Исследование изменчивости глобального поля озона на основе метода атмосферного трассера

• Автор: Рублева, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1, ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЗОНА В ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЕ
1.1 Экологическая роль стратосферного озона и проблема деструкции озонового слоя
1.1Л Экологическая роль стратосферного озона
1Л .2 Современные аспекты фотохимического механизма
образования и разрушения озона
1Л .3 Оценки истощения озонового слоя
1Л .4 Вклад химических факторов в деструкцию озоносферы
1.2 Особенности изменчивости глобального поля ОСО
1.2.1 Общие закономерности распределения озона в атмосфере
1.2.1 Межполушарные различия в глобальном поле ОСО
1.2.3 Сезонная изменчивость и убыль озона в полярных широтах
1.2.4 Локальные аномальные области снижения содержания озона
1.3 Влияние геофизических факторов на глобальное поле ОСО
1.3.1 Роль естественных факторов в изменчивости озонового слоя
1.3.2 Динамика озона в земной атмосфере
1.3.3 Циркумполярные вихри и озон
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОЗОНА И МЕТОДИКИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ СПУТНИКОВЫХ ДАННЫХ ОСО
2.1 Методы измерения атмосферного озона
2.2 Аппаратура космического мониторинга поля ОСО (TOMS, OMI)
2.3 Данные спутниковых измерений ОСО
2.4 Метод атмосферного трассера (озона)
2.5 Методика выделения тренда ОСО с помощью
сингулярного спектрального анализа
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛОБАЛЬНОГО ПОЛЯ ОСО
ЗЛ Движение масс озона в системе общей циркуляции атмосферы
3.2 Планетарные геофизические факторы и сезонная изменчивость циркумполярных вихрей
3.3 Связь циркумполярного вихря и Антарктической
озоновой дыры
3.4 Исследование временных рядов ОСО
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
В настоящее время проблему озонового слоя Земли ставят в число наиболее значимых глобальных проблем, связанных с сохранением природной среды. Озоносфера не пропускает солнечное излучение короче 290 нм, при исходной величине которого органическая жизнь в ее современном виде была бы невозможной. Если собрать весь озон в слой при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С, то толщина этого слоя, т.е. общее содержание озона (ОСО), составит около 3 мм или 300 единиц Добсона (е.Д., 1 е.Д.=10'3см).
С экологической точки зрения, наиболее важен стратосферный озон, максимум концентрации которого на разных широтах приходится на высоты 16-25 км (нижняя стратосфера). К сожалению, общее количество озона в атмосфере постепенно уменьшается, в Антарктике образуется обширная озоновая дыра. Неустойчивые молекулы озона в естественных условиях образуются и распадаются под действием различных природных факторов.
В рамках проблемы деградации озонового слоя в качестве основной причины его истощения указывается на фотохимическое разрушение озона антропогенными факторами. В 1973 г. Ш. Роуланд и М. Молина обнаружили, что фреоны (хлорфторуглероды) могут разрушать
стратосферный озон. В 1977 г. был выработан план действий по защите озонового слоя от антропогенного воздействия, а в 1985 г. подписывается текст Венской конвенции об его охране. Этой же цели служат Монреальский протокол 1987 г. и поправки к нему, предусматривающие контроль за озоноразрушающими соединениями, прекращение производства и использования хлорфторуглеродов.
Несмотря на большое количество экспериментальных и теоретических исследований, реальные причины убыли озона до сих пор не установлены. В материалах Всемирной Метеорологической организации отмечается, что в целом прогноз состояния озонового слоя остается неопределенным, существующие химические модели не позволяют точно воспроизвести наблюдаемые вариации ОСО. Приводимые в научной литературе сведения о скорости деструкции стратосферного озона крайне противоречивы.
вариации солнечной активности воздействуют в наибольшей степени на меридиональный перенос стратосферного озона в осенне-зимний период. Установлено, что приток озона в средние широты возрастает в максимуме СА, по сравнению с минимумом. До 30% зимнего увеличения ОСО (в слое до 22 км) в средних широтах южного полушария происходит в максимуме СА. В средних широтах северного полушария во второй половине зимы основная изменчивость количества озона также связана с циклом солнечной активности. Изменения притока стратосферного озона здесь под воздействием СА отражается на годовом ходе ОСО.
Считается, что временные масштабы изменчивости приходящей солнечной радиации определяются наклонением орбиты Земли / относительно плоскости экватора (в настоящее время /=23°27') и эллиптичностью орбиты Земли [2]. В [3, 82] показано, что вследствие эллиптичности орбиты общее количество радиации, достигающее Земли различается: в январе (перигелий орбиты) поток солнечного излучения на 3,5 % больше среднего, а в июле (афелий) — на 3,5 % меньше. Вопрос, как изменяется поле ОСО в данной астрономической ситуации, в достаточной степени не рассматривался. Потенциально увеличение (уменьшение) потока солнечной радиации в атмосфере могут повлиять как на скорости образования и разрушения озона, так и на его перенос вместе с воздушными массами в земной атмосфере.
1.3.2 Динамика озона в земной атмосфере
В настоящее время общепринятым считается, что вариации ОСО тесно связаны с динамикой стратосферы, где на высоте ~ 22-24 км расположен центр тяжести всей массы озона [5, 28, 50]. В этой связи, чрезвычайно важными становятся задачи, связанные с выявлением причинно-следственных связей между пространственным распределением озона и динамикой нижней стратосферы.