Особенности изменчивости вертикального распределения аэрозоля в средней атмосфере Камчатки

• Автор: Бычков, Василий Валентинович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: с. Паратунка, Елизовского района, Камчатского края
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Аэрозоли в средней атмосфере
1.1.1 Слой Юнге
1.1.2 Полярные стратосферные облака
1.1.3 Мезосферные облака
1.1.4 Спорадические образования аэрозоля в стратосфере
1.1.5 Спорадические аэрозольные образования в мезосфере
1.2 Ионный состав мезосферы
1.3 Средства наблюдений
1.3.1 Лидарная станция
1.3.2 Программы управления и обработки
1.3.3 Ионосферная станция
1.4 Заключение к главе
Глава 2 Методы обработки лидарных сигналов
2.1 Метод расчета профилей аэрозольного рассеяния
2.2 Измерение фонового сигнала
2.3 Метод коррекции лидарных сигналов на
последействие ФЭУ
2.4 Стратосферные наблюдения
2.5 Наблюдения в области мезопаузы
2.6 Основные результаты главы
Глава 3 Лидарные наблюдения появления аэрозоля в
средней атмосфере Камчатки
3.1 Введение
3.2 Сезонные особенности появления аэрозоля в средней
атмосфере Камчатки
3.3 Особенности аэрозольного проявления во время стратосферного потепления
3.3.1 Геофизическая обстановка
3.3.2 Лидарные наблюдения

Глава

Среднестатистический профиль
Основные результаты главы
Геофизическая обстановка в периоды появления аэрозоля в средней атмосфере Камчатки
Оценка возможности конденсации воды в средней атмосфере
Связь появления аэрозольных слоев с понижением температуры
О связи появления аэрозоля с поглощением радиоволн в ионосфере
Связь появления аэрозоля в мезосфере с ростом потока релятивистских электронов с энергией больше 92 кэВ
Основные результаты главы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Статистическое обоснование корреляций
Приложение 2. Профили отношения рассеяния за холодный сезон ноябрь-февраль 2007-2011 г

Введение
Актуальность проблемы
В исследованиях атмосферы всегда уделялось большое внимание аэрозолям, влияющим на ее тепловой режим, динамику, явления атмосферного электричества, оптические свойства атмосферы. Роль аэрозольных частиц в атмосферных процессах важна в первую очередь их взаимодействием с водяным паром, массовое содержание которого на три-четыре порядка больше, чем у аэрозоля и условиями, в которых пары воды находятся в атмосфере. Достаточно измениться внешним условиям и очень быстро может начаться рост аэрозольных частиц за счет перехода воды в жидкое или твердое состояние. Причем этот переход иногда может происходить даже тогда, когда относительная влажность далека от насыщения, и определяться особыми свойствами аэрозольных частиц [1].
Наличие аэрозоля существенно влияет на термический режим атмосферы и земной поверхности. Факт уменьшения солнечной радиации после мощных вулканических извержений отмечался еще в начале прошлого века. Количество приходящей радиации напрямую зависит от наличия аэрозоля в атмосфере, который поглощает и рассеивает коротковолновую часть приходящего солнечного излучения, уменьшая тем самым поступление потока тепла на поверхность Земли.
С другой стороны, аэрозольные слои задерживают значительную часть длинноволнового излучения, направляя его назад на Землю (парниковый эффект).
Аэрозольные частицы могут выступать катализаторами фотохимических реакций, существенно изменять скорости реакций во всей области высот, и таким образом влиять на ионный состав атмосферы. Присутствие аэрозольных частиц в атмосфере тесно связано с явлениями атмосферного электричества. Прилипание легких ионов к аэрозольным частицам уменьшает проводимость атмосферы, сосредоточение на аэрозольных частицах заряда одного знака может приводить к образованию значительных объемных зарядов за счет транспортировки зарядов аэрозольными частицами при их движении в поле тяжести Земли или с конвективными потоками.
Большая часть опубликованных работ по исследованию аэрозоля посвящена тропосфере и нижней стратосфере, а также области мезопаузы, где исследуются

упрощающие процесс выборки необходимых данных и представления их в нужном формате из имеющейся на этих серверах информации.
1.3.3 Ионосферная станция (АИС). Принцип работы ионосферных станций основан на эффекте взаимодействия свободных электронов ионосферной плазмы с электрическим полем электромагнитной волны. Уравнение движения электрона в электрическом поле падающей волны при отсутствии внешнего магнитного поля имеет вид:
med2r/dt2 = -еЕ (1.1)
где щ, - масса электрона, е - его заряд, E=E0exp(ikz-i Ю t) -монохроматическая падающая волна, г - радиус вектор электрона.
Используя выражение для электрического тока в виде:
-eNdr/dt = оЕ, (1.2)
где N - концентрация свободных электронов, о - проводимость плазмы и уравнения Максвелла можно получить известное выражение для показателя преломления монохроматической волны: п2=1-Юо2/Ю2 (1.3),
где 0) о = 2 Я fo = (4 7t Ne2/me)1/2, fo (МГц) = 8.98* 10'3 л/N (см'3) - плазменная частота электронов.
Из выражения (1.3) видно, что для волн с частотой (О < СО о показатель преломления становится мнимым, волны не могут распространяться в плазме и отражаются от границы, на которой наблюдается совпадение плазменной частоты электронов и частоты падающей радиоволны.
Формулы (1.1) - (1.3) получены в предположении отсутствия магнитного поля. При его наличии радиоволна разделяется на эллиптически поляризованные обыкновенную и необыкновенные волны. Коэффициент преломления обыкновенной волны определяется формулой (1.3), коэффициент преломления необыкновенных волн зависит от гирочастоты электронов ан= еН/(тсс). Частоты, на которых коэффициент преломления необыкновенных волн обращается в ноль, определяются как:
Ю х 0.5*(4 СО о + СО ь2 )Ш + Ю h/2 СО z = 0.5*(4g>o2+ ö>h2)m- C0h/2