Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Разрушается озон вследствие реакций Ов + Ьи = Ое + О, О + Ое = 20т. Скорость разрушения озона существенно зависит от температуры: она возрастает с увеличением температуры. Установившееся распределение плотности озона будет наблюдаться тогда, когда наступит равновесие между процессами образования и разрушения озона. Равновесная концентрация озона зависит от температуры: чем ниже температура, тем выше равновесная концентрация озона, и наоборот. Вертикальное распределение озона. Озон образуется, согласно теории, в основном выше 25 км.
В более низкие слои озон поступает вследствие турбулентного перемешиваиия и вертикальных движений. Плотность озона, как показывают наблюдения, мала вблизи земной поверхности и в тропосфере. С увеличением высоты она возрастает и достигает максимума в среднем на высотах 20— 26 км. Выше этого уровня плотность озона убывает и практически обращается в нуль на высоте около 70 км, Типичные кривые вертикального распределения плотности озона по данным измерений с помощью озонозоидов приведены иа рис, 2.4. Максимум плотности озона наблюдается, согласно рис.
2.4, на высотах 23,5, 18,5 и 26 км соответственно 10 октября, 2 апреля и 14 июня. По результатам измерения плотности озона с помощью спектрографа, подъем которого на ракете был осуществлен 1 октября 1958 г. в средних широтах Европейской территории СССР, полу5е 68 Обшне сведення о воадушной оболочке Землн Строеняв атмосФеры Оеншябдь акмя5рь рг 5,5 гп - апрель гкм 60 Рис. 2.4, Вертикальное распределение првведенной толщины озона (мм(км).
Удйт-Сэидс. 1) Ю октября 1948 г., 2) 2 апреля 1948 г., 3) 14 «юпя 1948 г. Подъемы 1 н 2 пронаведепы прн большой высоте Солнца, подъев 3 — во время его вахеда. го О 0,05 0,)0 О, 5 мм/км е ни). 80 сш.00 40 20 0 20 4 чено следующее распределение приведенной толщины озона в слое атмосферы 1 км (Х)) и ее среднего квадратического отклонения (о): ю км . .. . . 0 — 5 5 — 10 !Π†!3 13 †!6 !6 †!8 18 — 20 20 — 2! 21 — 23 23 — 24 Хг мзг/км... 0,0!9 0,041 0,058 0,076 О,!!! О,!56 О,!68 0,175 О,!08 102о ым/кч .. 0,2 0,5 0,3 0,6 0,5 0,7 0,6 0,6 0,7 Согласно приведенным данным, максимум плотности озона наблюдается на высотах 21 — 23 км.
Общее содержание озона в слое 0— 24 км по этим измерениям равно 1,87 мм. По данным подъемов озонозондов в 1966 — 1968 гг. (250 зондирований) над Тальвиллем (Швейцария), получено следующее среднее распределение парцнального давления озона за март (Рзтн) и сентЯбРь (Рз)х): р гПв... 900 600 600 200 100 80 60 50 40 30 20 10 5 рзш мПн 2,26 2,!4 2,!4 6,62 !0,8 !3,3 !6,8 1?,7 !7,3 15,9 12,0 6,4! 3,53 рз )х мПп 2,58 2,29 1,59 2,88 7,44 !О, ! 10,8 12,1 !3,0 12,9 11,0 6,80 В марте максимум рз наблюдался вблизи уровня 50 гПа (или на высоте около 20,6 км), в сентябре — вблизи уровня 35 гПа (илн на высоте около 22,9 км).
Можно выделить примерно четыре типа вертикального распределения озона (по А. Х. Хргиану): 1) тропический — максимум плотности озона расположен достаточно высоко (на высоте г =24 †: 27 км), приведенная толщина сравнительно невелика (Хж26 мм); 2) имереннбьй — высота г =19 —:21 км, Х=3,4 мм; 3) полярный — очень низкое положение максимума рз(гш=- =13 —: 14 км), большая приведенная толщина (Х-4 мм н более); 4) комбинированный — одновременно с максимумом рз на высоте 19 — 21 км наблюдается вторичный максимум на высоте 11— 14 км, иногда превышающий первый, при этом К велико, до 6,6 мм. На рис.
2.5 приведено среднее вертикальное распределение рз в меридиональной плоскости северного полушария для периодов наибольшей (март †апре) и наименьшей (сентябрь †октяб) приведенной толщины слоя озона. Видно, что весной над высокими широтами располагается область больших значений рч (вблизи г -16 км значение р, превышает 14 мПа).
Вторая об- Рис. 2.5. Среднее распределение рз (мПв] по высоте в меридио- ннльной плоскости северного полушария. ласть больших значений рз (более 13 мПа) находится над тропическим поясом. Близкие к этим данным результаты получил болгарский ученый Р. Божков, который по наблюдениям за 1956— 1966 гг. построил вертикальные разрезы поля рз над северным и южным полушариями как в среднем за год, так н за март — апрель и сентябрь †октяб. Годовой и широтиый ход приведенной толщины слоя озона. Большой интерес представляет распределение озона по земному шару и его изменение во времени, Исследования последних десятилетий показали, что приведенная толщина слоя озона испытывает значительные пространственные н временные колебания.
Наиболее полно изучен годовой ход и широтное распределение озона. На рис. 2.6 представлены средние месячные значения приведенной толщины слоя озона в девяти пунктах Советского Союза. Максимальные значения Х на всех широтах наблюдаются весной, минимальные — осенью и зимой; с увеличением широты происходит сдвиг времени наступления максимума на более поздние месяцы. Так, в Абастумани и Алма-Ате максимум наблюдается в феврале, в Воейково (Ленинград) — в марте, иа о. Диксон — в мае. 71 70 об щне сведеннв е воздушной обалечке Земли Строение втмасйзеры Амплитуда годового хода Х тем больше, чем севернее у кт наблюдения. Чисто качественное объясн располоъя пение такого д я к следующему. В высоких широтах содержание нечн " озона осенью и зимой мало вследствие отсутствия притока соечной радиации, под влиянием которой озон образуется.
Полно- лстью озон в полярной области зимой не исчезает, так место мак оо как имеет межд низки р бмен (турбулентный и в виде воздушных те ) у ми и высокими широтами. Весной, как только начичений) Рис. 2.6. Средние лзесячные значения приведенной толщины слоя озона в !958 г. à — Алмл-Атв, 3 — Вледнвасток, 3 — Ленннгред, а— о. Диксон, 5 — «Северный полюс-а 2 ! Д 52 1У У У! УЛ У!!! !Д Х Д! Хд нает поступать в поля н ство озона при иаблю рную область солнечная радиация, колич .
дающихся в это время очень низких темпее. стает (п о есс об ратурах, замедляющих процесс озоноразрушения, бы я, ыстро возраНо затем по ме е вел ( р ц с о разовання озона преобладает над разруш ). ением). чинает убывать. р увеличения температуры содержание озона нИз анализа данных рис. 2.5 уже видно, что значения Х зависят от широты.
За п иве р . рнведеиной толщиной слоя озона проведены а 17 и 18 1966 на людения в июне 1957 — 1964 гг. на ряде г. с ИСЗ «Космос-121» (за двое суток спутник совершил 32 оборота вокруг Земли), Полученные данные осреднены по интервалам широты 5'. В ез л лучены сле ю и данным наземных Х и ледующие значения приведенной толщины слоя озона по ( ) спутниковых (Х,) наблюдений (п ргиану и др.): о о ...
20ю. Хн Х, ыи ... 306 293 1О 5 ю. 0 5 с. 1О !5 20 2,50 2,65 2,55 — 2,6! — 2,73 2,8! 2,84 2,75 2,64 2,59 2,6! 2,58 45 50 55 60 с, 3,4о 3,62 3,70 3,50 3,47 3,56 3,66 3,90 25 30 2,75 2,87 2,62 2,68 35 40 3,2о 3,32 2,85 3,!4 %„н.::: Х, ыы. Приведенные данные показывают, что между н " ' " "' дается удовлетворительная согласованность. Общая закономерность сводится к тому, что с увеличением широты (в обоих полушариях) приведенная толщина слоя озона увеличивается.
Наименьшие значения Х„близкие к 2,60 мм, наблюдаются в области 7 — 23' с. ш. К северу и югу от этой области Хе растет, достигая 3,90 мм на 60' с. ш. и 3,06 мм на 20' ю. ш. При этом вблизи 35' с. ш. происходит наиболее резкое возрастание Х,. Анализ карт приведенной толщины слоя озона за 17 и 18 июня 1966 г. показал, что в умеренных широтах Х, распределено достаточно симметрично относительно полюса. Из данных о приведенной толщине озона, обобщающих наблюдения по всему земному шару за 1957 — 1969 гга следует, что Х велико в высоких широтах северного полушария, особенно между 70 и 75' с.
ш. В зоне 35' с. ш, — 35' ю. ш, приведенная толщина слоя озона сравнительно мала, к югу от этой зоны Х вновь растет и достигает максимума в поясе 50 — 60' ю. ш. Кроме зависимости от широты и времени года, установлена связь между количеством озона и различными метеорологическими величинами и атмосферными явлениями. Так, Добсон впервые обратил внимание на связь содержания озона с типами воздушных масс: для масс арктического происхождения характерны повышенные значения приведенной толщины слоя озона, для масс тропического происхождения — пониженные. Анализ материалов наблюдений последних лет привел к заключению, что в струйных течениях вообще и на их циклонической (более холодной, северной) периферии в особенности количество озона значительно больше, чем вне струйных течений '.
По данным наблюдений на 12 станциях Северной Америки за 1963 — 1965 гг. (846 подъемов озонозондов), иа высотах 10 — 20 км в левой, северной части струйного течения наблюдаются положительные отклонения рз (1,0 — 1,5 мПа) от средних сезонных значений, а в правой, южной — отрицательные (до 2,5 мПа). На других высотах знак отклонения рз один и тот же (чаще положительный) в северной и южной частях струйного течения.
Наиболее отчетливо влияние струи и на распределение рз выражено весной и осенью. Коэффициенты корреляции также отражают наличие связи между содержанием озона и различными метеорологическими величинами. Так, коэффициент корреляции г между Х и температурой на различных уровнях (3, 6 и 9 км) тропосферы достаточно высок по абсолютной величине: в марте — октябре (в Воейково) он соответственно равен — 0,75, — 0,74 н — 0,75. Между Х и температурой стратосферы существует прямая связь (г ) О), однако коэффици' Определение и характеристика струйных течений даны в и.
6 главы 20. Счроенне ечмосбыоы 72 Общне сведеннн о волдумваб оболочке Земле енты корреляции меньше по абсолютной величине, чем в тропосфере. Например, в Воейково в июле — октябре на высотах 12, 15 и 20 км они заключены между 0,3 и 0,6. Достаточно хорошо выражена обратная связь (»~0) между Х и давлением (коэффициенты корреляции в апреле и мае на высотах 12, 15 и 20 км равны соответственно — 0,78, — 0,84 и — 0,79), а также между Х и высотой тропопаузы (»= — 0,79), между Х и толщиной слоя, заключенного между изобарическими поверхностями 500 и 300 гПа (» = — 0,77 в марте — октябре).
Исследована связь Х с так называемым индексом циркуляции а в широтной зоне 40 — 65' с. ш, Последний характеризует скорость зонального (вдоль кругов широты) переноса воздушных масс. Из рассчитанных !05 коэффициентов корреляции между Х и а в 37 случаях он оказался положительным, а в 68 — отрицательным. Наибольшие абсолютные значения» относятся, как правило, к высоким уровням (100 и 50 гПа для южных станций, 200 и 300 гПа для северных).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
