Пространственно-временная изменчивость озона в тропосфере

• Автор: Звягинцев, Анатолий Михайлович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 238 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
Глава 1. НАБЛЮДЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ОЗОНА В ТРОПОСФЕРЕ,
АРХИВАЦИЯ ДАННЫХ
1.1. Разработка аппаратуры для измерений концентраций озона в
свободной тропосфере и приземном слое
1.2. Исследования точности измерений концентраций озона
1.3. Наблюдения вертикального распределения озона
1.4. Наблюдения приземной концентрации озона
1.5. Краткие выводы к главе
Глава 2. ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРИЗЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА И
ДРУГИХ СВЯЗАННЫХ С ОЗОНОМ МАЛЫХ ГАЗОВЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ АТМОСФЕРЫ
2.1. Периодичности приземной концентрации озона в Европе
2.2. Сезонно-суточный ход приземного озона во внетропических широтах
2.3. Сезонно-суточный ход приземного озона и других малых газовых
составляющих атмосферы в мегаполисе и сельской местности.
2.4. Краткие выводы к главе
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВРЕМЕННОГО ХОДА КОНЦЕНТРАЦИЙ
ОЗОНА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ
3.1. Статистическая модель временного хода концентраций озона
3.2. Исследование связей концентраций озона с метеопараметрами
3.3. Влияние направлений переноса на сезонный ход концентраций малых
газовых составляющих атмосферы в Европе
3.4. Разработка метода прогнозирования максимальных суточных
концентраций приземного озона
3.5. Краткие выводы к главе
Глава 4. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЗЕМНОЙ
КОНЦЕНТРАЦИИ ОЗОНА В ЕВРОПЕ
4.1. Статистические связи между временными ходами приземного озона
на различных станциях
4.2. Пространственное распределение концентраций приземного озона в
Европе по данным станций ЕМЕР
4.3. Краткие выводы к главе
Глава 5. ВЕРТИКАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЗОНА В ТРОПОСФЕРЕ
5.1. Модельные оценки вертикального распределения озона в тропосфере
5.2. Сезонный ход вертикального распределения озона в тропосфере по
данным наблюдений
5.3. Краткие выводы к главе

Глава 6. ЭПИЗОДЫ С АНОМАЛЬНО ВЫСОКИМИ УРОВНЯМИ
ПРИЗЕМНОГО ОЗОНА (ФОТХИМИЧЕСКИЙ СМОГ)
6.1. Возникновение фотохимического смога и вертикальное 146 распределение озона в тропосфере в период смоговых эпизодов
6.2. Аномально высокие уровни приземного озона на территории России и
Украины
6.3. Краткие выводы к главе
Глава 7. ДОЛГОВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОЗОНА В ТРОПОСФЕРЕ,
ЕГО СВЯЗИ С КЛИМАТИЧЕСКИМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ
7.1. Долговременная изменчивость концентраций озона в тропосфере
7.2. Долговременная изменчивость концентраций приземного озона на
наземных станциях ЫОАА, США
7.3. Долговременная изменчивость концентраций приземного озона на
станциях Германии
7.4. Краткие выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ
ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
D - коэффициент обмена Н, z - высота
п3 - счетная концентрация молекул озона Рз - парциальное давление озона г - коэффициент корреляции г3 - отношение смеси озона RH - относительная влажность Т - температура по шкале Цельсия t - время
X- общее содержание озона к - длина волны
о - среднеквадратическое отклонение о2 - дисперсия
ВМО - Всемирная метеорологическая организация ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения ВРО - вертикальное распределение озона ВРТ - вертикальное распределение температуры
ГПУ «Мосэкомониторинг» - Государственное природоохранное учреждение «Мосэкомониторинг» при Правительстве г. Москвы ед.Д. - единица Добсона
ИГКЭ - Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН ИФА РАН - ФГБУН «Институт физики атмосферы» РАН
КДК - кваззидвухлетние колебания зональной скорости переноса в экваториальной стратосфере ЛОС - летучие органические соединения МАРЗ - малогабаритный аэрологический радиозонд МГС, МГСА - малые газовые составляющие атмосферы
МосЦГМС - Московский центр гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды Росгидромета
МПЗ - метеорологический потенциал загрязнения, рассчитывается в Гидрометцентре России НАНУ - Национальная Академия Наук Украины ОСО - общее содержание озона
ПДК - предельно допустимая концентрация; в России устанавливается государственными нормативными документами (ГОСТ, ГН и др.)
ПКО - приземная концентрация озона ПСА - пограничный слой атмосферы
СВАН - спектрально-временной анализ (регрессия на прямоугольные радиоимпульсы с различной длительностью и частотой заполнения)
СКО - среднеквадратическое отклонение (а)
УФ - ультрафиолетовый
УФ-Б - ультрафиолетовое излучение Солнца с длиной волны от 280 до 315 нм ХТМ - химические транспортные модели, описывающие химические трансформации газовых компонентов атмосферы и их перенос

Наблюдательная станция Долгопрудный находится с наветренной стороны от большого города (в Московском регионе преобладают ветры северо-западного и западного направления) и редко попадает под шлейф загрязненного московского воздуха (годовая повторяемость ветров южной и восточной четвертей в Москве составляет менее 25 %, см. рис. 3.3); в значительной степени это же относится и к значительной части северо-восточной части Москвы. Тем не менее, влияние Московского мегаполиса на уровни приземного озона на станции Долгопрудный, проявляется в превышении «выходных» приземных концентраций озона над «будничными». Различие наблюдаемых приземных концентраций озона в рабочие и выходные дни в различные сезоны и различное время суток проиллюстрировано в таблице 2.3 [66]. Видно, что наименьшее влияние мегаполиса сказывается, как и следовало ожидать, в ночное время, а наибольшее - в середине дня. Среди сезонов наибольшее влияние наблюдается в летний период, а именно, в течение всего времени суток значения воскресные значения приземных концентраций озона превосходят будничные в среднем примерно на 7 %. Эти данные соответствуют заключениям по наблюдениям сети Росгидромета за основными загрязнителями (СО, N0* и др.), что летом в воскресные дни, когда значительная часть жителей покидает с автомобилями пределы территории города и интенсивность работы грузового транспорта невысока, атмосфера внутри Москвы и ее ближайших окрестностях наиболее чистая.
Таблица 2.3. Отношение средних за 1998-2002 гг. приземных концентраций озона в рабочие дни (вторник-четверг) к средним приземных концентраций озона по выходным (суббота и воскресенье) в различные сезоны и различное время суток [66].
Время суток, ч Зима Весна Лето Осень Год в целом
3 1.02 1.09 0.94 1.01 1
8 0.98 1.01 0.90 0.97 0
11 0.93 0.97 0.92 0.92 0
14 0.96 0.98 0.94 0.88 0
Отметим несколько особенностей ПКО на станции Долгопрудный по сравнению с соответствующими характеристиками, наблюдаемыми на западно- и среднеевропейских станциях, входящих в систему наблюдений ЕМБР [50]:
1) одна из наименьших величин ПКО среди наблюдаемых в Европе;
2) одна из наибольших долей периодической составляющей в среднегодовой ПКО (отношение 2А/Со ~ 1.4);
3) одна из наибольших степеней автокорреляции ПКО (характеризуемая, например, полушириной автокорреляционной функции).