Антропогенный аэрозоль над морями Северного Ледовитого океана

• Автор: Виноградова, Анна Александровна
• Шифр специальности: 25.00.28
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 218 с. : ил.

ГЛАВА 1. АТМОСФЕРА - ОДИН ИЗ КАНАЛОВ ПОСТУПЛЕНИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВЕЩЕСТВА В АРКТИКУ (ПО ЛИТЕРАТУРНЫМ ДАННЫМ)
1.1. Перенос воздушных масс и примесей в северной полярной области в разные сезоны года

1.1.1. метеорологические характеристики арктической атмосферы

1.1.2. синоптические процессы и перенос воздушных масс

1.1.3. осаждение аэрозольных примесей на поверхность

1.1.4. возможности дальнего переноса примесей в Арктику

1.2. Микроэлементы в составе арктического аэрозоля (экспериментальные результаты)

1.2.1. химические элементы различной природы

1.2.2. сезонные изменения атмосферных концентраций элементов разной природы

1.2.3. уровень атмосферных концентраций микроэлементов в Арктике и их долговременные изменения

1.2.4. выпадение антропогенных микроэлементов на поверхность в Арктике

1.3. Антропогенная эмиссия микроэлементов в атмосферу
1.4. Воздействие антропогенных микроэлементов на окружающую среду в Арктике
1.5. Выводы из главы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АТМОСФЕРНОГО АЭРОЗОЛЯ В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ (НАШИ ИССЛЕДОВАНИЯ)
2.1. Постановка и методика экспериментов
2.1.1. пункты и периоды наблюдений
2.1.2. методики отбора и анализа аэрозольных проб
2.1.3. подходы к изучению происхождения исследуемого аэрозоля по его элементному составу
2.2. Средние характеристики элементного состава изучаемого аэрозоля
2.2.1. средние концентрации микроэлементов в арктической атмосфере
2.2.2. средние коэффициенты обогащения микроэлементов
2.3. Корреляционный анализ состава аэрозольных проб
2.3.1. корреляции концентраций и коэффициентов обогащения
2.3.2. факторный анализ данных об элементном составе
2.4. Происхождение аэрозоля отдельных проб: результаты синоптического анализа движения воздушных масс
2.4.1. архипелаг Северная Земля
2.4.2. остров Врангеля и станция СП
2.4.3. морские экспедиции
2.5. Происхождение аэрозоля отдельных проб: метод отношений концентраций элементов- трассеров
2.5.1. основная идея метода и его апробация
2.5.2. примененная нами методика сравнения отношений концентраций элементов-трассеров
2.5.3. результаты идентификации регионов- источников антропогенных составляющих отдельных аэрозольных проб
2.6. Выводы из главы
ГЛАВА 3. СРЕДНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В ПРОЦЕССАХ ДАЛЬНЕГО ПЕРЕНОСА ВОЗДУШНЫХ МАСС В РОССИЙСКУЮ АРКТИКУ И ИЗ НЕЕ ЗА ПЕРИОД С 1986 ПО 1995 ГОД
3.1. Постановка задачи и методика анализа траекторий переноса воздушных масс
3.1.1. пункты наблюдений и массивы траекторий
3.1.2. надежность исходной информации и результатов
3.1.3. классификация траекторий для применения к задаче переноса аэрозольных примесей в Арктику
3.2. Средние закономерности в процессах воздухообмена Российской Арктики с окружающими территориями
3.2.1. приход воздуха к пунктам наблюдений
3.2.2. уход воздуха от пунктов наблюдений
3.3. Межгодовая изменчивость в процессах воздухообмена
3.4. Выводы из главы
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННЫЕ ОЦЕНКИ СРЕДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ АРКТИКИ ЗА 10 ЛЕТ С 1986 ПО 1995 ГОД
4.1. Методика оценок средних показателей загрязнения арктической атмосферы при использовании больших массивов траекторий переноса воздушных масс
4.1.1. введение и расчет функции эффективности переноса примеси от источника к пункту наблюдений
4.1.2. параметры и характеристики, необходимые для оценки ФЭП
4.1.3. перераспределение примеси в арктической атмосфере
4.1.4. подход к оценкам средней атмосферной концентрации примеси и ее потока на подстилающую поверхность
4.2. Средние концентрации антропогенных микроэлементов в атмосфере...Российской Арктики
4.2.1. вклады отдельных регионов-источников, наиболее значимые источники загрязнения атмосферы Российской Арктики
4.2.2. средние концентрации микроэлементов в арктическом воздухе
4.3. Очищение арктической атмосферы от антропогенных аэрозольных
4.3.1. сравнение эффективностей трех механизмов очищения
4.3.2. соотношение «вертикального» и «горизонтального» механизмов очищения для всей атмосферы Арктики
4.3.3. баланс антропогенных микроэлементов в атмосфере Арктики
4.4. Средние потоки антропогенных микроэлементов из атмосферы на подстилающую поверхность в Арктике
4.5. Влияние длительности исходных траекторий движения воздушных масс на средние показатели уровня загрязнения арктической атмосферы
4.6. Вклад атмосферы в загрязнение вод морей Российской Арктики
4.7. Выводы из главы
ГЛАВА 5. МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АРКТИЧЕСКОЙ АТМОСФЕРЫ В КОНЦЕ XX ВЕКА
5.1. Современные изменения климата в Северном полушарии и антропогенное загрязнение атмосферы Арктики
5.2. Изменения в процессах воздухообмена
5.3. Изменения вкладов источников антропогенных микроэлементов
5.4. Изменения в процессах очищения арктической атмосферы
5.5. Изменения средних показателей загрязнения в Арктике

Проведение многолетних однотипных наблюдений за элементным составом аэрозоля в Канадской Арктике и на Аляске позволило получить статистически значимые результаты относительно трендов многолетних изменений концентраций микроэлементов различной природы в арктической атмосфере. По данным [Sirois and Barrie, 1999; Barrie, 1996] средняя концентрация сульфатов практически не изменялась в 80-х годах, а затем начала уменьшаться; концентрация йода оставалась постоянной до 1988 г., а затем начала нерегулярно изменяться; концентрация меди, наоборот, росла до 1988 г., а затем уменьшалась. Тренды концентраций алюминия, кальция и магния похожи: без монотонного увеличения или уменьшения они колеблются во времени с небольшой амплитудой и периодом около 7 лет. Качественно так же ведет себя и концентрация цинка, но ее колебания сдвинуты во времени вперед приблизительно на 2 года. Для брома, натрия и хлора по всем данным статистически значимые тренды не были получены.
В работе [Sirois and Barrie, 1999] при исследовании многолетних трендов только зимних (с декабря но март) концентраций антропогенных составляющих было обнаружено их уменьшение в 90-х годах. Некоторые из полученных авторами зависимостей приведены на рис. 1.13. По оценкам авторов, этот эффект связан, с одной стороны, с падением производства в странах бывшего СССР после его распада, а с другой стороны (особенно для свинца), с изменением состава топлив, применяемых на транспорте в странах Европы (см. далее раздел 1.3 и рис. 1.16).
Тренды изменений средних годовых концентраций ряда элементов в атмосфере над Аляской изучались в [Polissar et al., 1998] для временного отрезка с 1986 по 1992 гг. Авторами отмечены отрицательные тренды для концентраций Zn и Си (приблизительно 10 % в год), РЬ (около 30 % в год) и Вг (5 % в год), причем сильное убывание свинца связывается также с заменой топлива на транспорте как в ближайших (локальные источники), так и в более удаленных районах. Изменения концентраций компонент преимущественно природного происхождения (Si, Fe, Ti) очень незначительны и в разные сезоны имеют разные знаки, компенсируя друг друга в среднем за год. Исключением является Na, концентрация которого возрастала со скоростью около 10% в год, что связывается авторами с уменьшением в эти же годы площади ледового покрова в СЛО и соответствующим увеличением площади открытой морской воды, являющейся источником натрия в аэрозоле над Аляской.
Наличие к настоящему времени экспериментальных результатов, представленных на рис. 1.10 и 1.13, а также в табл. 1.6, трудно переоценить, так как они могут рас-