Крупномасштабные пространственно-временные вариации озона и УФ радиации (1103337)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛомоносоваФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиКРАМАРОВА НАТАЛЬЯ АЛЕКСЕЕВНАУДК 551.510Крупномасштабныепространственно-временныевариации озона и УФ радиации25.00.29 – физика атмосферы и гидросферыАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква 2007Работа выполнена на кафедре физики атмосферыфизического факультета Московского Государственногоуниверситета им.
М.В. ЛомоносоваНаучный руководитель:кандидат физико-математических наук, доцентГ.И. КузнецовОфициальные оппоненты:Доктор физико-математических наук, профессорИ.К. ЛаринКандидат физико-математических наук, с.н.с.А.М. ЗвягинцевВедущая организация:Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской АкадемииНаукЗащита состоится «13» декабря 2007 г. в « » часов на заседаниидиссертационного совета по геофизике Д 501.001.63 в МосковскомГосударственном университете по адресу: 119992, Москва,Ленинские горы, ГСП -2, физический факультет, аудитория «».С диссертациейфакультета МГУможноознакомитьсявбиблиотекефизическогоАвтореферат разослан «13 » ноября 2007 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.63кандидат физико-математических наук2В.Б. СмирновОбщая характеристика работыВ последнее время большую актуальность приобрели проблемыизменения климата на планете, которые определяются как вариациями итрендами парниковых газов, так и изменениями динамики атмосферы.Озон, являясь естественным трассером динамических процессов встратосфере, в то же время обладает мощным радиационным потенциаломв этой области и сам влияет на стратосферную динамику.
В этой связи,важное значение приобретают задачи, связанные с мониторингомизменений озона и обнаружением причинно-следственных связей междувариациями озона и динамикой.Озон является малой примесью атмосферы, средняя толщинаозонного слоя приведенного к нормальным условиям составляет порядка0,3 см, Но, несмотря на это, он играет важную роль в динамических,радиационных и химических процессах в атмосфере Земли.Озоновый слой является биологическим щитом, защищающимземлю от негативного влияния жесткого УФ излучения.
Практически всяУФ радиация с длиной волны меньше 280 нм (УФ-C область спектра)поглощается озоновым слоем атмосферы и не достигает поверхностиземли. Общее содержание озона, структура его вертикальногораспределения и их изменчивость являются важными факторами,определяющими режим приземной биологически активной УФ-Б радиации(280-315 нм).Озон обладает мощным радиационным потенциалом, как в УФобласти спектра, так и в ИК (полоса 9.6 мкм) и, таким образом, являетсяпарниковым газом.
Кроме того, озон является ключевым газом во многиххимических реакциях, протекающих в различных слоях земной атмосферы.Наблюдаемое в последние десятилетия уменьшение озона в среднихи высоких широтах обоих полушарий в весенний период, привлекаетпристальное внимание многих исследователей. Для осредненного по всемуземному шару общего содержания озона отрицательный тренд по оценкамразличных авторов составляет 2.5% - 3% в десятилетие [Randel et all., Sci.Rev. 1999; Wang et all., J.
Geophys. Res. 2002; Fioletov et all, J. Geophys. Res.,2002; Tung, Yang, J. Atmos. Sci., 1994a]. Наконец, следует отметить широкоизвестную проблему истощения озонового слоя над Антарктикой [WMOReport N 47, 2002].Уменьшение общего содержания озона приводит к росту уровняприземной биологически активной УФ радиации.
По данным работы[Ziemke et all, J. Geophys. Res., 2000] отмечается 3-7% положительныйтренд в десятилетие в зональных значениях УФ облученности,возрастающий от средних широт к высоким.Для надежной оценки трендов озона и для понимания механизмовуправляющих режимом озона, важно оценить вклад естественных3факторов в его крупномасштабную пространственно-временнуюизменчивость. Основными естественными факторами, вносящими вклад вмежгодовую крупномасштабную изменчивость озона, являются солнечнаяактивность (прежде всего 11-ти летний солнечный цикл), процессыглобальной циркуляции (квазидвухлетняя цикличность, явления ЭльНиньо (Ла-Ниньо)), крупные вулканические извержения, напримерПинатубо 1991, Эль-Чичон 1982.К вопросам изменения климата и, как следствие, изменению условийжизни приковано пристальное внимание общества.
В последнее времяобсуждаются возможности активного воздействия на геосферу с цельюкомпенсации негативных последствий потепления [Crutzen P.J., ClimateChange, 2006]. Для надежного прогноза дальнейших сценариев развитияклимата и для оценки последствий любого рода активных антропогенныхвоздействий на геосферу, выходящих за рамки годовой и сезоннойизменчивости, необходимо детально изучить механизмы естественнойизменчивости крупномасштабных, долговременных геофизическихфакторов, проанализировать сложные обратные связи между ними.Актуальность проблемы исследования. В рамках вышеуказанныхпроблем исследование крупномасштабной изменчивости озона, чуткореагирующего на изменения радиационного и термобарического полейатмосферы, безусловно, актуально и имеет не только самостоятельноезначение, но может быть использовано и в задачах анализа и прогнозакрупномасштабных атмосферных процессов.Цельюдиссертационнойработыявляетсякомплексноеэкспериментальное исследование крупномасштабных пространственновременных вариаций полей озона и УФ радиации в различных регионахземли, оценка вклада воздействий ряда естественных факторовдинамического и гелиофизического характера в долговременнуюизменчивость исследуемых величин.В соответствии с поставленной целью были решены следующиезадачи:1.
Проведен сбор и предварительная адаптация данных спутниковыхнаблюдений TOMS и SBUV последней 8-ой версии. Созданыадаптированные к целям работы базы данных озона и УФ облученностиразличного временного и пространственного разрешений.2. Проведено исследование долготно-широтных особенностей сезоннойизменчивости ОСО и УФ эритемной облученности в средних широтахСеверного полушария (30 с.ш. -60 с.ш.).3.
Изучена межгодовая изменчивость полей ОСО и УФ облученности ввысоких широтах Южного полушария (50 ю.ш. -80 ю.ш.) в ноябре –месяце, когда еще наблюдается т. н. «озоновая дыра».44. На основе созданной адаптированной базы данных вертикальныхпрофилей парциального давления озона впервые исследованыкрупномасштабные вариации трехмерного распределения озона втропической области (30 ю.ш.
- 30 с.ш.) и обнаружена связь вариацийозона с воздействием ряда естественных факторов (квазидвухлетний цикл,11-ти летний солнечный цикл, явления Эль-Ниньо (Ла-Ниньо).5. Проведено детальное исследование взаимосвязей вертикальнойструктуры КДЦ колебаний озона с вертикальной структурой зональноговетра в области озонного максимума (10-50 гПа) на экваторе за 15 летнийпериод. Проведена оценка влияния квазидвухлетних вариаций озона навертикальное распределение УФ радиации в нижней стратосфере.6.
Предложена и апробирована регрессионная модель для расчетадолготно-широтных полей среднемесячных значений общего содержанияозона в тропиках, основанная на использовании векторов разложения поЕстественным Ортогональным Функциям (ЕОФ анализа).7. Исследованы крупномасштабные вариации долготно-широтных полейприземной УФ эритемной облученности в тропической области (30 ю.ш. 30 с.ш.).
Обнаружена связь вариаций УФ облученности с воздействиемквазидвухлетнего и 11-ти летнего солнечного циклов.Основные методы и средства решения:1. Для решения поставленных задач на базе спутниковых измеренийTOMS и SBUV созданы адаптированные базы данных озона и УФоблученности для трех регионов:а) область средних широт Северного полушария (30 с.ш. -60 с.ш.),отличающаяся большой сезонной изменчивостью озона и УФ радиации.На основе данных TOMS за 2000 год была создана база данныхежедневных долготно-широтных (20 ш. х 100 д.) полей ОСО и УФэритемной облученности для исследования пространственно-временныхзакономерностей сезонных вариаций озона и УФ радиации.Предварительно ряды данных были нормированы на среднегодовыезначения.б) область южных широт, включая область Антарктиды, (50 ю.ш.
80 ю.ш.), где в последние десятилетия в весенний период наблюдаютсяаномальные изменения озона и УФ радиации (т.н. «озоновая дыра»). Дляисследования крупномасштабных закономерностей межгодовых вариацийозона и УФ радиации была создана база долготно-широтных (20 ш. х 50 д.)полей среднемесячных значений ОСО и УФ эритемной облученности дляноября за 25 лет (1978 - 2002 гг.). Средние многолетние для ноябрязначения ОСО и УФ облученности за 25 лет были удалены из исходныхполей.в) область экваториальных и тропических широт (30 ю.ш.
-30 с.ш.)– основной источник атмосферного озона, в которой сезонная и5пространственная изменчивость озона и УФ облученности, а такжевлияние мелкомасштабной циркуляционной активности менее выражены,чтопозволяетболееточновыделятьвкладывоздействийкрупномасштабных явлений циркуляции атмосферы и солнечнойактивности. Отклики крупномасштабных атмосферных процессов,протекающих в тропическом регионе, обнаруживаются и в вариацияхозона в высоких широтах. Поэтому в настоящей работе большое местоотведено исследованию крупномасштабных вариаций озона и УФрадиации в тропиках. Для этих исследований создано несколькоспециализированных баз данных, в числе которых: две базы данных долготно-широтных полей (20ш.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
