Пространственно-временная изменчивость озона в тропосфере (1097845), страница 3
Текст из файла (страница 3)
На фоне большой естественной изменчивостиприземного озона его линейный тренд в Московском регионе в период 1991-2010 гг. сдоверительной вероятностью Р=0.95 статистически незначим. По данным глобальной сетистанций NOAA США с 1970-х гг. тенденции приземного отношения смеси озонаразнонаправлены как на различных станциях, так и на отдельных станциях в различныепериоды времени.
На ~60 % европейских станциях из 95 тренд статистически значим иположителен, у ~16 % – отрицателен, у остальных – статистически незначим; «пестрота»географического распределения трендов может свидетельствовать об отсутствии единойпричины долговременных изменений отношения смеси озона на этих станциях. На всех 8станциях ФРГ тренды приземной концентрации озона положительны, их величины на 1550 % обусловлены трендами метеопараметров. По данным озонного зондирования,долговременные изменения отношений смеси озона в свободной тропосфере в различныепериоды времени и на различных станциях являются разнонаправленными.Личный вкладЛичный вклад соискателя состоит в постановке решаемых в работе научных задач,получении ряда использованных в работе данных измерений, проведению их анализа ивнедрения полученных результатов в практику мониторинга приземного озона.Все результаты, представленные в диссертации, получены автором самостоятельноилиприегонепосредственномучастии.Авторомосуществленопланированиеэкспериментов, в т.ч.
в экспедициях. Автором выполнено большинство анализоврезультатов измерений и проведены статистистические расчеты. Автором разработаныиспользованные в диссертации статистические модели временного хода концентрации9озона. Автор является инициатором, руководителем и непосредственным участникомразработки отечественного озонозонда, стационарной установки для проведенияизмерений концентрации приземного озона на станции Долгопрудный и переносногосредстваизмеренийконцентрацииозона.Авторомнепосредственновыполненыизмерения вертикального распределения озона с помощью озонозондов собственнойразработки (всего около 50 профилей) и озонозонда типа ЕСС-4а производства США(около 15 профилей).
При активном и непосредственном участии автора разработаны«Методикапрогнозамаксимальныхуровнейприземногоозонавг.Москвезаблаговременностью 48 ч» и «Методика прогнозирования суточных максимумовконцентрации приземного озона», утвержденные на заседании Центральной методическойкомиссии по гидрометеорологическим и гелиогеофизическим прогнозам (ЦМКП)Росгидромета 24 апреля 2007 г.
и 16 мая 2008 г., соответственно. Измеренияконцентрации приземного озона на станции Долгопрудный (с 1991 г. по настоящее время)и в различных районах г. Москвы, представленные в диссертации, выполнены, главнымобразом, автором или под его непосредственным руководством.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы были доложены на заседанияхУчёного совета ЦАО, заседании секции Учёного совета ГМЦ России (2004),Межведомственном научном семинаре «Атмосферный озон» (М., ИФА РАН), заседанияхРусскогогеографическогообщества,Четырехгодичныхсимпозиумахпоозону(Шарлоттенвиль, США, 1992; Л'акила, Италия, 1996; Саппоро, Япония, 2000; о. Кос,Греция, 2004; Трёмсё, Норвегия, 2008), Научной конференции по результатамисследований в области гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Москва,1995), Общем собрании Отделения океанологии, физики атмосферы и географии РАН(Москва, 1995), международной конференции «Шумы в физических системах и1fфлуктуации» (Паланга, 1995); ежегодных Генеральных ассамблеях Европейскогогеофизического общества (Ницца, 1999-2003; Вена, 2004-2006), 24-32-м Апатитскомсеминаре"Физикаавроральныхявлений"(Апатиты,2001-2013),Объединенноммеждународном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (Томск, 2000, 2001),Международном совещании проекта TOR-2 (Tropospheric Ozone Research) (Москва, 2002),Междисциплинарном научном семинаре «Система планета Земля.
(Нетрадиционныевопросы геологии)» (геологический ф-т МГУ, 2003-2013), Всероссийских конференциях«Научные аспекты экологических проблем России» (Москва, 2001, 2006), 3-м10Международномрегиональномисимпозиумеглобальномпоуправлениюмасштабахкачеством(Стамбул,воздуха2005),5-йвгородском,Международнойконференции по качеству воздуха в городах (Валенсия, 2005), Международнойконференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изученияокружающейсреды:ENVIROMIS-2004(Томск,2004),4-йНаучно-практическойконференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2004),Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003), Всероссийскойконференции «Развитие системы мониторинга состава атмосферы (РСМСА)», (Москва,2007); The seventh international conference on urban climate, 29 June - 3 July 2009, Yokohama,Japan; 36th Annual European meeting on atmospheric studies by optical methods, 17-22 August2009 - Kyiv, Ukraine; 2010 AGU Fall Meeting, 13–17 December 2010 - San Francisco, USA;Международных Совещаниях–семинарах «Проблемы мониторинга приземного озона ипути нейтрализации его вредного влияния» (Таруса, 2011 и 2012; Москва, 2013), Рабочейгруппе "Аэрозоли Сибири" (2011 и 2012).Общее число опубликованных статей по теме диссертации в рецензируемыхизданиях, входящих в перечень ВАК, - 41.
Кроме того, начиная с 1997 г., авторомсовместно с сотрудниками ЦАО и Гидрометцентра в журнале «Метеорология игидрология» ежеквартально публикуются обзоры, описывающие содержание приземногоозона в Московском и других регионах Российской Федерации, с кратким анализом –всего более 60.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 254страницах машинописного текста, в том числе 83 рисунка и 21 таблица, в спискецитируемой литературы 318 наименований.Краткое содержание диссертацииВо введении приведено обоснование актуальности работы, сформулированы цель изадачи работы, изложено её краткое содержание, сформулированы защищаемыеположения, обоснована достоверность результатов, описан личный вклад соискателя,приведены сведения о научной новизне и практической значимости работы, а также еёапробации.В первой главе диссертации изложены сведения о собственных разработкахизмерителей концентрации озона, собственных наблюдениях концентраций озона ихарактеристиках накопленного архива данных.11Для проведения наблюдений вертикального распределения озона (ВРО) авторомбыли разработаны два типа озонозондов: электрохимический с концентрационнойячейкой и хемилюминесцентный [1, 4].
Электрохимический озонозонд в основныхэлементах был подобен известному озонозонду конструкции Комхира (типа ЕСС), нополностью состоял из отечественных элементов промышленного или собственногоизготовления.Вкачествеозоночувствительногоэлементаиспользованаэлектрохимическая двухкамерная концентрационная ячейка, выходной токовый сигналкоторой прямо пропорционален концентрации озона в прокачиваемом через ячейкувоздухе.
Для точного определения концентрации озона в воздухе необходимо измеритьлишь величину тока и скорость прокачки побудителем расхода (объем воздуха,прокачиваемый в единицу времени). Постоянная времени такого устройства – около 30 с,погрешность измерений – не более 5 %. В качестве озоночувствительного элементахемилюминесцентного озонозонда впервые использована пленка родаминового красителя(кумарин-47) с галловой кислотой, нанесенная на полимерную воздухопроницаемуюподложку. Выходной сигнал – свет, регистрируемый фотоумножителем.
Постояннаявремени хемилюминесцентного датчика – не более 0.3 с, при соответствующейградуировке погрешность измерений не превышает 20 %. При использовании коррекциина общее содержание озона, измеренное наземной или спутниковой аппаратурой, егопогрешность измерений в стратосфере также не превышает 20 %.Рис. 1 (слева). Результаты одновременных измерений вертикального распределения озона01.08.90 в г.
Рыльске, полученных с помощью озонозондов ECC-5а производства США,OSE-4 производства ГДР и ECH производства ЦАО [1].Рис. 2 (справа). Результаты одновременных измерений вертикального распределенияозона с помощью электрохимического (1) и хемилюминесцентного (2) озонозондов [14].12Основным показателем качества измерений электрохимического озонозондаявляется корректирующий фактор – отношение общего содержания озона, измеренногоназемной или спутниковой аппаратурой и вычисленного по вертикальному профилюозона, измеренному озонозондом. Показано, что по 20 выпускам разработанныхэлектрохимических озонозондов в 1991-1992 величина корректирующего факторасоставила 1.053±0.079 [14], что приближается к корректирующему фактору наиболеесовершенных озонозондов конструкции У.
Комхира ECC-6 и 2Z и лучше, чем уозонозонда типа Брюера-Маста, используемого Германией, Швейцарией и др., а такжеозонозонда OSE-4 производства ГДР. Пример вертикального профиля, измеренного спомощью собственного озонозонда, приведен на рис. 1.
При совместных выпускахэлектрохимического и хемилюминесцентного озонозондов экспериментально былопоказано,чтоприподъеместандартногоаэрологическогобаллонавозможнысущественные погрешности в определении вертикального профиля концентрации озона,вызванныенедостаточнымбыстродействиемобычной скорости подъема баллона 6 м с-1электрохимическогоозонозондапри(рис. 2) [14]. Выполненные исследованияпозволили рекомендовать пару электрохимического и хемилюминесцентного датчиковозона для проведения самолетных измерений концентрации озона: электрохимическийдатчикобеспечиваетточностьизмерений,ахемилюминесцентный–высокоепространственное разрешение [6].
Также выпуски собственных озонозондов позволиливпервые измерить вертикальное распределение озона в Средней Азии и обосноватьпричины аномалий общего содержания озона в этих районах [2].Собственные наблюдения включают в себя наблюдения ВРО, проведенные в 19881992 гг. [1-8, 14], и приземного озона – с февраля 1991 г. по настоящее время [9, 12, 13, 1923]. Большинство наблюдений ВРО были осуществлены с помощью электрохимическихозонозондов собственного изготовления [1-8, 14], также использованы озонозонды типаЕСС производства "Science Pump Corp.", США [1, 4, 5].Проведенные исследования метрологических характеристик измерителей озонапозволили разработать и создать устройство для измерений концентрации приземногоозона на основе датчика, применяемого в электрохимическом озонозонде [9, 12, 13, 23,32].
Общий вес устройства с аккумулятором на 6 ч непрерывной работы составляет 1.0 кг.Общая погрешность измерений концентрации озона с помощью такого устройстваоценена в 8 %, но не менее 5 млрд-1. В связи с тем, что срок непрерывной работыэлектрохимического датчика составляет около 4 ч, в устройстве предусмотрены 3 режимаработы в автоматическом режиме: непрерывный (с регистрацией каждые 30 с), ежечасныеизмерения и измерения через каждые 6 ч. Переключение режимов производится вручную,13результаты измерений высвечиваются на экране и записываются в память устройства,откуда могут быть извлечены в компьютер.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
