона.
Установлено, что: 1) в суточном ходе озона на равнинных станцияхамплитуда первой гармоники сравнима со средним значением и значительно превышаетамплидуды высших гармоник; 2) на высокогорных станциях (расположенных на высотеболее 1 км над у.м.) внутрисуточная изменчивость невелика и в значительной степениопределяется горно-долинной циркуляцией.3. Параметры пространственного распределения концентрации приземного озона всельской местности Европы. Показано, что характерный масштаб неоднородностей полейприземного озона близок к синоптическому и составляет около 500 км. Среднее времяжизни аномалий приземного озона близко к времени синоптического цикла.
Рассчитанылиматические нормы географического распределения концентрации приземного озона вЕвропе для каждого дня года и времени суток.4. Высотная зависимость параметров сезонного хода отношения смеси озона иопределение областей монотонности вертикальной изменчивости отношения смеси озонав тропосфере. По данным 15 станций озонного зондирования, проводящим регулярныенаблюдения в течение не менее 20 лет (более 15000 профилей), уточнена отмеченная А.Х.Хргианом для четырех станций умеренных широт закономерность, согласно которой всвободной тропосфере средние многолетние отношения смеси озона на всех станцияхозонного зондирования всегда монотонно вырастают от земной поверхности от 35-60млрд-1 на верхней границе пограничного слоя до 80-130 млрд-1 в районе тропопаузы.Вертикальный градиент отношения смеси озона в высотном диапазоне от верхнейграницы пограничного слоя до высоты примерно 1 км под высотой тропопаузы примерно8постоянен и составляет около 5 млрд-1 на 1 км.
Установлено, что в свободной тропосферена всех высотах сроки наступления сезонных максимумов и минимумов отношения смесиозона практически совпадают. Везде, кроме антарктического региона (где сезонный ходсодержания озона в значительной мере определяется весенней Антарктической озоновойаномалией), максимум отношения смеси озона в верхней тропосфере наблюдается в концезимы-начале весны.
В пограничном слое атмосферы умеренных широт кроме весеннегосезонного максимума отношения смеси озона, как правило, появляется летний,обусловленный фотохимическим образованием озона; оба максимума часто сливаются водин - летний. В редких случаях наблюдения смоговых эпизодов (наблюдаются не накаждой станции; там, где они наблюдаются, число таких случаев не превышает 0.1 %) надпограничным слоем атмосферы имеется сравнительно узкая область высот (около 1 км),где вертикальное распределение отношения смеси озона аномально: отношение смесиуменьшается с ростом высоты.5. Результаты исследований долговременных изменений отношения смеси озона вприземном слое и свободной тропосфере.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
