Экспериментальные исследования изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах

Васильев, Виктор Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Экспериментальные исследования изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах
ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальные исследования изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах"

На правах рукописи УДК 551.510

Васильев Виктор Иванович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА В ТРОПИЧЕСКИХ И СРЕДНИХ

ШИРОТАХ

Специальность 25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

0бнинск-2006

Работа выполнена в Государственном учреждении «Научно-производственном объединение «ТАЙФУН» (ГУ «НПО «Тайфун»).

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Перов Станислав Петрович.

Научный консультант: доктор технических наук, доцент Коломиец Сергей Михайлович.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Астафьева Наталья Михайловна.

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Беликов Юрий Евгеньевич.

Ведущая организация -Государственное учреждение Центральная аэрологическая обсерватория (ГУ ЦАО).

Защита состоится «27» декабря 2006 г. в «11» часов на заседании диссертационного совета Д327.008.01 в Государственном учреждении Институте прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ГУ ИПГ им. акад. Е.К. Федорова) по адресу: 129128, Москва, ул. Ростокинская, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ ИПГ им. акад. Е.К. Федорова Автореферат разослан « 25 » ноября 2006 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д327.008.01 кандидат физико-математических наук

От А.Г. Старкова

Актуальность работы

Исследование общего содержания озона (ОСО) в атмосфере Земли в настоящее время является одной из актуальных задач физики атмосферы. Это связано с тем, что наблюдается глобальное уменьшение озона в земной атмосфере. Озоносфера, как часть атмосферы Земли, играет важную роль во многих процессах определяющих глобальный климат, взаимодействие различных атмосферных слоев. ОСО самым тесным образом связано с распределением температуры в стратосфере, барическим полем, ветровым режимом и струйными течениями. Изменение содержания озона в стратосфере может привести к заметным изменениям потоков радиации в атмосфере, в том числе и биологически активной ультрафиолетовой радиации Солнца, а также и к изменению распределения температуры воздуха вплоть до подстилающей поверхности. В свою очередь, это может привести к возможным негативным биологическим и экологическим последствиям.

Общее содержание озона характеризуется хорошей корреляцией с крупномасштабными динамическими процессами в атмосфере. Тропическая зона представляет особый интерес, обусловленный тем фактом, что здесь происходит образование мощных тропических циклонов (ТЦ), которые могут нанести существенный ущерб жизнедеятельности людей. В связи с этим, одной из задач в исследовании озона является выявление возможностей, оценка перспективности использования характеристик изменчивости ОСО для прогнозирования указанных атмосферных процессов.

Анализ данных, выявление новых особенностей в поведении ОСО и их обобщение являются необходимым условием для более полного описания процессов эволюции озонового слоя атмосферы.

К настоящему времени исследованию изменчивости ОСО посвящено огромное количество работ. Однако в подавляющем большинстве случаев анализировались лишь среднедневные значения ОСО. Внутридневная изменчивость ОСО изучена сравнительно мало, особенно в тропической зоне. В то же время, анализ поведения ОСО при малых временах усреднения (единицы минут) может представлять интерес как с точки зрения физики атмосферы, так и точки зрения прогнозирования ряда атмосферных процессов.

Цель работы и направленность исследований

Целью работы являются экспериментальные исследования временной изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах; выявление особенностей этой изменчивости в широком временном интервале - от минут до лет. В связи с этим решались следующие конкретные задачи.

1. Анализ характеристик существующей озонометрической аппаратуры. Разработка и изготовление автоматизированного озонометра для измерения ОСО с высокой частотой (одно измерение в минуту). Разработка методик и программного обеспечения для проведения измерений и обработки полученных результатов. Проведение измерений ОСО в тропических и средних широтах.

2. Исследование внутридневной изменчивости ОСО.

3. Исследование связи вариаций ОСО с барическими образованьями в тропической зоне.

4. Анализ изменчивости среднедневных значений ОСО в тропической-зоне и в средних широтах Европейской части территории России по результатам измерений ОСО в г. Обнинске.

Научная новизна

Впервые проведен детальный анализ внутридневных трендов ОСО. На основании проведенных расчетов получено подробное статистическое описание внутридневной изменчивости ОСО в тропической зоне и в средних широтах. Выявлено существенное различие в повторяемости внутридневных видов тренда средних широт по сравнению с тропической зоной. Определены абсолютные значения скорости изменения озона в течение дня в тропических и средних широтах; экспериментально установлена широтная зависимость внутридневной изменчивости ОСО и скорости его изменения в течение дня.

Впервые обнаружена статистически значимая связь между образованием двух максимумов во временном ходе общего содержания озона и образованием ТЦ.

В средних широтах (г. Обнинск) в летние месяцы и в начале осени темпы уменьшения ОСО превышают среднегодовые значения для этих широт, при этом

положение осеннего минимума ОСО смещается «в сторону лета».

Полученные результаты расширяют наши знания об изменчивости ОСО.

Практическая значимость работы

Результаты диссертационной работы используются на мировых озонных станциях, которые расположены на Кубе и в России (ГУ «НПО «Тайфун», г. Обнинск) при проведении измерений ОСО и обработке полученных результатов; работа выполнялась как часть плановых научно-исследовательских работ.

Выявленный характер изменчивости ОСО в течение дня следует учитывать при проведении градуировок озонометрической и спектральной аппаратуры.

Выявленный характер изменчивости ОСО перед образованием тропического циклона может быть использован в целях прогнозирования их образования. Представленные рекомендации позволят улучшить прогноз образования ТЦ.

Выявленное смещешге положения осеннего минимума ОСО в сторону лета и. возрастание скорости уменьшения ОСО в леший период и в начале осени должны учитываться при составлении прогностических моделей вариаций ОСО и биологически активной ультрафиолетовой радиации (УФ-Б), достигающей поверхности Земли.

Представлено описание автоматизированного озонометра с высокой частотой измерения, методика измерений и обработки результатов.

Один из изготовленных автором приборов был передан Институту метеорологии АН Кубы совместно с методикой проведения и обработки результатов измерений.

Личный вклад соискателя

Автором разработан и изготовлен па базе озонометра М-124 автоматизированный озонометр для измерения ОСО с высокой частотой (одно измерение в минуту).

Представленные научные результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии. В частности, автором проведены систематические

измерения, разработана методика измерений ОСО и обработки полученных результатов, проведен анализ этих результатов.

Защищаемые положения

1. Комплекс аппаратуры позволяющий проводить измерения общего содержания озона с высокой частотой (одно измерение в минуту).

2. Экспериментально установленная широтная зависимость внутридневной изменчивости общего содержания озона и скорости его изменения в течение дня.

В тропических широтах в 29% всех случаев измерений общее содержание озона меняется монотонно в течение дня, в 50% случаев имеет место немонотонное изменение озона; в средних широтах в 50% всех случаев измерений общее содержание озона меняется монотонно в течение дня, в 35% случаев имеет место немонотонное изменение озона.

Средняя скорость изменен^ общего содержания озона в течение дня в тропической зоне в 91% всех случаев измерений заключена в пределах изменения от -3 до +1.5 единиц Добсона в час; в средних широтах (г. Обнинск) в 80% всех случаев измерений - в пределах изменения от -3 до +3 единиц Добсона в час.

3. Статистическая связь между образованием двух максимумов во временном ходе общего содержания озона и образованием тропического циклона.

4. Смещение положения осеннего минимума общего содержания озона «в сторону лета» в средних широтах (г. Обнинск), увеличение темпов уменьшения общего содержания озона в летние месяцы и в начале осени в последней декаде 20-го века, которые превышают среднегодовые значения для этих широт.

Научные публикации и апробация работы

По результатам диссертации опубликованы 43 работы; из них: 4 научные статьи - в ведущих журналах, 6 - в институтском сборнике научных трудов, 19 тезисов докладов - на международных, российских и региональных научных конференциях, 13 статей - в сборниках трудов международных и российских конференций, 1 программа - в АФАП.

Материалы, изложенные в работе, были представлены на III Международном симпозиуме по тропической метеорологии (1985 г., Ялта), на Всесоюзной конференции по атмосферному озону (1988, Суздаль), на V Международном симпозиуме по тропической метеорологии (1991 г., Обнинск), на XVII Quadrennial Ozone Symposium (1992 г., США), на WMO Region VI Conference (1993 г., Болгария), на XVIII Quadrennial Ozone Symposium (1996 г., Италия), на Международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация» (1999 г., Санкт-Петербург), на VI Международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (1999 г., Томск), на European conference on Applications of Meteorology (1999 г., Швеция), на XXV General Assembly EGS (2000 г., Франция), на XIX Quadrennial Ozone Symposium (2000 г., Япония), на Всероссийской конференции «Научные аспекты экологических проблем России» (2001 г., Москва), на Межрегиональной научно-практической конференции «Река Ока - третье тысячелетие» (2001 г., Калуга), на XX Quadrennial Ozone Symposium (2004 г., Греция), на IV Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии (физическая экология)» (2004 г., Москва), на -Всероссийской конференции «С.П. Хромов и синоптическая метеорология» (2004 г., Москва), на Рабочем совещании по экстремальным атмосферным явлениям (2005 г., Москва), на Ш Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (2005 г., Москва).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 186 страниц, включая 37 рисунков и 3 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 179 наименований.

Содержание работы

Во введении обсуждается актуальность и необходимость изучения общего содержания озона и его вариаций, сформулированы цели работы, приводится краткое изложение содержания диссертации.

В первой главе представлен краткий обзор результатов исследований общего содержания озона и приборов для его измерения.

В разделе 1.1 рассматриваются основные физические и химические свойства, фотохимия озона, единицы измерения озона.

В разделе 1.2 кратко рассмотрены вариации общего содержания озона в земной атмосфере.

Раздел 1.3 посвящен приборам для измерения общего содержания озона, которые используются на международной озонной сети, а также приборам, которые были изготовлены в ограниченном количестве.

Во второй главе приведено описание автоматизированного озонометра и исследование озонометров М-124 в тропической зоне.

Раздел 2.1 посвящен подробному описанию автоматизированного озонометра с высокой частотой измерения ОСО (одно измерение в минуту), который был разработан на базе озонометра М-124. Время измерения ОСО - <20 сек. Максимальная частота измерений - одно измерение в минуту. Количество измерений ОСО в течение дня - от 600 и менее. По характерным изменениям записанной информации можно проводить «искусственное» временное совмещение измерений по 1-му и 2-му светофильтрам. Это дает возможность оценить влияние облачности, а при измерении с корабля - влияние качки судна на результаты измерений; а также исключить субъективные ошибки, возникающие при ручном снятии информации с озонометра оператором. При автоматической записи информации стало возможным проводить измерения, начиная с 2-х градусов нахождения Солнца над горизонтом -при условиях, когда относительно быстрое движение Солнца по небосводу не позволяет снимать вручную показания с озонометра из-за постоянного изменения положения стрелки микроамперметра.

Благодаря результатам, которые были получены автоматизированным прибором, стало возможным получить ряд новых данных о временной изменчивости ОСО в тропической зоне. Методика измерений, программы для обработки результатов измерений в дальнейшем были использованы на мировой озонной станции №307, которая находится в г. Обнинске, что позволило провести ряд аналогичных исследований, но уже в средних широтах, где измерения ОСО проводятся спектрофотометром Brewer. Изготовленный автором автоматизированный

озонометр совместно с методикой измерений и программами обработки полученных результатов был передан Институту метеорологии АН Кубы для проведения измерений ОСО на Кубе.

Все озонометры М-124 проходили градуировку в ГТО им. А.И. Воейкова по Российскому эталону - спектрофотометру Добсона. Относительная погрешность единичного измерения ОСО - ~4%. Раз в два года проводится градуировка спектрофотометра Brewer №044 (г. Обнинск) по международному стандарту, передвижному эталону Brewer №017 (the WMO travelling standard Brewer #017), погрешность единичного определения ОСО - —1%. Достоверность полученных результатов подтверждается соблюдением методик проведения измерений и обработки полученных результатов, проведением градуировок в сроки, определенные методикой и рекомендациям! ВМО по градуировке озонометрической аппаратуры.

Раздел 2.2. Одной из важных задач озонометрии является исследование характеристик приборов в месте проведения измерений. Проведенные исследования показали корректность выбранной методики проведения измерений и обработки полученных результатов. Найдено, что приборы М-124 можно использовать для изучения внутридневных вариаций и трендов ОСО. Тренд определялся, как составляющая процесса, период которой (характерный времешюй масштаб составляющей) превышал дайну реализации. Тренд назван «внутридневным трендом» из-за того, что он определялся по результатам измерений, которые были получены в промежутке дневного времени суток, а продолжительность измерений была меньше продолжительности дневного времени суток.

Приведен анализ влияния облачности на результаты измерений, определены облачные коэффициенты ki для тропической зоны, в связи с чем, стало возможным проводить измерения ОСО при любой погоде, исключая осадки. Для определения вида облачности были введены следующие градации: 0-й тип облачности - ясный зенит, 1 - слабые следы облачности, слабая замутненностъ атмосферы, 2 - все виды просвечивающей облачности, которая имеет белый цвет, 3 - все виды облачности, средней по плотности, которая имеет серый цвет, 4 - все виды плотной непросвечивающей облачности по цвету темно-серой («свинцовой»), 5 - слабые осадки (дождь). Для i-того типа облачности облачные коэффициенты имеют следующие значения: ко = 1, к, = 1.025, к2 = 1.060, к3 = 1.105, кд = 1.14, к5 = 1.19.

Облачные коэффициенты для тропической зоны, методика измерений и обработки результатов были предоставлены Институту метеорологии АН Кубы для использования в расчетах при измерении ОСО озонометрами М-124. Один из пунктов измерения ОСО на Кубе в дальнейшем получил статус мировой озонной станции. Таким образом, результаты работы были внедрены на мировых озонных станциях, которые расположены на Кубе и в России.

В третьей главе обсуждаются результаты измерений общего содержания озона в тропических и средних широтах.

В разделе 3.1 рассмотрен характер вариаций ОСО в тропической зоне. Среднедневные значения ОСО в тропической зоне сильно изменчивы день ото дня. Величина ОСО зависит от типа крупномасштабной циркуляции, от проникновения в тропическую зону воздушных масс умеренных и высоких широт. Первые результаты измерений на Кубе в 1984 г., а также измерения ОСО, которые там проводились с 1981 г., показали, что для того, чтобы получить новые данные о временной изменчивости ОСО в тропической зоне, необходимо (1) проводить измерения с более высокой частотой (по сравнению со стандартными измерениями) и (2) применить новые методы в измерении и обработке результатов.

Раздел 3.2. Результаты, полученные в тропической зоне с частотой измерения ОСО один раз в минуту, позволили провести исследования дневной изменчивости ОСО в тропической зоне, а затем, применив туже методику, и в средних широтах, используя результаты измерений ОСО спектрофотометром Brewer в г. Обнинске. Были определены внутридневные тренды и их характеристики.

Для нахождения внутридневных трендов исходные массивы данных аппроксимировались полиномами с расчетом среднеквадратичной погрешности приближения каждого полинома к исходному ряду данных. Коэффициенты полинома определялись по методу наименьших квадратов, степень полинома выбиралась по наилучшему приближению полинома к исходному ряду данных (по наименьшей среднеквадратичной ошибке). Аналитическое выражение для описания внутридневного тренда имеет вид: Xi = Ао + Ait,1 + ... + Anti", где Ао, ..... Ап -коэффициенты полинома, п - степень полинома, п <. 4, i - количество измерений, i <, 600, ti - время измерений. Величина изменения тренда всегда превышала погрешность измерения. Обработка результатов измерений показала, что

внутридневные тренды ОСО по виду их изменчивости лучше всего классифицировать следующим образом:

1. Нулевой тренд. ОСО в течение дня остается постоянным, наблюдаются короткопериодные вариации ОСО относительно среднедневного значения.

2. Монотонный (или квазилинейный) тренд:

а). Тренд с уменьшением ОСО в течение дня;

б). Тренд с увеличением ОСО в течение дня.

В течение дня происходит постоянное уменьшение или увеличение ОСО, т.е. каждое последующее значение ОСО всегда меньше или больше предыдущего.

3. Немонотонный (или параболический) тренд:

а). Тренд с минимумом ОСО в течение дня;

б). Тренд с максимумом ОСО в течение дня.

В первой половине дня наблюдается уменьшение или увеличение ОСО, а во второй - ОСО увеличивается или уменьшается.

Соответствующие данные о повторяемости внутридневных видов тренда приведены в таблице. На рис. 1 показаны результаты измерений ОСО в г. Обнинске 31 марта, 6 апреля, 1 мая 2001 г. и 21 августа 1999 г. Результаты измерений обозначены кружками, внутридневной тренд представлен плавной кривой.

Обнаружено существенное различие в повторяемости внутридневных видов тренда тропической зоны по сравнению со средними широтами. В тропической зоне немонотонный тренд присутствовал в половине случаев всех измерений (50%), монотонный - в 29%. В средних широтах немонотонный тренд присутствовал в 35%, монотонный - в 50%. Кроме этого, в средних широтах по сравнению с тропиками происходит перераспределение повторяемости трендов и внутри немонотонного и монотонного видов тренда.

Результаты измерений ОСО в г. Обнинске и в тропической зоне, сравнение с результатами исследований, проведенными другими авторами, показали, что, в среднем, в 80% всех случаев измерений ОСО в течение дня претерпевает постоянное изменение. Только в 20% ОСО в течение дня остается постоянным, наблюдаются кратковременные его вариации относительно среднедневного значения. Одной из причин внутридневных трендов ОСО может являться перемещение над пунктом

измерения воздушных масс с различным содержанием озона, перестройка крупномасштабной циркуляции, стратосферные волны [1].

Повторяемость внутридневных видов тренда (в процентах)

Монотонный Немонотонный

Тренд Нулевой (квазилинейный) (параболический)

ю меняется убывает возрастает сумма минимум максимум сумма

1984 Гавана 17 41 * 37 36 10 46

1984 Камагуэй 31 16 11 27 33 9 42

1984 Сантьяго -

де-Куба 41 * А 39 16 4 20

1984 (среднее) 30 20 14 34 28 8 36

1987 Гавана 29 19 12 31 28 12 40

1989 Камагуэй 9 17 9 26 61 4 65

1990 НИСП

"Океан" 15 13 12 25 47 13 60

СРЕДНЕЕ

ВТРОПИКАХ 21 17 12 29 41 9 50

Обнинск

1993 19 19 34 53 2 26 28

1994 6 19 42 61 8 25 33

1995 11 15 38 53 7 29 36

1996 17 28 23 51 12 20 32

1997 14 28 24 52 18 16 34

1998 20 21 16 37 24 19 43

1999 15 23 24 47 26 12 38

2000 20 22 24 46 8 26 34

2001 12 20 28 48 9 31 40

СРЕДНЕЕ

В ОБНИНСКЕ 15 22 28 50 12 23 35

*- данные отсутствуют

ОМ01-31.0&01 23399-2106»

в)

Рис. 1. Результаты измерений ОСО в г. Обнинске (кружки), внутридневной тренд (плавная кривая).

В качестве оценки (характеристик) внутридневных видов тренда использована скорость изменения озона в течение дня. Пусть У8 - средняя скорость тренда, У5а -модуль средней скорости тренда, - нормированная средняя скорость тренда, -модуль нормированной средней скорости тренда.

Тогда имеем: У5= 1/п£д Х,!А1,, У5а= 1/п£ |ДА'(|/Д/,, У,=1/п£ ( АХ, 1Х)1М„ (-1 ¡-1 1-1

У1а=1/п^ (|АА',|/Х)/Д/(, где X - среднедневное значение ОСО, АХ, - разность 1-1

последующего и предыдущего значения ОСО, полученная в момент времени и ^ с интервалом А1,, АХ, = Хм -Х,,1 = 1,..., п, п - число измерений АХ,.

Для немонотонного вида тренда суммарная скорость ОСО за день может быть равна нулю или близка к нему, так как в первой половине дня происходит увеличение или уменьшение озона, а во второй - уменьшение или увеличение ОСО (рис. 1а, 16). Поэтому для данного вида скорость тренда определялась до достижения максимума или минимума за первую половину дня измерений.

Короткопериодные вариации общего содержания озона можно характеризовать эффективной амплитудой (ЛеГ). Ас{ = <т /X, где ст - среднеквадратичное отклонение ОСО относительно кривой дневного тренда, измеренное в моменты времени Ъ [1].

Результаты исследования характеристик тренда в средних широтах по результатам измерений ОСО в г. Обнинске за 1996-2001 гг. показывают их отличие от результатов, которые были получены в тропической зоне. В 80% всех измерений в г. Обнинске средние скорости тренда находятся в пределах изменения от -3 до +3 Д.Е./час (в том числе в 15% равны нулю); в тропической зоне 91% всех измерений находится в области изменения от-3 до +1.5 Д.Е./час (в том числе 21% равен нулю); в остальных (оставшихся) случаях превышают по модулю указанные выше величины. Значения модуля нормированных средних скоростей тренда находятся в пределах изменения 51%/час: для Обнинска в 66%, для тропической зоны в 70% всех измерений. Эффективная амплитуда (короткопериодные вариации ОСО) для Обнинска в 89% от общего количества измерений находится в области изменения АеГ< 2%, для тропической зоны 84% всех измерений - в области изменения Ас{< 4%.

В тропической зоне образование максимума во временном ходе ОСО в 77% всех случаев сопровождается появлением ближайшего максимума во временном ходе характеристик тренда с интервалом ± 1 сутки. Локальные максимумы и минимумы средней скорости тренда, практически, всегда находятся в противофазе с максимумами и минимумами эффективной амплитуды.

В тропической зоне максимальные значения У,а наблюдаются в дни, когда происходит перемещение воздушных масс в верхней тропосфере (определяемое по картам барической топографии Н2оо)- При этом возрастают амплитуды короткопериодных колебаний ОСО и наблюдается немонотонный тренд. При меридиональной циркуляции немонотонный вид тренда присутствовал в 61% случаев измерения. В дни с явно выраженной зональной циркуляцией в нижней тропосфере наблюдался, в основном, монотонный тренд. Одной из причин образования такого вида тренда при зональной циркуляции могут быть стратосферные планетарные волны [1]. Подробное выяснение причин изменчивости ОСО в течение дня в разных регионах Земли требует дополнительных исследований.

Полученные результаты об изменчивости ОСО в дневное время позволяют математически описать не только поведение ОСО в течение дня, но и изменчивость

ОСО и в сумерках и в ночное время. Полученную эмпирическую модель изменчивости ОСО в течение суток можно периодически проверять и корректировать, используя для этого результаты измерений спектрофотометром Brewer (Umkehr, по Луне).

Полученные результаты важны для исследования процессов переноса озона из тропической зоны к полюсам; для построения прогностических моделей, параметры которых могут зависеть от ОСО.

Кроме того, нахождение тренда является важным промежуточным этапом обработки этих данных, в частности, при оценке корреляционных функций и спектральных плотностей. А деление временных рядов на составляющие различного временного масштаба является удобным средством анализа физических механизмов, ответственных за формирование этих рядов.

Раздел 3.3 посвящен исследованию изменчивости ОСО в период предшествующий образованию "Щ. В результате анализа измерений ОСО тропической зоны впервые было обнаружено, что перед образованием- ТЦ во временном ходе ОСО появляются два локальных максимума, разделенные между собой достаточно глубоким минимумом. Для анализа использовались результаты измерений ОСО, полученные в четырех тропических экспедициях с 1984 по 1990 гг. Включая все пункты наблюдений, двойное возмущение в поле ОСО наблюдалось в 100% всех случаев измерений ОСО в период предшествующий образованию ТЦ. Максимумы озона регистрировались озонометрами в пункте наблюдения на расстоянии от места преобразования тропической депрессии (ТД) в ТЦ от 2500 км и менее. Даются рекомендации по проведению измерений ОСО, по выявлению локальных максимумов во временном ходе ОСО. Первый максимум ОСО появлялся за 4-8 суток, второй - за 1-3 суток до превращения ТД в ТЦ. Среднее время появления первого максимума - б суток, второго - 2 суток. Время образования максимумов ОСО зависит от расположения пункта наблюдения относительно места образования ТЦ. Обнаружена связь между образованием максимумов во временном ходе ОСО и частотой (периодичностью, временной последовательностью) образования ТЦ. При образовании двух ТЦ в один и тот же день, а также с временной последовательностью от 2 и менее суток два максимума наблюдаются перед образованием первого ТЦ. При образовании ТЦ через 5-7 и более суток после образования предыдущего ТЦ,

независимо существует он или нет, во временном ходе ОСО перед образованием каждого ТЦ происходит появление двух максимумов ОСО.

Следует отметить, что промежуток времени от 3 до 5-7 суток между последовательным образованием ТЦ требует дальнейшего исследования. Возможно, что в данном временном интервале между последовательным образованием ТЦ будет появляться только один максимум во временном ходе ОСО.

Образование максимумов ОСО в период перед образованием ТЦ связано (вероятно) с вторжением из умеренных широт холодного воздуха, который имеет более высокое содержание озона, чем тропический. Холодное вторжение в верхней тропосфере и нижней стратосфере способствует тропическому циклогенезу [2,3]. Но не всегда при холодном вторжение возможно образование ТД. Зарождение ТЦ является процессом сложного взаимодействия атмосферы тропических и умеренных широт. Прогноз образования, эволюции и перемещения ТЦ является сложной и пока еще не решенной задачей. Эти проблемы являются приоритетными для программ, развивающихся под эгидой Всемирной Климатической программы. Исследования, проведенные автором, возможно, позволят в какой-то мере продвинутся вперед в решении этой проблемы.

Для более качественного прогнозирования образования ТЦ, то есть для выявления двух максимумов во временном ходе ОСО необходимо находить внутридневной тренд озона и определять его характеристики, так как результаты измерений в тропической зоне показали, что в —80% всех случаев измерений происходит постоянное изменение ОСО в течение дня. Кроме того, продолжительность измерений ОСО необходимо увеличить, поскольку, чем продолжительнее измерения, тем лучше будут выявлены максимумы во временном ходе ОСО.

Как выяснилось из проведенных исследований, образование максимума во временном ходе ОСО в 77% всех случаев измерений в тропической зоне сопровождается появлением максимума (интервал ± сутки) во временном ходе характеристик тренда. В связи с этим, использование особенностей изменчивости характеристик тренда может позволить улучшить прогноз образования ТЦ.

Представление результатов измерений ОСО в виде случайных изменений ДХ, когда из исходного ряда среднедневных значений ОСО вычитается тренд и

периодические составляющие, дает более наглядное представление об образующихся пиках ОСО, чем временной ход среднедневных значений.

Полученные результаты позволяют выдвинуть гипотезу о том, что и в более высоких широтах, чем тропические в период перед образованием антициклона и циклона возможно формирование двух максимумов или минимумов (возможно в разных сочетаниях) во временном ходе ОСО.

Раздел 3.4. Для поиска периодических составляющих в среднедневных рядах ОСО и характеристик внутридневного тренда для тропической зоны проводился спектральный анализ. Исследования показывают, что данные ряды представляют собой суперпозицию регулярных и случайных вариаций.

В результате анализа были выявлены в рядах среднедневных значений ОСО периодические составляющие, которые присутствовали во всех пунктах измерения, с периодом 2.4-3.8, 4-5, 9-10, 17-18,25-30 суток. Кроме того, в рядах ОСО наблюдались составляющие с периодом 6-8, 11-16, 19-20 суток, которые фиксировались не во всех пунктах или-в разные годы.

В разделе 3.5. приведена предварительная оценка трендов (многолетней изменчивости) ОСО над центральным регионом Европейской части территории России по результатам измерений в Обнинске. За период с 1991 по 2000 гг. при среднем за все время измерений значении ОСО 330 Д.Е. линейный тренд озона составил —5.4% за декаду. Исследование линейных трендов по другим периодам выборки показало, что значения трендов всегда отрицательные. То есть, в последнем десятилетии XX века в средней полосе России прослеживается явная тенденция уменьшения ОСО. Актуальным становится вопрос о поведении озона в летний период, когда наблюдаются максимальные значения УФ-Б радиации, достигающие поверхности Земли. Расчеты показали, что в июне среднемесячное значение ОСО в течение 90-х годов уменьшилось на 7.3%, а в июле, августе и сентябре спад составил, соответственно, 5.2, 8.0, 8.7% в пересчете на декаду. Данные результаты означают, что происходит возрастание скорости уменьшения озона в летний период и в начале осени, причем темпы этого процесса заметно превышают среднегодовые и среднемировые значения для этих широт.

Анализ годового хода ОСО за многолетний период позволил обнаружить заметное расхождение в образовании осеннего минимума от года к году. Результаты

измерений показывают смещение положения осеннего минимума в сторону лета. При использовании всех результатов измерений ОСО смещение составляет 2.7 дня за декаду. Если же использовать результаты измерений за июль-ноябрь, то смещение составляет 3.2 дня в год, т.е. порядка месяца за декаду. Возможно, за счет смещения осеннего минимума в сторону лета и происходит более быстрое уменьшение ОСО в летний период.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Разработан и внедрен в практику научных исследований новый автоматизированный озонометр для продолжительных измерений ОСО с высокой частотой измерений (одно измерение в минуту) и усовершенствованная методика измерений. На основе этого прибора впервые проведены продолжительные дневные измерения ОСО в тропической зоне с частотой одно измерение в минуту.

2. Разработаны критерии оценки видов тренда, их математическое описание, предложена классификация трендов. На основе предложенных критериев получены количественные данные о повторяемости трендов. Определены требования к продолжительности и частоте измерений для нахождения внутридневных трендов ОСО, даны рекомендации по нахождению и определению внутридневных видов тренда.

Установлено, что внутридневные тренды (дневная изменчивость) ОСО тропической зоны и средних широт классифицируется тремя видами: нулевым, монотонным (или квазилинейным) с уменьшением или увеличением ОСО в течение дня, немонотонным (или параболическим) с минимумом или максимумом ОСО в течение дня.

Впервые выявлено существенное различие в повторяемости внутридневных видов тренда тропической зоны по сравнению со средними широтами. В тропической зоне немонотонный тренд присутствовал в половине случаев всех измерений (50%), монотошгый - в 29%. В средних широтах немонотонный тренд присутствовал в 35%, монотонный - в 50%. Кроме этого, в средних широтах по сравнению с тропиками происходит перераспределение повторяемости трендов и внутри немонотонного и монотонного видов тренда.

Впервые установлено, что для тропической зоны и средних широт, в среднем, только в 20% всех случаев измерений, ОСО в течение дня не меняется, наблюдаются

короткопериодные вариации ОСО относительно его среднедневного значения, а в 80% ОСО в течение дня претерпевает постоянное изменение.

3. Получены количественные оценки изменения амплитуд и скоростей тренда ОСО в течение дня. В 91% всех измерений в тропической зоне скорость изменения ОСО в течение дня находится в пределах изменения от -3 до +1.5 единиц Добсона в час; в 80% всех измерений в средних широтах (г. Обнинск) скорость изменения ОСО в течение дня находится в пределах изменения от -3 до +3 единиц Добсона в час. В оставшихся случаях средняя скорость изменения ОСО превышает по модулю скорость, указанную выше.

В тропической зоне в 84% всех случаев измерений эффективная амплитуда АеГ (амплитуда короткопериодных колебаний ОСО) расположена в области изменения Аес< 4%; в Обнинске в 89% всех случаев измерений - в области изменения Ас(< 2%.

4. Выявлена статистическая связь между образованием максимумов во временном ходе ОСО и образованием тропических циклонов. Впервые установлено, что перед образованием ТЦ имеет место формирование двух максимумов во временном ходе ОСО. Максимумы ОСО разделены между собой достаточно глубоким минимумом. Первый максимум образуется за 4-8 суток, второй - за 1-3 суток до образования ТЦ. Среднее время появления первого максимума - 6 суток, второго - 2 суток.

Впервые обнаружена связь между частотой образования ТЦ и появлением максимумов во временном ходе ОСО. Показано, что при образовании ТЦ через 5-7 и более суток после образования предыдущего ТЦ, во временном ходе ОСО перед образованием каждого ТЦ происходит появление двух максимумов ОСО. Если ТЦ образуются с временной последовательностью от двух и менее суток, два максимума наблюдаются перед образованием первого ТЦ. Время появления максимумов ОСО зависит от расположения пункта измерения относительно места образования ТЦ.

Сформулированы рекомендации по выявлению максимумов ОСО и дополнительные критерии обнаружения формирования ТЦ. Использование особенностей в поведении характеристик тренда перед образованием ТЦ может улучшить прогнозирование образования ТЦ.

5. Проведен анализ годового хода ОСО по результатам измерения в г. Обнинске. Выявлено регулярное уменьшение ОСО над Европейской частью России. Впервые установлено, что в летние месяцы и в начале осени темпы уменьшения общего содержания озона превышают среднегодовые значения для этих широт, при этом положение осеннего минимума общего содержания озона смещается «в сторону лета». Выявлены количественные показатели данного смещения минимума ОСО.

Таким образом, совокупность выполненных исследований представляет собой решение важной научной задачи - экспериментальные исследования временной изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах; выявление особенностей этой изменчивости в широком временном интервале - от минут до лет.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. Арефьев В.Н., Васильев В.И., Нерушев А.Ф. и др. Исследование интегрального содержания водяного пара и общего содержания озона в атмосфере над Кубой в период комплексной экспедиции «Карибе-84» // III-й Международный симпозиум по тропической метеорологии. Тезисы докладов: - Обнинск, - 1985. - С. 32.

2. Васильев В.И., Колесникова Л.Н. Расчет общего содержания озона по измерениям озонометрами М-124 // Программа в АФАП/ГО 875. - Обнинск, -1985.

3. Арефьев В.Н., Васильев В.И., Нерушев А.Ф. и др. Исследование общего содержания водяного пара и озона в атмосфере над Кубой. // Сборник «Тропическая метеорология». - Л.: Госкомгидромет. -1987. - С. 455-464.

4. Васильев В.И., Нерушев А.Ф. О внутрисуточных вариациях общего содержания озона в атмосфере над Кубой //Труды ИЭМ. -1988. - Вып. 35(135). - С. 155-161.

5. Нерушев А.Ф., Анисова И.Г., Васильев A.C., Васильев В.И. Некоторые особенности пространственно-времешплх вариаций общего содержания и вертикального распределения озона в тропиках // Всесоюзная конференция по атмосферному озону. Тезисы докладов (Суздаль, 1988 г.). - Долгопрудный: ЦАО. - 1988. -С 4.

6. Васильев В.И., Козина Т.В., Коломиец Г.А., Птахин В.И. Двойной полихроматор «Мультиплет» для измерения общего содержания озона // Труды ИЭМ. -1989. -Вып. 20(140).-С. 25-29.

7. Васильев В.И. Электронный блок развертки спектра двойного полихроматора «Мультиплет» // Труды ИЭМ. -1989. - Вып. 20(140). - С. 30-34.

8. Васильев В.И. Блок автоматической записи информации с озонометра М-124 // Труды ИЭМ. - 1989. - Вып. 20(140). - С. 20-25.

9. Нерушев А.Ф., Хмелевцов С.С., Белинский О.Н., Васильев A.C., Васильев В.И. и др. Предварительные результаты исследования изменчивости озона, водяного пара и стратосферного аэрозоля в комплексной экспедиции «Карибе-87» // Сборник «Тропическая метеорология». - Л.: Гидрометеоиздат. - 1989 - С. 233-247.

10. Нерушев А.Ф., Анисова И.Г., Васильев В.И. Некоторые особенности пространственно-временных вариаций общего содержания и вертикального распределения озона в тропиках // Сборник «Атмосферный озон». - М.: Гидрометиздат. -1990. - С. 114-120.

11. Нерушев А.Ф., Васильев В.И. Проявление тропического циклогенеза в особенностях возмущения поля общего содержания озона. // V-й Международный симпозиум по тропической метеорологии. Тезисы докладов. - Обнинск: ИЭМ. - 1991. -С. 100.

12. Васильев В.И., Соловьев В.П. Запись информации с озонометра М-124 на УПДМЛ ЕС-9004 // Труды ИЭМ. -1991. - Вып. 24(150). - С. 67-68.

13. Васильев В.И., Галкина И.В., Кальсин A.B., Ишов А.Г. Вариации озона в атмосфере по данным станции г. Обнинска // Труды ИЭМ. - С-П.: Гидрометеоиздат, 1997. - Вып. 28(163). - С. 56-61.

14. Васильев В.И. Классификация внутридневных трендов общего содержания озона. // VI Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана». Тезисы докладов. -Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН. - 1999. - С. 100.

15. Васильев В.И. Автоматизированный прибор для измерения общего содержания озона на основе озонометра М-124 // VI Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана». Тезисы докладов. - Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН. - 1999. - С. 98.

16. Нерушев А.Ф., Васильев В.И., Козина Т.В. Временная изменчивость общего содержания озона над центром Европейской территории России по данным спектрофотометра Брюера //. Международный симпозиум стран СНГ «Атмосферная радиация» (МСАР-99). Тезисы докладов. - РФФИ: МФФИ. - 1999. - С. 81-82.

17. Нерушев А.Ф., Васильев В.И., Козина Т.В. Особенности временной изменчивости общего содержания озона по данным наземных измерений спектрофотометром Брюера в Обнинске // У1-й Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана». Тезисы докладов. - Томск: Институт оптики атмосферы СО РАН. - 1999. -С. 100.

18. Васильев В.И., Тихонов В.Н. Оценка трендов общего содержания озона в атмосфере центральной части Европейской территории России // Всероссийская конференция «Научные аспекты экологических проблем России». Тезисы докладов. - С-П., - Гидрометиздат. - 2001. С. - 152.

19. Тихонов В.Н., Васильев В.И. Оценка трендов толщины озонного слоя в Центральной части Европейской территории России. // Межрегиональная научно-практическая конфереция «Река Ока - третье тысячелетие» (Природа бассейна реки Оки). Тезисы докладов. - Калуга. - 2001.

20. Васильев В.И., Тихонов В.Н. Оценка трендов общего содержания озона в атмосфере центральной части Европейской территории России // Сборник: Труды Всероссийской конференции «Научные аспекты экологических проблем России» / Под редакцией академика Ю.А. Израэля. - М.: Наука. - 2002. - Т. 2. - С. 29-33.

21. Еланский Н.Ф.,Савиных В.В., Арабов А.Я., Нерушев А.Ф., Васильев В.И. и др. Результаты калибровки Российских спектрофотометров Брюера, проведенной в июле 2001 г. //Изв. РАН, ФАО. - 2002. - Т 38, - № 4. - С 574-576.

22. Гущин Г.П., Соколенко С.А., Нерушев А.Ф., Васильев В.И., и др. Сравнение и калибровка приборов для измерения ультрафиолетовой радиации в г. Обнинске 16-19 сентября 2001 г. // Метеорология и гидрология. - 2002. - № 7. - С. 94-101.

23. Васильев В.И. Исследование трендов общего содержания озона в целях обеспечения экологической безопасности от воздействия биологически активной ультрафиолетовой радиации. // IV Всероссийская научная конференция «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)». Тезисы докладов. - М., МГУ. - 2004. -С. 8.

24. Васильев В.И. Использование общего содержания озона в целях прогнозирования образования тропических циклонов. // Всероссийская конференция «С.П. Хромов и синоптическая метеорология» / Москва, МГУ им. М.В. Ломонова. Тезисы докладов.

- М., - Макс Пресс. - 2004. - С. 24.

25. Vasilyev V.I. Field deformation of the total ozone content in the tropical zone //XVII Quadrennial Ozone Symposium / June 1992, University of Virginia. Abstract. - USA.

- 1992.-P. 261.

26. Nerushev A.F., Vasiliev V.I. Specific features of spase-time variations of ozone during the development of intensive tropical disturbances // XVII Quadrennial Ozone Symposium / June 1992, University of Virginia. Abstract. - USA. - 1992. - P. 10.

27. Vasilyev V.I. Experimental research of ozone in the tropical zone // WMO Region VI Conferenct on the Measurement and Modelling of Atmosphere Composition / Change Including Polution Tpansport. -WMO. -1993. - № 91. - P. 49.

28. Nerushev A. F., Vasiliev V. I. Specific features of spase-time variations of ozone during the development of intensive tropical disturbances // In book: Part 1. XVII Quadrennial -Ozone Symposium. - NASA. - USA. - 1994. - P. 37-49.

29. Vasilyev V. I. Deformation of the total ozone content field in the tropical zone. //In book: Part 1. XVII Quadrennial Ozone Symposium. -NASA. - USA: - 1994. - P. 271-274.

30. Vasilyev V. I. Intradiurnal trends of the total ozone content // XVIII Quadrennial Ozone Symposium. / Italy, Abruzzo. Abstracts. -1996. -P. 550.

31. Vasilyev V. I. Deformation of the total ozone content field of the tropical cyclones II XVIII Quadrennial Ozone Symposium / Italy, Abruzzo. Abstracts. - 1996. - P. 551.

32. Vasilyev V.I. The total ozone content and forecast of the tropical cyclones // 4th European conference on Applications of Meteorology (ECAM 99) / September 1999, Norrkoping. Abstracts. Sweden: Swedish Meteorological and Hydrological Institute. -1999.

33. Vasilyev V.I. The total ozone content and typhoon forecast // Proceedings of the XIX Quadrennial Ozone Symposium. / - Japan. - NASDA. - 2000. - P. 699-700.

34. Vasilyev V. I., Kozina Т. V. Intradiurnal trends of the total ozone content in tropical zone and middle latitudes: classification, description, comparison // Proceedings of the XIX Quadrennial Ozone Symposium. /- Japan. - NASDA. - 2000. -P. 701-702.

35. Vasilyev V.I. The total ozone content and typhoon forecast // XXV General Assemly EGS / Nice, France, 2000. Geophysical Research Abstracts. - V. 2. - 2000.

36. Vasilyev V. I., Kozina Т. V., Galkina I.V. Intradiurnal trends of the total ozone content in tropical zone and middle latitudes: classification, description, comparison. // XXV General Assemly EGS / Nice, France, 2000. Geophysical Research Abstracts. - V. 2. - 2000.

37. Vasilyev V.I., Tikhonov V.N., Kozina T.V., Brick N.V. Empirical model for the investigation of the intradiurnal variations UV-B radiation // Proceedings of the XIX Quadrennial Ozone Symposium. /- Japan. -NASDA. - 2000. - P. 703-704.

38. Vasilyev V. I. Use of the total ozone content with the purposes of the prognosis of formation of tropical cyclones // Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium. / -Greece. - 2004. - P. 1197-1198.

39. Vasilyev V. I. Intradiurnal variations of the total ozone in middle and tropical latitudes // Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium. / - Greece. - 2004. - P. 452-453.

40. Vasilyev V. I. The trend estimation of the total ozone in middle latitudes of the European territory of Russia. // Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium. / - Greece. - 2004. - P. 454-455.

41. Vasilyev V. I. Empirical models in investigations UV-B radiation. // Proceedings of the -XX Quadrennial Ozone Symposium. / - Greece. - 2004. - P. 1169-1170.

42. Васильев В.И. Исследование изменчивости общего содержания озона в зоне действия тропических циклонов // Метеорология и гидрология. - 2005. - № 12.

- С. 28-39.

43. Васильев В.И., Перов С.П. Классификация и представление внутридневных трендов общего содержания озона // Метеорология и гидрология. - 2006. - № 4.

- С. 29-40.

Литература

1. Семенов В.К., Гаврилов Н.М. О характеристиках впутрисуточных вариаций общего содержания озона //Изв. АН СССР, ФАО. -1985. - Т. 21, № 7. - С. 791-795.

2. Кузин B.C., Павлов Н.И. О влиянии верхнетропических ложбин на зарождение "ГЦ с начальным холодным ядром над северо-западной частью Тихого океана. // Сборник «Тропическая Метеорология» / Труды II Международного симпозиума. - Л.: Гидрометиздат. - 1985. - С. 15-19.

3. Минина Л.С. О возникновении и развитии тайфунов // Метеорология и гидрология. -1983. -№ 11.-С. 5-13.

НПО «Тайфун» Тираж 100 экз.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Васильев, Виктор Иванович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I

КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ФИЗИЧЕСКИМ И ХИМИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ ОЗОНА, ВАРИАЦИЯМ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА В АТМОСФЕРЕ И ПРИБОРАМ ДЛЯ ЕГО

ИЗМЕРЕНИЯ.

1.1. Физические и химические свойства озона.

1.2. Вариации общего содержания озона в атмосфере.

1.3. Приборы для измерения общего содержания озона.

ГЛАВА II

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ОЗОНОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА.

2.1. Автоматизированный озонометр.

2.2. Исследование характеристик озонометров в тропической зоне.

2.3. Выводы.

ГЛАВА III

ВАРИАЦИИ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА В ТРОПИЧЕСКИХ

И СРЕДНИХ ШИРОТАХ.

3.1. Вариации среднедневных значений общего содержания озона в тропической зоне.

3.2. Внутридневные тренды общего содержания озона, характеристики и методы представления трендов.

3.3. Характерные особенности деформации поля общего содержания озона тропическими возмущениями.

3.4. Периодические составляющие во временных рядах общего содержания озона в тропической зоне.

3.5. Оценка трендов общего содержания озона в средних широтах Европейской части России.

3.6. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Экспериментальные исследования изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах"

В работе представлен комплекс аппаратуры, усовершенствованная методика измерений, предназначенные для измерения и определения общего содержания озона (ОСО). Представлено исследование изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах по результатам измерений, полученных автором, либо при его непосредственном участии; временные вариации среднедневных значений ОСО, внутридневные тренды и их характеристики; связь изменчивости ОСО с образованием тропических циклонов (ТЦ), периодические составляющие в рядах ОСО.

Актуальность работы

Озон в атмосфере Земли относится к малым газовым составляющим, по отношению к атмосферному воздуху его количество в атмосфере незначительно. Несмотря на малое содержание, озон играет важную роль в физико-химических процессах, развивающихся в атмосфере. Наиболее важным свойством озона является то, что он не пропускает до поверхности Земли излучение короче 290 нм и ограничивает поступление в диапазоне длин волн от 290 до 340 нм. С этой точки зрения озон в земной атмосфере является защитным слоем, предохраняя биосферу Земли от уничтожения биологически активной ультрафиолетовой радиацией, выполняя важнейшую функцию охраны жизни на Земле. В последние годы было обнаружено глобальное уменьшение озона в атмосфере Земли. Изменение озона в стратосфере может привести к заметным изменениям потоков радиации в атмосфере, в том числе и биологически активной ультрафиолетовой радиации Солнца, а также и к изменению распределения температуры воздуха вплоть до подстилающей поверхности, а это может привести к возможным негативным биологическим и экологическим последствиям. В связи с этим, исследование ОСО в атмосфере

Земли является одной из актуальных задач физики атмосферы.

Распределение температуры в стратосфере, барическое поле, ветровой режим, струйные течения самым тесным образом связаны с озоном. Озоносфера, как часть атмосферы Земли, играет важную роль во многих процессах, определяющих глобальное изменение климата, взаимодействие различных атмосферных слоев. Анализ данных об атмосферном озоне, выявление новых особенностей в поведении ОСО, их обобщение является необходимым условием для более полного описания процессов эволюции озонового слоя атмосферы.

Известно, что ОСО в атмосфере Земли характеризуется хорошей корреляцией с крупномасштабными динамическими процессами в атмосфере. В связи с этим, одной из задач в исследование озона является практическое использование результатов исследований для прогнозирования указанных атмосферных процессов. Тропическая зона представляет собой особый интерес, обусловленный тем фактом, что здесь происходит образование мощных тропических циклонов, которые могут нанести и наносят существенный вред, которые могут существенно влиять на жизнедеятельность человечества. Исследование возможностей, оценка перспективности использования ОСО в целях прогнозирования образования и перемещения ТЦ (в дополнение к существующим методам), является одной из важных задач физики атмосферы и океана.

К настоящему времени исследованию изменчивости общего содержания озона посвящено огромное количество работ. Однако в подавляющем большинстве случаев анализировались лишь среднедневные значения ОСО. Дневная изменчивость ОСО изучена сравнительно мало, особенно в тропической зоне. В то же время, анализ поведения ОСО при малых временах усреднения (единицы минут) может представлять интерес как с точки зрения физики атмосферы, так и точки зрения прогнозирования некоторых атмосферных процессов.

Цель работы и направленность исследований

Целью работы являются экспериментальные исследования временной изменчивости ОСО в тропических и средних широтах; выявление особенностей этой изменчивости в широком временном интервале - от минут до лет.

В связи с этим решались следующие конкретные задачи.

Анализ существующей озонометрической аппаратуры. Разработка и изготовление автоматизированного озонометра для измерения ОСО с высокой частотой (одно измерение в минуту). Разработка методик и программного обеспечения для проведения измерений и обработки полученных результатов. Проведение измерений ОСО в тропических и средних широтах.

Исследование внутридневной изменчивости ОСО.

Исследование связи вариаций ОСО с барическими образованьями в тропической зоне.

Выявление периодических составляющих во временных рядах среднедневных значений ОСО тропической зоны.

Анализ изменчивости среднедневных значений ОСО в тропической зоне и в средних широтах Европейской части территории России по результатам измерений в г. Обнинске.

Научная новизна

Впервые проведен детальный анализ внутридневных трендов ОСО и его характеристик. На основании проведенных расчетов получено подробное статистическое описание внутридневной изменчивости ОСО в тропической зоне и в средних широтах. Проведено сравнение внутридневных видов тренда ОСО тропической зоны с трендами средних широт. Выявлено существенное различие в повторяемости внутридневных видов тренда средних широт по сравнению с тропической зоной.

Впервые определены скорости изменения ОСО в течение дня в абсолютных и относительных единицах для тропической зоны и для средних широт.

Впервые выявлено, что в тропических и средних широтах, в среднем, в 20% всех случаев измерений ОСО в течение дня остается постоянным, наблюдаются короткопериодные вариации ОСО относительно среднедневного значения; а в 80% случаях происходит постоянное изменение ОСО в течение дня.

Впервые обнаружено, что факт образования двух максимумов во временном ходе общего содержания озона и факт образования тропического циклона статистически связаны.

Выявлено смещение положения осеннего минимума ОСО «в сторону лета» и увеличение скорости уменьшения ОСО в летние месяцы и в начале осени, превышающие среднегодовые значения для этих широт.

Полученные результаты расширяют наши знания об изменчивости ОСО.

Таким образом, совокупность выполненных исследований представляет собой решение важной научной задачи - исследование временной изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах; выявление особенностей этой изменчивости в широком временном интервале - от минут до лет.

Практическая значимость работы

Результаты диссертационной работы используются в Институте экспериментальной метеорологии ГУ «НПО «Тайфун» при проведении и обработке результатов измерений ОСО спектрофотометром Brewer; работа выполнялась как часть плановых научно-исследовательских работ.

Выявленный характер изменчивости ОСО в период перед образованием тропических циклонов может быть использован в целях прогнозирования их образования. Предложенные рекомендации, в дополнение к используемым методам, позволят улучшить прогноз образования ТЦ.

Выявленное смещение положения осеннего минимума ОСО в сторону лета и увеличение скорости уменьшения ОСО в летний период и в начале осени должны учитываться при разработке прогностических моделей ОСО и биологически активной ультрафиолетовой радиации, достигающей поверхности Земли (УФ-Б), при разработке методов оповещения населения об уровнях УФ-Б радиации.

Представленное описание прибора, методика измерений и обработки результатов позволяют изготавливать автоматизированные озонометры и проводить измерения с высокой частотой.

Личный вклад соискателя

Автором разработан и изготовлен на базе озонометра М-124 автоматизированный озонометр для измерения ОСО с высокой частотой (одно измерение в минуту).

Большинство представленных результатов получено лично автором, либо при его непосредственном участии. В частности, автором проведены систематические измерения, разработаны методики обработки результатов измерений и проведен анализ этих результатов.

На защиту выносятся следующие основные положения

В тропических широтах в 29% всех случаев измерений общее содержание озона меняется монотонно в течение дня, в 50% случаев имеет место немонотонное изменение ОСО; в средних широтах в 50% всех случаев измерений общее содержание озона меняется монотонно в течение дня, в 35% случаев имеет место немонотонное изменение ОСО.

Средняя скорость изменения общего содержания озона в течение дня в тропической зоне в 91% всех случаев измерений заключена в пределах изменения от -3 до +1.5 единиц Добсона в час; в средних широтах (г. Обнинск) в 80% всех случаев измерений - в пределах изменения от -3 до +3 единиц Добсона в час.

Научные публикации и апробация работы

По результатам диссертации опубликовано 43 работы.

Материалы, изложенные в диссертации, были представлены на III международном симпозиуме по тропической метеорологии (март 1985 г., Ялта), на Всесоюзной конференции по атмосферному озону (октябрь 1988, Суздаль), на V международном симпозиуме по тропической метеорологии (май-июнь 1991 г., Обнинск), на XVII Quadrennial Ozone Symposium (июнь 1992 г., США), на WMO Region VI Conference (октябрь 1993 г., Болгария), на XVIII Quadrennial Ozone Symposium (сентябрь 1996 г., Италия), на международном симпозиуме стран СНГ «Атмосферная радиация» (июль 1999 г., Санкт-Петербург), на VI международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (июль 1999 г., Томск), на European conference on Applications of Meteorology (сентябрь 1999 г., Швеция), на XXV General Assembly EGS (апрель 2000 г., Франция), на XIX Quadrennial Ozone Symposium (июль 2000 г., Япония), на межрегиональной научно-практической конференции «Река Ока - третье тысячелетие» (май 2001 г., Калуга), на Всероссийской конференции «Научные аспекты экологических проблем России» (июнь 2001 г., Москва), на XX Quadrennial Ozone Symposium (июнь 2004 г., Греция), на IV Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии (физическая экология)» (июнь 2004 г., Москва), на Всероссийской конференции «С.П. Хромов и синоптическая метеорология» (октябрь 2004, Москва), на Рабочем совещании по экстремальным атмосферным явлениям (апрель 2005 г., Москва), на Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» (ноября 2005 г., Москва).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения, содержит 186 страниц основного текста, 37 рисунков, 3 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 179 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Васильев, Виктор Иванович

Основные результаты работы состоят в следующем.

1. Разработан и внедрен в практику научных исследований новый автоматизированный озонометр для продолжительных измерений ОСО с высокой частотой измерения (одно измерение в минуту) и усовершенствованная методика измерений. Проведены продолжительные дневные измерения ОСО в тропической зоне в 1987,1989,1990 гг.

2. Разработаны критерии оценки видов тренда, их математическое описание; на основании этих критериев предложена классификация трендов и получены количественные данные о повторяемости трендов. Определены требования к продолжительности и частоте измерений для нахождения внутридневных трендов ОСО, даны рекомендации по нахождению и определению внутридневных видов тренда.

Установлено, что все внутридневные тренды (дневная изменчивость) ОСО тропической зоны и средних широт классифицируются тремя видами: нулевым, монотонным (или квазилинейным) с уменьшением или увеличением ОСО в течение дня, немонотонным (или параболическим) с минимумом или максимумом ОСО в течение дня.

Впервые выявлено существенное различие в повторяемости внутридневных видов тренда тропической зоны по сравнению со средними широтами. В тропической зоне немонотонный тренд присутствовал в половине всех случаев измерений (50%), монотонный - в 29%. В средних широтах немонотонный тренд присутствовал в 35%, монотонный - в 50% всех случаев измерений. Кроме этого, в средних широтах по сравнению с тропиками происходит перераспределение повторяемости трендов и внутри немонотонного и монотонного видов тренда.

Впервые установлено, что для тропической зоны и средних широт, в среднем, только в 20% всех случаев измерений ОСО в течение дня не меняется, наблюдаются короткопериодные вариации ОСО относительно его среднедневного значения, а в 80% ОСО в течение дня претерпевает постоянное изменение.

3. Получены количественные оценки изменения амплитуд и скоростей тренда ОСО в течение дня. В 91% всех измерений в тропической зоне скорость изменения ОСО в течение дня находится в пределах изменения от -3 до +1.5 единиц Добсона в час; в 80% всех измерений в средних широтах (г. Обнинск) скорость изменения ОСО в течение дня находится в пределах изменения от -3 до +3 единиц Добсона в час. В оставшихся случаях средняя скорость изменения ОСО в течение дня превышает по модулю скорость, указанную выше.

В тропической зоне в 84% всех случаев измерений эффективная амплитуда (амплитуда короткопериодных вариаций ОСО) расположена в области изменения Ае£<4%; в г. Обнинске в 89% всех случаев измерений - в области изменения Ае^<2%.

4. Выявлена статистическая связь между образованием максимумов во временном ходе ОСО и образованием тропических циклонов. Впервые установлено, что перед образованием ТЦ имеет место формирование двух максимумов во временном ходе ОСО. Максимумы ОСО разделены между собой достаточно глубоким минимумом. Первый максимум в ОСО образуется за 4-8 суток, второй - за 1-3 суток до образования ТЦ. Среднее время появления первого максимума - 6 суток, второго - 2 суток.

Впервые обнаружена связь между частотой образования ТЦ и появлением максимумов во временном ходе ОСО. Показано, что при образовании ТЦ через 5-7 и более суток после образования предыдущего ТЦ, независимо от того существует он или нет, во временном ходе ОСО перед образованием каждого ТЦ происходит появление двух максимумов ОСО. Если ТЦ образуются с временной последовательностью от двух и менее суток, два максимума наблюдаются перед образованием первого ТЦ. Время появления максимумов ОСО зависит от расположения пункта измерения относительно места образования ТЦ.

Сформулированы рекомендации по выявлению максимумов при измерении ОСО перед образованием ТЦ и дополнительные критерии обнаружения формирования ТЦ.

5. Проведен анализ годового хода ОСО по результатам измерений в г. Обнинске. Выявлено регулярное уменьшение ОСО над Европейской частью России. Найдено, что в летние месяцы и в начале осени темпы уменьшения ОСО превышают среднегодовые значения для средних широт. При этом положение осеннего минимума ОСО смещается «в сторону лета». Выявлены количественные показатели данного смещения минимума ОСО.

В заключение автор выражает глубокую благодарность научному руководителю к.ф.-м.н. Перову С.П. и научному консультанту д.т.н. Коломийцу С.М. за постоянное внимание к работе и ценные обсуждения; благодарит соавторов публикаций. Автор выражает признательность всем сотрудникам отдела за доброжелательное отношение и постоянную моральную поддержку.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Васильев, Виктор Иванович, Обнинск

1. Семенов В.К., Гаврилов Н.М. О характеристиках внутрисуточных вариаций общего содержания озона // Изв. АН СССР, ФАО. -1985. -Т. 21, № 7. -С. 791795.

2. Минина Л.С. О возникновении и развитии тайфунов // Метеорология и гидрология. -1983. -№ 11. -С. 5-13.

3. UNEP. Environmental Effects of Ozone Depletion: 1998 Assesment. United Nations Environment Programme. -1998. -P. 192.

4. Stratospheric Ozone 1999: United Kingdom Stratospheric Ozone Review Group (SORG). Seventh report. Department of the Environment. London. -2000. -P. 50.

5. Перов С.П., Хргиан A.X. Современные проблемы атмосферного озона. -Л.: Гидрометеоиздат, 1980. -288 с.

6. Александров Э.Л., Седунов Ю.С. Человек и атмосферный озон. -Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -104 с.

7. Webb A.R. Changes in stratospheric ozone concentrations and solar UV levels // J. Rad. Protect. Dos. -1997. -Vol. 72, N 3-4. -P. 207-216.

8. Hunt B.G. The need for a modified photochemical theory of the ozonosphere. // J. Atm. Sci. -1966. -Vol.23, N 1. -P. 88-95.

9. Хргиан A.X. Физика атмосферного озона. -Л.: Гидрометеоиздат, 1973. -291 с.

10. Hunt B.G. Photochemistry of ozone in a moist atmosphere // J. Geophys. Res. -1966. -Vol.71, N5.-P. 1385-1398.

11. Johnston H.S. Global ozone balance in the natural stratosphere // Revs Geophys. and Space Phys. -1975. -Vol.13, N 5. -P. 637-649.

12. Атмосферный озон; термины, буквенные обозначения и определения основных величин: ОСТ 52.04.11-82. -JI.: Гидрометеоиздат, 1984. -7 с.

13. Гущин Г.П. Отраслевой стандарт «Атмосферный озон» // Труды 6-го Всесоюзного симпозиума по атмосферному озону, май 1985 г. -Л.: Гидрометеоиздат. -1987. -С. 89-90.

14. Гущин Г.П. Исследование атмосферного озона. -Л.: Гидрометеоиздат, 1963. -270 с.

15. Гущин Г.П., Виноградова H.H. Суммарный озон в атмосфере. -Л. Гидрометеоиздат, 1983. -240 с,

16. Методические указания по производству и обработке наблюдений за общим содержанием атмосферного озона / Сост. Г.П. Гущин. -Л.: Гидрометеоиздат, -1981.-43 с.

17. Комаров B.C., Михайлов Д.Н., Ромашов Д.Н. Статистическая структура вертикального распределения атмосферного озона. -Новосибирск: Наука, 1988. -80 с.

18. Зуев В.Е., Комаров B.C. Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы: Современные проблемы атмосферной оптики. Том 1. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -264 с.

19. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. ~М.: Наука, 1977. -942 с.

20. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Т.1. -Л.: Гидрометеоиздат, 1973. -291 с.

21. Хргиан А.Х., Кузнецов Г.И. Проблема наблюдений и исследований атмосферного озона. -М.: Гидрометеоиздат, 1981. -216 с.

22. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2002. Report №47, WMO. -P. 450.

23. Гущин Г.П. Оптические методы и приборы для измерения атмосферного озона и оценка погрешностей измерений // Труды 6-го Всесоюзноого симпозиума по атмосферному озону, май 1985 г. -Л.: Гидрометеоиздат. -1987. -С. 22-36.

24. Гущин Г.П. Метод расчета общего содержания атмосферного озона для приборов со светофильтрами // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука. -1961.-С. 141-148.

25. Гущин Г.П. Озонометр. A.C. 160877 (СССР). Заявл.14.06.62. № 783014/2610. Опубл. 26.02.64. -Бюл. открытий, изобретений, промышленных образцов и товарных знаков. -1964. -№5.

26. Гущин Г.П., Соколенко С.А. К методике измерения суммарного озона по ультрафиолетовому излучению от зенита неба // Труды ГГО. -1984. -Вып. 472. -С. 31-35.

27. Методические указания по производству и обработке наблюдений за спектральной прозрачностью атмосферы и характеристиками атмосферных аэрозолей. / Сост. Г.П. Гущин.-JI.: Гидрометеоиздат, -1972. -52 с.

28. Гущин Г.П. Некоторые результаты систематических измерений спектральной прозрачности атмосферы и аэрозолей на территории СССР // Труды ГГО. -1974. -Вып. 344. -С. 83-101.

29. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Расчет оптической и электрической системы озонометра// Труды ГГО. -1985. -Вып. 499. -С. 30-36.

30. Говорушкин Л.А., Гущин Г.П., Елисеев A.A. О методике измерений спектральной чувствительности фильтровых озонометров // Труды ГГО. -1985. -Вып. 499. -С. 19-24.

31. Гущин Г.П., Ромашкина К.И., Шаламянский A.M. Опыт измерения общего содержания озона модернизированным озонометром М-83 в Воейково в 1971-1974 гг. // Труды ГГО. -1976. Вып. 357. -С. 106-120.

32. Ромашкина К.И. Сравнительный анализ результатов наблюдений по сетевым озонометрам М-83 до и после их модернизации // Труды ГГО. -1985. -Вып. 499. -С. 101-110.

33. Гущин Г.П. К методике измерений общего содержания атмосферного озона на мировой сети станций// Труды ГГО. -1978. -Вып. 406. -С. 63-75.

34. Ковалев В.А., Ромашкина К.И., Елисеев A.A. Сравнение приборов для измерения общего содержания озона на фоновой станции Мауна-Лоа // Метеорология и гидрология. -1978. -№ 6. -С. 110-113.

35. Ковалев В.А., Соколенко С.А. Сравнение образцовых озонометрических приборов СССР и США // Труды ГГО. -1980. -Вып. 445. -С. 69-71.

36. Гущин Г.П. К методике введения аэрозольной поправки в результаты измерений общего содержания атмосферного озона // Труды ГГО. -1969. -Вып. 237. -С. 69-80.

37. Гущин Г.П. Об аэрозольной погрешности данных общего содержания атмосферного озона, полученных на озонометрических станциях СССР // Труды ГГО. -1969. -Вып. 237. -С. 81-86.

38. Гущин Г.П.,Соколенко С.А. Макет нового прибора для измерения суммарного озона// Труды ГГО. -1984. -Вып. 472. -С. 35-40.

39. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Озонометр. A.C. 892395 (СССР). Заявл. 28.04.80. № 2917357/18-10. Опубл. 23.12.81. -Бюл. открытий, изобретений, промышленных образцов и товарных знаков. -1981. -№ 47

40. Гущин Г.П., Соколенко С.А., Дудко Б.Г., Лагутина В.В. Новый малогабаритный озонометр М-124, предназначенный для измерения суммарного озона // Труды 6-го Всесоюзноого симпозиума по атмосферному озону, май 1985 г. -Л.: Гидрометеоиздат. -1987. -С. 49-56.

41. Гущин Г.П., Соколенко С.А., Дудко Б.Г., Лагутина В.В. Озонометр М-124 // Труды ГГО. -1985. -Вып. 499. С. 60-67.

42. Дудко Б.Г., Лагутина В.В., Просянкина Н.З. Новый фильтровой озонометр М-124 // Метеорология и гидрология. -1985. -№ 12. -С. 113-114.

43. Озонометр М-124. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Л52.851.000 ТО. Обнинск: ЦКБ. -1983. -54 с.

44. Dobson G.M.D. The development of instruments for measuring atmospheric ozone during last fifty years // J. Phys. Sei. Instr. -1973. -Vol. 6, N 10. -P. 938-939.

45. Dodson G.V.D. Observers handbook for the ozone spectrophotometer // Ann. I.G.Y. -1957. -Vol. 5(1). -P. 46-191.

46. Komhyr W.D. Operations handbook ozone observations with a Dobson spectrophonometer // WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. -Repot N6. -1980. -P. 126.

47. Komhyr W.D., Grass R.D. Dobson ozone spectrophotometer modification // J. Appl. Met. -1972. -Vol. 11, N 5. -P. 858-863.

48. Basher Reid E. Review of the Dobson spectrophotometer and its accuracy //-WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. -Report N 13. -1982. -P. 300.

49. Brewer MKII Spectrophotometer Operator's Manual OM-BA-C05 Rew. K. Aug. 1, 1995 // SCI-TEC Instruments Inc. 1526 Fletcher Road. Saskatoon, Sask. -Canada. -S7M 5M1.-P. 120.

50. Brewer Ozone Spectrophotometer Mainentance Manual MM-BA-C05 June 7, 1985 // SCI-TEC Instruments Inc. 1526 Fletcher Road. Saskatoon, Sask. -Canada. -S7M 5M1.-P. 120.

51. WMO Consultation on Brewer Ozone Spectrophotometer Operation, Calibration and Data Repoting. Arosa, Swetzerland, 2-4 August 1990 //-WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. -1990. -N 22. -P. 45.

52. Second WMO Consultation of Ozone Measurements by Brewer Spectrophotometer. Charlottesville, Virginia, 1-3 June 1992. // WMO Global Ozone Research and Monitoring Project. -1992. -N 30. -P. 58.

53. Josefsson Weine. Solar ultraviolet radiation in Sweden // J. SMHI Swed. Meteorol. and Hydrol. Inst. -1986. -N 53. -P. 1-7.

54. Иозенас В.А., Кузнецов А.П. Фотоэлектрический спектрометр для наблюдений за атмосферным озоном // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Изд-во МГУ.-1961.-С. 14-17.

55. Кузнецов Г.И. Многоволновая методика и аппаратура для исследования атмосферного озона и аэрозоля // Изв. АН СССР, ФАО. -1975. -Т. 11, № 6. -С. 647-651.

56. Бритаев A.C. Метод гашения интенсивностей в спектральной озонометрии //Труды ЦАО. -1971. -Вып. 102. -С. 55-61.

57. Ломанов В.В., Семенов В.К., Синяков В.П., Спекторов JI.A. Постановка спектрометрического определения общего содержания озона в атмосфере Киргизии // Сборник «Спектроскопические методы измерения в физике атмосферы». -Фрунзе. -1979. -С. 23-37.

58. Семенов В.К. О точности раздельного определения общего содержания озона и цветности аэрозольного ослабления на озонометрической установке СФСУ// Труды ИЭМ. -1986. -Вып. 17(116). -С. 58-64.

59. Ишов А.Г., Нехорошева О.М., Семенов В.К. Результаты сверочных испытаний озонометрических приборов на станции регулярных измерений общего содержания озона Иссык-Куль // Труды ИЭМ. -1991. -Вып. 24(150). -С. 59-66.

60. Семенов В.К., Спекторов JI.A., Тимофеева С.С. Вариации общего содержания озона в районе оз.Иссык-Куль // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука. -1983.-С. 85-88.

61. Гусев C.B., Козина Т.В. Об исследовании общего содержания озона с помощью спектрометрического комплекса ИЭМ по поглощению солнечного УФ-излучения // Рабочее совещание по исследованию атмосферного озона. -Тбилиси, Мецниереба, -1982, -С. 137-139.

62. Подспутниковые измерения общего содержания озона в атмосфере // Отчет о научно-исследовательской работе. № Гос. регистрации 0162.4003270. -Уж.ГУ. -1985.-79 с.

63. Беркутов Б.К., Иванов А.И., Иконников В.А., Коровченко В.Н., Меньшенин C.JL, Чижов А.Ф. Полевой спектрофотометр-озонометр // Труды ЦАО. -1987. -Вып. 165. -С. 65-76.

64. Гиккель A.A., Дорохов В.М., Климова Т.Н., Макарычев В.Г., Максимов Г.П., Мишин Л.Н., Панкратов A.B., Ревзин Г.С., Торговичев В.А., Хаттатов

65. В.У. Модернизированный вариант стационарного УФ-спектрометра (СУФС-М) и некоторые результаты его опытной эксплуатации // Труды Всесоюзной конференции по атмосферному озону. Суздаль, октябрь 1988 г. -М.: Гидрометеоиздат. -1990. -С. 23-30.

66. Васильев В.И., Козина Т.В., Коломиец Г.А., Птахин В.И. Двойной полихроматор «Мультиплет» для измерения общего содержания озона // Труды ИЭМ. -1989. -Вып. 20(140). -С. 25-29.

67. Васильев В.И. Электронный блок развертки спектра двойного полихроматора «Мультиплет» // Труды ИЭМ. -1989. -Вып. 20(140). -С. 30-34.

68. Савушкин A.B., Старцев Г.П. Двойной дифракционный монохроматор. A.c. 600401 (СССР) //Заявл. 02.08.76. N 2391655/18-25. Опубл. 30.03.78. Бюл. открытий, изобретений, промышленных образцов и товарных знаков. -1978. -№ 12.

69. Терез Э.И., Пантелеев С.К. Озонометр для ночных наблюдений // Приборы и техника эксперимента. -1997. -№1. -С. 139-140.

70. Васильцив В.И., Захарко Я.М., Злупко В.Н., Лебединец В.Н., Троян В.А.

71. Экспедиционный малогабаритный уфиметр для измерения вариаций солнечного ультрафиолета// Труды-ИЭМ. -1989. -Вып. 20(140). -С. 11-14.

72. Шишкина Л.П. Информационно-вычислительный комплекс на базе микроЭВМ «Электроника С5-12» с накопителем на РПЗУ // Труды ИЭМ. 1989. -Вып. 20(140). -С. 15-20.

73. Ивлев Л.С., Максменко О.В., Сирота В.Г. Измерение короткопериодных вариаций солнечной радиации и содержания озона // Оптика атмосферы. -1989, -Т. 2. -№5. -С. 549-551.

74. Красовский А.Н., Людчик А.М., Неверович Л.Ч., Сергеева И.В., Турышев Л.Н., Чернявский А.Ф. К вопросу об оптимизации параметров ультрафиолетовых спектрометров-озонометров // Оптика атмосферы. -1989, -Т. 2. №4. -С. 422-427.

75. Васильев В.И. Блок автоматической записи информации с озонометра М-124 // Труды ИЭМ. -1989. -Вып. 20(140). -20-25.

76. Васильев В.И., Соловьев В.П. Запись информации с озонометра М-124 на УПДМЛ ЕС-9004 // Труды ИЭМ. -1991. -Вып. 24(150). -С. 67-68.

77. Васильев В.И., Колесникова Л.Н. Расчет общего содержания озона по измерениям озонометрами М-124 // Программа в АФАП/ -ГО 875. -1985. -20 с.

78. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974. -464 с.

79. Бохан В.Д. Структура тропической атмосферы на разных стадиях развития тайфуна // Сборник «Тропическая метеорология» / Труды Ш-го международного симпозиума. -Л.: Госкомгидромет. -1987. -С. 164-169.

80. Карибе-84» // Тезисы докладов Ill-го международного симпозиума по тропической метеорологии, март 1985, Ялта. -Обнинск. -1985. -С. 32.

81. Арефьев В.Н., Васильев В.И., Нерушев А.Ф., Петрова Л.И., Соколенко С.А., Устинов В.П., А. Арриба, М. Бальестер, А. Морено, П. Рейес

82. Исследование общего содержания водяного пара и озона в атмосфере над Кубой. // Сборник «Тропическая метеорология» / Труды III международного симпозиума. -Л.: Госкомгидромет. -1987. -С. 455-464.

83. Изучение физических характеристик атмосферы в тропической зоне в сезон ураганов. (Отчет о работе комплексной экспедиции «Карибе-84», Республика Куба, 1984 г.) // -Обнинск, НПО «Тайфун». -1985 -94 с.

84. Изучение физических характеристик атмосферы в тропической зоне в сезон ураганов. (Отчет о работе комплексной экспедиции «Карибе-87». Республика Куба, 1987 г.) // -Обнинск: НПО «Тайфун». -1988. -99 с.

85. Нерушев А.Ф., Анисова И.Г., Васильев В.И. Некоторые особенности пространственно-временных вариаций общего содержания и вертикального распределения озона в тропиках // Сборник «Атмосферный озон» / Труды

86. Всесоюзной конференции по атмосферному озону. Суздаль, октябрь 1988 г. -М.: Гидрометиздат. -1990. -С. 114-120.

87. Изучение физических характеристик атмосферы в тропической зоне в сезон ураганов. (Отчет о работе комплексной экспедиции «Карибе-89», Республика Куба, 1989 г.) // Обнинск: НПО «Тайфун». -1990. -94 с.

88. Хргиан А.Х., Кузнецов Г.И. О суточном ходе атмосферного озона. // Сборник «Атмосферный озон» / Результаты работ МГГ в СССР / Доклады и резолюции Всесоюзной конференции 28-31 октября 1959 г. -М.: Изд-во МГУ. -1961.-С. 184-186.

89. Duetsch Н.А. A daily variation of total amount of ozone // Sci. Proc. Intern. Assoc. Met. Rome / -1954. -London. -P. 1056.

90. Васильев В.И. Классификация внутридневных трендов общего содержания озона. // Тезисы докладов VI международного симпозиума «Оптика атмосферы и океана», 23-26 июля 1999, Томск, Институт Оптики Атмосферы СО РАН. Томск.-1999. -С. 100.

91. Васильев В.И., Нерушев А.Ф. О внутрисуточных вариациях общего содержания озона в атмосфере над Кубой // Труды ИЭМ. -1988. -Вып. 35(135). -С. 155-161.

92. Vasilyev V. I. Deformation of the total ozone content field in the tropical zone. //In book: Ozone in the Troposphere and Stratosphere / Part 1. XVII Quadrennial

93. Ozone Symposium 1992, Virginia USA, June 4-13 1992. / -USA: NASA. -1994. -P.271-274.

94. Vasilyev V. I. Intradiurnal trends of the total ozone content // Abstracts XVIII Quadrennial Ozone Symposium. L'Aquila, 12-21 September, 1996, Italy. / -University of L'Aquila and Scientific and Technology Part of Abruzzo. -1996. -P. 550.

95. Vasilyev V. I. Intradiurnal variations of the total ozone in middle and tropical latitudes // In book: Atmospheric Ozone. Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium. Island of Kos, 1-8 June 2004 / -Greece. -2004. -P. 452-453.

96. Васильев В.И., Перов С.П. Классификация и представление внутридневных трендов общего содержания озона. Метеорология и гидрология, -2006. -№4. -С. 29-40.

97. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдений. М.: Недра, 1983. -224 с.

98. Еланский Н.Ф.,Савиных В.В., Арабов А.Я., Нерушев А.Ф., Васильев В.И., Козина Т.В., Галкина И.В., Лэмб К. Результаты калибровки Российских спектрофотометров Брюера, проведенной в июле 2001 г. // Изв. РАН, ФАО. -2002. -Т 38, № 4. -С 574-576.

99. Vasilyev V. I. Empirical models in investigations UV-B radiation. // In book: Proceedings of the XX Quadrennial Ozone Symposium. Island of Kos, 1-8 June 2004. -Greece, -2004. -P. 1169-1170.

100. Roy C.R., Gies Н.Р. Protective measures against solar UV exposures. J. Radiation Protection Dosimetry. -1997. -V. 72. -N. 3-4. -P. 231-240

101. Report of the WMO-WHO Meeting of Experts on Standardization on UV Indices and their Dissemination to the Public. Les Diablerets, Switzerland, 21-24 July,-1997.-187 p.

102. Уранова JI.A. Весенняя перестройка термобарического поля стратосферы южного полушария //Метеорология и гидрология. -1987. -№ 12. -С. 43-49.

103. Бугаев В.А., Уранова JI.A. Распределение общего содержания озона над Северным полушарием // Метеорология и гидрология. -1967. -№8. -С. 10-17.

104. Уранова JI.A. Весенняя смена циркуляции в стратосфере и предшествующая ей осенняя перестройка поля общего содержания озона // Сборник «Современное состояние исследований озоносферы в СССР». Труды

105. Всесоюзного совещания по озону. Москва, ноябрь 1977 г. / -М.: Гидрометиздат. -1980. -С. 187-193.

106. Уранова JI.A. Распределение общего содержания озона и его изменения при стратосферных зимних потеплениях // Метеорология и гидрология. -1971. -№11.-С. 43-50.

107. Уранова JI.A. Межсуточная изменчивость общего содержания озона по сезонам и давления на уровне моря // Метеорология и гидрология. -1975. -№4.- С. 39-46.

108. Астафьева Н.М. Крупномасштабные структуры в системе океан-атмосфера и их влияние на климат планеты. Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность. -2004. -С. 356-361.

109. Уранова JI.A. Особенности распределения общего содержания озона при выходе южных циклонов на ETC // Метеорология и гидрология. -1980. -№ 1. -С. 30-35.

110. Уранова JI.A. Распределение общего содержания озона при возникновении циклонов над северной Америкой (США) // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука. -1983. -С. 122-127.

111. Уранова JI.A. Особенности распределения общего содержания озона при возникновении антициклонов // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука.- 1983. -С. 127-132.

112. Vasilyev V.I. The total ozone content and typhoon forecast // In book: «Atmospheric Ozone» Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium / Sapporo Hokkaido University, 3-8 July 2000 / -Japan: NASDA. -2000. -P. 699-700.

113. Нерушев А.Ф., Крамчанинова E.K., Кример В.Г. О связи возмущений озонового слоя с тропическим циклогенезом // Сборник: «Тропическая Метеорология». Труды Ш-го международного симпозиума. Л.: Гидрометиздат. -1987. -С. 468-474.

114. Нерушев А.Ф. Озон как индикатор тропического циклогенеза //Труды ИЭМ. -1991. -Вып. 54(151). -С. 87-101.

115. Нерушев А.Ф., Крамчанинова Е.К. Приближенная модель влияния тропического циклона на озоносферу // Труды ИЭМ. -1986. -Вып. 39(22). -С. 96-106.

116. Rodgers Е.В., Stout J., Steranka J., Chang S.W. Tropical cyclone upper-atmospheric interaction as inferred from satellite total ozone observations // J. Appl. Meteor. -1990. -Vol. 29, № 9. -P. 934-957.

117. Гущин Г.П. Изменение общего содержания озона при прохождении тайфунов // Метеорология и гидрология. -1980. -№ 9. -С. 107-109.

118. Гущин Г.П., Соколенко С.А. Некоторые результаты измерения озона в районах прохождения тропических циклонов // Сборник «Атмосферный озон». Труды VI Всесоюзного симпозиума. Ленинград, май 1985 г. -Л.: Гидрометеоиздат. -1987. -С. 255-265.

119. Nerushev A.F., Vasiliev V.I. Specific features of spase-time variations of ozone during the development of intensive tropical disturbances // Abstract Quadrennial Ozone Symposium 1992 June 4-13. USA: University of Virginia. -1992. -P. 10.

120. Vasilyev V.I. Field deformation of the total ozone content in the tropical zone // Abstract Quadrennial Ozone Symposium 1992 June 4-13. USA: University of Virginia. -1992. -P. 261.

121. Нерушев А.Ф. Возмущения озонового слоя, вызываемые тропическими циклонами // Изв. АН СССР, ФАО. -1994. -Т. 30. -№ 5. -С. 630-637.

122. Нерушев А.Ф. Воздействие тропических циклонов на озоносферу. // Изв. АН СССР, ФАО. -1995. -Т. 31. -№ 1. -С. 46-52.

123. Нерушев А.Ф. Влияние тропических циклонов на региональную изменчивость общего содержания озона. // Метеорология и гидрология. -1996. -№ 2. -С. 33-40.

124. Нерушев А.Ф. Воздействие интенсивных атмосферных вихрей на озоновый слой Земли // -С.-П.: Гидрометеоиздат. -2003. -224 с.

125. Васильев В.И. Исследование изменчивости общего содержания озона в зоне действия тропических циклонов // Метеорология и гидрология. -2005. -№ 12. -С. 28-39.

126. Свешников А.А. Основы теории ошибок. -JL: Изд-во Ленинградского университета. -1972. -126 с.

127. Щиголев Б.М. Математическая обработка наблюдений. -М.: Гос. изд-во физико-математической литературы. -1962. -344 с.

128. Шаломянский A.M., Ромашкина К.И. Распределение и измерение общего содержания озона в различных воздушных массах // Изв. АН СССР, ФАО. -1980. -Т. 16, № 12. -С. 1258-1265.

129. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения, Т.2. -М.: Мир. -1972. -287 с.

130. Коняев К.В. Спектральный анализ случайных океанологических полей. -Л.: Гидрометеоиздат. -1981. -208 с.

131. Поляк И.И. Численные методы анализа наблюдений. Л.: Гидрометеоиздат. -1975. -213 с.

132. Серебренников М.Г., Первозванский А.А. Выявление скрытых периодичностей. -М.: Наука. -1965. -250 с.

133. Белевич В.В. Особенности временного режима актинометрических и метеорологических характеристик тропической зоны Антлантики // Метеорология, климатология и гидрология. Киев: Высшая школа. -№ 15. -С. 22-28.

134. Кузнецов Г.И. О некоторых связях между общей циркуляцией и озоном атмосферы // Изв. АН СССР. Серия Геофиз. -1961. -№3. -С. 467-477.

135. Geisler J.E., Dickinson R.E. The five-day on a sphere with realistic zonal winds // J. Atm. Sci. -1976. -Vol. 33. -P. 632-641.

136. Ebel A., Chazi A., Heath D.F. Coherency spectra of global ozone and stratospheric radiance variations // In book: Proc. Joint Symp. Atm. Ozone. Dresden. -1977.-V. 2.-P 59-65.

137. Павлов Н.И., Пашкова Е.Д., Шипунова Г.Н. О волновых колебаниях в тропической атмосфере // Труды Дальневост. регион, н.-и. гидрометеорол. ин-та. -1989. -№ 143. -С. 117-124.

138. Кондратьев A.B. О взаимодействии длинных волн в западных потоках умеренных широт с волнами в восточных потоках // Вестник ЛГУ. -1981. -№18. -С. 91-95.

139. Иванов В.Н., Галушко В.В., Меньшов Ю.А., Петросянц М.А. Ораспределении спектральных компонентов при модуляционном взаимодействии волн различных масштабов // Сборник «Тропэкс-74». Т.1. -Л.: Гидрометеоиздат. -1976. -С. 256-260.

140. Андрющенко В.Ф, Статистическая характеристика составляющих теплового баланса в северной Атлантике // Метеорология, климатология и гидрология. Киев: Высшая школа. -№ 15. -С. 29-35.

141. Кузнецов Г.И. Исследование связи атмосферного озона с некоторыми гео-и гелиофизическими факторами // Сборник «Атмосферный озон». Труды 6-го Всесоюзного симпозиума по атмосферному озону. -Л.: Гидрометеоиздат. -1985.-С. 209-217.

142. Логинов В.Ф. Спектральный анализ индексов солнечной и геомагнитной активности // Труды ВНИИ гидрометеорол. информ. мировой центр данных. -1975, -Вып. 23. -С. 63-68.

143. Криволуцкий A.A. Некоторые особенности планетарных возмущений общего содержания озона//Труды ЦАО. -1986. -№ 166. -С. 78-81.

144. Gille J.C., Smythe С.М., Heath D.F. Observed ozone response to variations in Solar ultraviolet radiation// J. Science. -1984. -Vol. 225, № 4659. -P. 315-317.

145. Alkin A.C., Smith H.J.P. Mesospheric ozone changes associated with 27 day solar ultraviolet flux variations // J. Geophysical Research Letters. -Vol. 13, № 5. -P. 427-430.

146. Перов С.П., Хргиан A.X. Солнечная радиация и фотохимически активный слой озона//Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука. -1983. -С. 27-33.

147. Кузнецов Г.И. Исследование режима общего содержания озона в районе Индийского океана в МОНЭКС-79 // Сборник «Атмосферный озон». -М.: Наука.-1983.-С. 74-81.

148. Prata A.J. Traveling waves in Nimbus-7 SBUV ozone measurement: Observations and theory // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. -1990. -Vol. 116, №495. -P. 1091-1122.

149. Webb A. R. Changes in stratospheric ozone concentrations and solar UV levels //J. Radiation Protection Dosimetry. -1997. -Vol. 72, N. 3-4. -P. 207-216.

150. Звягинцев A.M., Крученицкий Г.М. Об оценках трендов общего содержания озона в Европе и их связи с изменениями общей циркуляции атмосферы // Оптика атмосферы и океана. -1997. -Т.10, № 9. -С. 1045-1052.

151. Черников А.А., Борисов Ю.А., Звягинцев A.M., Иванова Н.С., Крученицкий Г.М. Содержание озона над Россией и прилегающими территориями в 1999 г. //Метеорология и гидрология. -2000. -№ 2. -С. 120-126.

152. Черников А.А., Борисов Ю.А., Звягинцев A.M., Крученицкий Г.М., Перов С.П. Изменчивость озонового слоя в период 1979-1999 гг. // Оптика атмосферы и океана. -2000. -№ 1. -С. 100-105,

153. Черников A.A., Звягинцев А.М., Иванова Н.С., Крученицкий Г.М., Кузнецова И.Н. Содержание озона над Россией и прилегающими территориями в 2000 г, // Метеорология и гидрология. -2001. -№2. -С. 115-122.

154. Fioletov V.E. «Total ozone «normal» values and mapping algorithm» in Atlas of G030S total ozone maps for the northern hemisphere winter-spring of 1992-1993. // WMO Ozone Report #34. -Geneva. -1993. -P. 200.

155. Randel W.J., Cobb J.B. Coherent variations of monthly mean total ozone and low stratospheric temperature // J. Geophys. Res. -1994. -Vol. 99, N. D3. -P. 5433-5447.

156. Васильев В.И., Галкина И.В., Кальсин A.B., Ишов А.Г. Вариации озона в атмосфере по данным станции г. Обнинска // Труды ИЭМ, -С-П.: Гидрометеоиздат. -1997. -Вып. 28(163). -С. 56-61.

157. Vasilyev V. I. The trend estimation of the total ozone in middle latitudes of the European territory of Russia. // In book: Atmospheric Ozone. Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium. Island of Kos. 1-8 June 2004. -Greece. -2004. -P. 454-455.

Информация о работе

Васильев, Виктор Иванович
кандидата физико-математических наук
Обнинск, 2006
ВАК 25.00.29

Диссертация

Экспериментальные исследования изменчивости общего содержания озона в тропических и средних широтах - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы