Изменения озоносферы в районе Сибири и их климатическое значение

• Автор: Герасимова, Нина Васильевна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 196 с. : ил.

1. Озонометрические наблюдения
1.1. Наземные наблюдения
1.2. Самолетные наблюдения
1.3. Наблюдения за озоносферой из космоса
2. Географические и сезонные особенности распределения озона
2.1. Северное полушарие
2.2. Южное полушарие
2.3. Озон в стратосфере
2.4. Озон в тропосфере
3. Природные и антропогенные факторы изменения озоносферы
3.1. Образование и разрушение озона
3.2. Фреоны и условия их воздействия
3.3. Озонные дыры. Монреальский протокол 1987 г
4. О влиянии озоносферы на климат и биосферу
щ 4.1. Стратосферный озон как антипарниковый газ
4.2. Влияние тропосферного озона 12
4.3. О воздействии ультрафиолетового излучения Солнца на био- 133 сферу
5. О сопряженности эволюции геомагнитного поля, озоносферы и региональных изменений климата
5.1. Особенности структуры и эволюции магнитного поля и озо- 135 носферы
5.2. Восточно-Сибирская магнитная аномалия и ее «западный 153 дрейф»
5.3. О характере изменения термики тропосферы в Северной 160 Америке и в Сибири
Заключение
Список использованных источников
В середине XIX века было открыто и описано новое вещество - газ с сильным характерным запахом, который был назван озоном. Во второй половине XIX века были созданы и получили развитие спектрофотометрические методы исследования.
Изменения в озоносфере Земли, их климатическое значение относятся к наиболее актуальным глобальным проблемам метеорологии. Атмосферный озон, большая часть которого сосредоточена в стратосфере, является поглотителем солнечной радиации и обеспечивает защиту биосферы от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Тропосферный озон участвует в формировании парникового эффекта и негативно влияет на экосистемы и здоровье. Структура озоносферы характеризуется наличием в северном полушарии двух климатических очагов максимальных значений общего содержания озона (ОСО): в Канаде и Восточной Сибири. В Южном полушарии максимальные величины ОСО наблюдаются в секторе Индийского океана, куда с Антарктиды сместился южный магнитный полюс.
Исследование региональных изменений климата в Канадском и Восточно-Сибирском регионах, где зимой формируются основные тропосферные очаги холода, влияющие на локализацию и интенсивность сезонных центров действия атмосферы Сибирского и Канадского антициклонов, несомненно актуально.
В РГГМУ в 70-е годы К.В. Кондратовичем была выдвинута гипотеза о существовании пространственно-временной сопряженности геомагнитного поля, озоносферы и термобарического поля тропосферы. Стратосферный озон рассматривался как антипарниковый газ, задерживающий определенную долю солнечной радиации. Поэтому над очагами максимумов ОСО должны создаваться благоприятные условия формирования тропосферных очагов холода и стационирования барических ложбин, играющих важную роль макросиноптических условиях возникновения и локализации Сибирского антициклона.

В работах К.В. Кондратовича, В.В. Осечкина, С.П. Смышляева и [149,150, 151] показано, что структура геомагнитного поля, с направленными к земле его вертикальными составляющими, фокусирующими потоки ГКЛ на определенный регион, может быть дополнительным фактором диссоциации молекулярного кислорода и образования озона. Основным фактором, как известно, является ультрафиолетовая радиация Солнца, обеспечивающая целый ряд реакций образования и разрушения озона.
По-видимому, некоторое преобладание процессов диссоциации озона в летний период приводит к осеннему минимуму ОСО во внетропических районах. Широко распространенное представление о роли адвекции из тропической зоны, где ОСО минимально, во внетропические регионы, по нашему мнению, нуждается в доказательствах.
Зимняя и летняя атмосферные циркуляции коренным образом отличаются, и наличие климатических максимумов ОСО в одних и тех же регионах не находят объяснения.
Нужны соответствующие исследования, чтобы понять, каким образом адвекция малой примеси порядка 200 молекул озона на миллион молекул воздуха во все сезоны с совершенно различными формами атмосферной циркуляции обеспечивает климатические максимумы ОСО в указанных районах Сибири и Канады.
Целью нашей диссертационной работы является анализ изменений озоносферы по данным наземных, авиационных и спутниковых озонометрических наблюдений XX века в Канадском и Сибирском секторах северного полушария, которые, согласно гипотезе о сопряженности с геомагнитным полем, должны были происходить в XX веке, и их сопоставление с региональными изменениями термического режима.
Для этого было необходимо подготовить банк данных и проанализировать данные озонометрических наблюдений, необходимых для выявления климатически значимых общих и региональных изменений озоносферы и явления озонных «дыр»; провести анализ изменений магнитного поля Земли в

Таблица 2.
Среднее распределение озона над СССР. По данным А. С. Бритаева [58]
Высота (км) Число измерении Плотность озона (мкг/м3) Среднее г3 (в 10‘6)
Средняя Максимальная Минимальная
0-0,5 9 16,4 21 0 0,0137
0,5-1,0 11 26,4 70 12 0,0201
1,0-1,5 23 24,1 38 12 0.0237
Туч 1 О 46 28,3 46 12 0,0271
2,0-2,5 8 31,4 56 18 0 0307
2,5-3;0 5 29,4 35 23 0,0310
3,0-3,5 6 25,5 34 15 0,0313
3,5-4,0 8 30,3 85 17 0,0363
4,0-4,5 7 34,1 85 20 0,0431
4,5-5,0 14 39,0 70 18 0,0487
5,0-5,5 10 35,5 49 18 0.0491
5,5-6,0 5 34,6 48 19 0,0549
6,0-6,5 5 44,4 56 35 0.0670
6,5-7,0 3 48.6 57 42 0,0807
Из анализа таблицы видно, что концентрация озона быстро увеличивается с. приближением к тропопаузе. Как известно, пограничный слой, в котором рост Гз вверх особенно силен (парциальная плотность и парциальное давление убывают с приближением к Земле), заметно толще в тропической зонег В тропосфере годовой ход концентрации озона прослеживается приблизительно до уровня 400 мб. Максимум наблюдается летом, обычно в июле, минимум - зимой, в декабре или январе [59].
Многими учеными рассмотрен вопроса о связи ОСО с воздушными течениями, атмосферными массами и фронтами, а также с метеоэлементами. Было показано, что содержание Оз повышено в областях холодного фронта и окклюзии и понижено в области теплого фронта, также указано на тесную связь ОСО с типом воздушной массы на высоте 11 км [60]. Наблюдения за фронтальной поверхностью, поднимающейся с юго-запада к северо-востоку, подтвердили существование нисходящего движения в тропической субстратосфере и вместе с тем полярный стратосферный воздух попадает в верхнюю
тропосферу с южной стороны фронта. Отмечено, что это нисходящее движе-