Крупномасштабные пространственно-временные вариации озона и УФ радиации (1103337), страница 2
Текст из файла (страница 2)
х 400д.)среднемесячных значений общего содержания озона за 25 летнийпериод (январь 1979 - декабрь 2003 г.г.) по данным TOMS и SBUV; база данных среднемесячных долготно-широтных полей (20 ш. х 400 д.)эритемной облученности за период ноябрь 1978-июль 2003 гг. поданным TOMS. адаптированная база среднемесячных значений парциального давленияозона на 15 высотных уровнях на регулярной долготно-широтной сетке(20 ш. х 400 д.) за 25 летний период (1979-2003 гг.) по даннымспутниковых измерений SBUV.Предварительно из исходных рядов данных в тропиках был удаленсредний многолетний сезонный ход и линейный тренд.2.
Для анализа пространственно-временных особенностей полей озонаи УФ облученности в работе применяется один из современных методовстатистической обработки полей геофизических параметров - методразложения по Естественным Ортогональным Функциям (ЕОФ), широкоиспользуемый в последнее время в различных геофизических задачах[Дианский, ФАО, 1998; Camp et al. J. Geophys.
Res., 2003].3. Для расчета потоков УФ радиации в экваториальной областииспользовался модифицированный автором радиационный комплекс длярасчета потоковых и яркостных характеристик УФ радиации. В составкомплекса входит несколько радиационных моделей, рассчитывающихрадиационные характеристики различными методами, что даетвозможность внутренней верификации расчетов. Проведена апробациярасчетного комплекса по экспериментальным данным спектральныхпотоков УФ радиации на Кисловодской Высокогорной Научной Станции(КВНС).
Радиационный комплекс использован для уточнения входныхпараметров радиационного блока модели среднесрочного прогноза погодыГидрометцентра России.Научная новизна Впервые, на основе указанного выше комплекса методик и созданныхадаптированных баз данных, исследована пространственно-временнаяструктура изменчивости озона в ключевых поясах озоносферы: средние6широты Северного полушария, высокие широты Южного полушария(период «антарктической озоновой дыры») и в тропической области. Адаптированная база среднемесячных значений парциального давленияозона на 15 высотных уровнях на регулярной долготно-широтной сеткеза 25 летний период (1979-2003 гг.) по данным спутниковых измеренийSBUV была создана впервые.
На ее основе впервые проведеноисследование трехмерных полей озона в тропиках с помощью ЕОФметода. Впервые выявлены характерные пространственные и временныеструктуры в полях аномалий трехмерного распределения озона, тесносвязанные с естественными факторами, такими как 11-ти летнийсолнечный цикл, квазидвухлетняя цикличность, явления Эль-Ниньо(Ла-Ниньо). Впервые выполнено детальное исследование вертикальнойструктуры распределения озона над экватором в слое озонногомаксимума и проанализированы пространственные, фазовые ивременные соотношения между вариациями озона и зонального ветра всоответствующих квазидвухлетних циклах. Обнаруженные оригинальные пространственные, временные и фазовыесоотношения исследуемых полей изменчивости озона с некоторымигео- и гелиофизическими факторами использованы в разработаннойрегрессионной модели для оценки полей среднемесячных значенийсодержания озона в тропиках, основанной на векторах ЕОФразложении и проведена оценка точности прогнозов. Впервые проведен анализ крупномасштабных вариаций долготноширотных полей УФ облученности с помощью ЕОФ метода.Достоверность полученных в работе результатов подтверждается ихсравнением с результатами экспериментов и данными работ другихавторов, в том числе с работами, проведенными ранее на кафедре физикиатмосферы физического факультета МГУ.Научная и практическая значимостьСозданная на основе спутниковых измерений SBUV адаптированнаятрехмерная база данных среднемесячных значений парциального давленияозона в тропиках за 25-ти летний период может быть использована вкачестве справочного материала по вертикальным профилям озона втропиках.Полученные пространственные, временные и фазовые соотношениямежду крупномасштабными вариациями трехмерных полей озона и рядомгео- и гелиофизических факторов в тропиках и разработанная на этойоснове регрессионная модель могут использоваться в прогностическихсхемах для оценки и уточнения межгодовых вариаций и долговременныхтрендов озона.7Основные положения, выносимые на защиту:1.
Результаты исследования долготно-широтной структуры сезоннойизменчивости ОСО и УФ эритемной облученности в средних широтахСеверного полушария.2. Результаты исследования долготно-широтной структуры межгодовойизменчивости полей ОСО и УФ облученности (1978-2002 гг.) в ноябре (впериод «озоновой дыры») в области высоких широт Южного полушария, втом числе обнаруженные пространственные и временные особенности ввариациях ОСО и УФ облученности, тесно связанные с динамическимипроцессами атмосферы (циркумполярный вихрь и его разрушение,квазидвухлетняя цикличность).3.Пространственные,временныеифазовыезакономерностикрупномасштабных вариаций трехмерного распределения озона втропической области (30 ю.ш.
- 30 с.ш.) и их связь с квазидвухлетнимциклом, 11-ти летний циклом солнечной активности и явлениями ЭльНиньо (Ла-Ниньо).4. Разработка и верификация регрессионной модели для оценки долготноширотных полей среднемесячных значений общего содержания озона втропиках, основанная на векторах ЕОФ метода.5.Пространственные,временныеифазовыезакономерностикрупномасштабных вариаций долготно-широтных полей УФ эритемнойоблученности в тропической области (30 ю.ш. - 30 с.ш.), связанные своздействием квазидвухлетнего и 11-ти летнего солнечного циклов.6. Результаты исследования вертикальной структуры квазидвухлетнихколебаний озона в сравнении с вертикальной структурой зонального ветрав области озонного максимума (10-50 гПа) на экваторе за 15 летнийпериод. Обнаруженное постоянство фазы квазидвухлетних колебанийозона по высоте в области озонного максимума (10-50 гПа) и сдвиг ееотносительно квазидвухлетних вариаций зонального ветра.
Оценкавлияния квазидвухлетних вариаций озона на величину УФ радиации вэкваториальной области.Личный вкладВсе представленные в работе результаты получены принепосредственном участии автора.Апробация работыРезультаты представленные в диссертации докладывались на рядеМеждународных и Всероссийских конференций: МеждународномСимпозиуме стран СНГ по Атмосферной Радиации (Санкт-Петербург2004; Санкт-Петербург 2006); Всероссийской школе - конференциимолодых ученых "Состав атмосферы.
Атмосферное электричество.Климатические эффекты" (Москва, 2004; Борок, 2005; Москва, 2006;Нижний Новгород 2007); Научной конференции «Ломоносовские чтения8(секция физики)» (Москва 2005; Москва, 2007); Европейской школеконференции для молодых ученых European Research Course onAtmospheres ERCA (Гренобль, Франция, 2006); Ежегодной АссамблееАмериканского геофизического общества AGU (Балтимор, США, 2006);Второй конференции молодых ученых национальных гидрометслужбгосударств участников СНГ (Москва, 2006); Четвертой открытойВсероссийской конференции «Современные проблемы дистанционногозондирования Земли из космоса» (Москва, 2006); Международномсимпозиуме «Физика атмосферы: наука и образование», (С.Петербург,Петродворец, 2007); Всероссийской конференции “Развитие системымониторинга состава атмосферы” (Москва, 2007).По теме диссертации опубликовано: 3 статьи, в том числе 2 статьив рецензируемых журналах, входящих в список Высшей АттестационнойКомиссии (ВАК); 20 работ в сборниках трудов и тезисов Всероссийских иМеждународных конференций.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав, заключения ибиблиографии.
Объем диссертации составляет 125 страниц, включая 36рисунков и список литературы на 132 наименований.Вовведенииобсуждаетсяактуальностьисследований,сформулированы цели и задачи, обоснована научная новизна ипрактическая ценность работы, кратко излагается содержание диссертациипо главам, приводятся основные положения, выносимые на защиту.Первая глава посвящена обзору современных представлений окрупномасштабных вариациях озона и УФ радиации. Приведенысовременные оценки долговременных трендов озона и УФ радиации.Кратко изложены общие сведения об особенностях сезонных вариацийозона и его вертикального распределения.
Проводится обзор работ поисследованию связи озона с процессами солнечной активности различноговременногомасштаба.Анализируютсяработы,посвященныеисследованию связи между вариациями озона и динамическимипроцессами (циклонами, квазидвухлетней цикличностью, Южнымколебанием, Североатлантическим колебанием). Дано определениепонятия эритемной УФ облученности и приведена методика ее расчета.Приведены литературные данные о воздействие мощных вулканическихизвержений на режим озона и УФ радиации.
Проводится обзорсовременных методов статистического анализа полей озона и УФрадиации, позволяющих выделять и исследовать крупномасштабныевариации озона и УФ радиации.Во второй главе представлено описание баз данных и методовисследования. В первом разделе главы 2 приводится описаниеиспользуемых в работе баз данных TOMS и SBUV по озону и УФэритемной облученности. Проведена большая работа по сбору и9предварительной обработке данных спутниковых наблюдений TOMS,SBUV. В соответствии с поставленной целью диссертационной работы –исследование крупномасштабных пространственно-временных вариацийполей озона и УФ радиации в различных регионах земли - созданыадаптированные к целям работы базы данных общего содержания озона иУФ облученности различного временного и пространственногоразрешения для регионов средних широт Северного полушария (30 с.ш. 60 с.ш.), района высоких широт Южного полушария (50 ю.ш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
