Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование статистических характеристик поля вертикального распределения озона

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование статистических характеристик поля вертикального распределения озона"

РГ6 од

2 О ПОП 1505

На правах рукописи

КАДЫГРОВА ТАТЬЯНА ВАСИЛЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОЗОНА

04.00.22 - Геофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Долгопрудный -1995

Работа выполнена в Центральной аэрологической обсерватории

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Кручешщкий Г.М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Туликов Г.Ф.

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Бекорюков В.И.

Ведущая организация: НПО "Тайфун"

Защита диссертации состоится 15 декабря 1995 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета в Центральной аэрологической обсерватории по адресу: 141700, Московская область, г. Долгопрудный, ул. Первомайская, д. 3.

С'диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центральной аэрологической обсерватории.

Автореферат разослан ноября 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного сонета, кандидат гсо! рафических наук

Т.В.Трут ко

ОБЩАЯ ХЛРЛ1СГПР[1СТ1ГКЛ ДИССЕРГЛЦИОМИОП РА [ЮТЫ

AKjvaoi,iiocTi^pa(>oii.!

Одним in важнейших направлений современной геофизики явпяетсч проблема исследования и контроля текущего сосюяния и долговременных мзмемемпп атмосферного озона, который оказывает значительное влияние на динамику атмосферы н состояние биосфер!.!. Озоновый слой словно щитом закрывает нашу imaiieiy ог губительного действия биологически актипиого УФ-В излучения, и его разрушение может привести к гибели всего живого на Чемле. В то же время следует помнить, чго озои п больших концентрациях - ядовшый ьчз, он яплясгся олним из активных компонентов фотохимического смога, и его увеличение в нижнем тропосфере также приводит к негативным последствиям. В течение последних лет наметилась тенденция к существенным изменениям и количестве озона в атмосфере иод воздействием естественных и антропогенных факторов. Эта проблема вышла за рпмки чисто научных задач и привлекла к себе внимание мировой общественности. Глобальное уменьшение общего содержания озоиа (ОСО) в 1992-93 гг. значительное число исследователей связывало с воздействием ни озон мощного выброса вулкана Пннатубо, происшедшего п 1991 г., однако низкие значения ОСО, наблюдавшиеся зимой - весной 1995 г., дают основания попагать, что уменьшение озона обусловлено действием более долговременных факторов. Особую озабоченность вызывает понижение ОСО над Восточной Сибирью и Якутией, где сосредоточен один из двух глобальных озоновых максимумов. В феврале - марте 1995 г. это понижение явилось беспрецедентным как по уровню дефицита ОСО (в отдельные дни отклонения превышали 40%), так и по размерам затронутой территории. Для многих станций Сибири н Якутии были зарегистрированы рекордно низкие среднемесячные значения. Все перечисленные данные указывают на

то, что в ближайшее время ситуация может в существенной степени осложниться, и поэтому вопросы контроля за состоянием озона всеми доступными методами становятся чрезвычайно актуальными.

Создание эффективной системы мониторинга озоносферы невозможно без разработки алгоритмического и программного обеспечения, включающего в себя банки данных, системы сбора и обработки информации о состояния озонового слоя, методы и алгоритмы обнаружения в нем изменений. К настоящему времени наиболее развитыми являются алгоритмические и программные средства дпя контроля поля ОСО. Существует банк данных no ОСО, на основе которого в ЦАО успешно действует оперативная система контроля состояния поля ОСО и обнаружения в нем аномалий над Российской Федерацией и прилегающими территориями. Однако для диагностики естественных и антропогенных изменений в озоносфере, а также для решения задач мониторинга УФ-В облученности земной поверхности необходимо иметь информацию fie только об изменении общего содержания озона, но и об изменении концентрации озона на различных высотах. Это позволит выявить высоты, на которых изменения концентрации озона приводят к различным аномалиям в ОСО, выявить факторы, влияющие на эти аномалии, проследить масштабы и динамику их возникновения. Выявление причин истощения озонового слоя, совершенствование действующей системы обнаружения аномалий, а также ряд других научных и прикладных задач требуют знания статистических характеристик поля вертикального распределения озона (ВРО). Диссертация посвящена исследованию этих характеристик на основе созданного соискателем банка данных по ВРО.

Цель работы

1. Статистическое описание поля ВРО.

2. Выявление трендов ВРО.

3. Количественная оценка и анализ сравнительной значимости динамических факторов, влияющих на формирование ПРО.

Научная новизна

1. Создан банк данных по вертикальному распределений о юна, полностью соответствующий требованиям, вытекающим из задач оперативного и долговременного мониторинга.

2. Разработаны метод выделения тренда в ряду наблюдений геофизической величины, подверженной динамическому воздействию, и критерии качества построения модели по анализу ряда остатков.

3. Получены профили трендов ВРО и амплитуд влияния динамических факторов на парциальное давление озона дпя станций мировой сети баллонного зондирования атмосферы.

4. Выполнен анализ сравнительной значимости динамических факторов, влияющих на формирование ВРО.

Достоверность результатов обеспечивается высокой статистической надежностью полученных оценок, основанных на большом объеме исходных данных, и результатами анализа рядов остатков парциального давления озона, выполненного предложенным в данной работе методом, а также совпадением полученных модельных оценок с ранее известными в гон части, где они имеются.

Практическая ценность работы

В ходе выполнения работы был создан регулярно пополняемый банк данных по вертикальному распределению озона, включающий в себя данные баллонного зондирования атмосферы с 1962 г. со всех станций мировой озонометрической сети и позволяющий обеспечить оперативное использование информации о ВРО для решения задач геофизики и

оперативной практики, а также разработаны программные средства для его обслуживания и онераишно! о пополнения. Определены тренды ^¡еднего тропосферного и среднего пижнестраюсферного озона и тренды парциального давления озона па высошх or 1 до 30 км (с шагом 1 км). Изучены, вклады динамических факторов, влияющих на парциальное давиенне озона на этих высоки, а именно: сезонной изменчивости (годового хода и ею гармоник), квазндвухлетних колебании экваюрпального нефа и поюка солнечной радиации на длине волны 10.7 см н исследована их ошосшельная значимость. Эш результаты могут бы i ь ишользовапы для приведении широкомасштабных исследований но изучению динамики ашосфершлк процессов и выявлению возможных, источников ра>рушеннм оюпа Кроме iuiu, cíaшстические данные о поле Ш'О попюляки улучшим. меюднческое обеспечение cuy i пиковых и (меренпи и находя i п|)нмснеипе в системе мониюрнша УФ И облученности земной поверхности, 1ак как lil'O существенно влияет на формирование приходящего н уходящею поюка коро|коволновон части снеыра солнечного итиучення.

Сезуш.ишл дпееер! анионной работ внедрены в ЦАО, НПО "Комета" ¡i Авиационном сер)нфикапииппом цен i ре ! oelIHIl ГЛ.

На >;шш!У biiiiocyu'ji:

1. liaiiK данных но 141), включающий в себя информационную базу данных и npoi раммное обеспечение.

2. Метод выделения тренда в ряду геофтической величины, подверженной влиянию внешних факюроц.

3. Роулыаты аналн ta широшо-высомюй струмуры трендс<в и амплитуд влияния динамических факторов, формирующих вер шкальное распределение озона.

Апробация работы

Результаты работы докладывались на Всесоюзном симпозиуме по фотохимическим процессам земной атмосферы в Москве (1986 г.), Всесоюзной конференции по атмосферному озону в Суздале (1988 г.), Международном симпозиуме по исследованию средней атмосферы в Душанбе (1989 г.), Международном симпозиуме по атмосферному озону п Шарлотспнлле (США, 1992 г.), в Русском географическом обществе РАН (1993 г.), на Генеральной Ассамблее европейского геофизического общества в Гамбурге (Германия, 1995 г.), XIII Международной конференции по шумам в физических системах и I/Гфлуктуацнях в Палаш е (Литва, 1995 г.), Международной конференции по озону нижней стратосферы в Халкндики (Греция, 1995 г.), Итоговой сессии ВМО в Женеве (Швейцария, 1995 г.), XXI Генеральной Ассамблее Международного союза по геодезии и геофизике в Боулдере (США, 1995 г.), а также на заседаниях Ученого совета и семинарах ЦАО, семинаре по атмосферному озону ИФА РАН.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на 126 листах, включает 33 рисунка и 10 таблиц. Список литературы содержит 114 наименовании.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана актуальность проблемы, формулируются цель работы, защищаемые положения, указывается научная повнзна и

практическая ценность полученных результатов, приводится краткое описание структуры диссертации.

В первой главе дан обзор современного состояния исследований атмосферного озона, приводятся сведения о вертикальном распределении озона, об основных системах наблюдений и обьеме накопленного экспериментального материала, обосновывается выбор исходных данных для проведения анализа.

В первом разделе приводятся общие сведения о вертикальном распределении озона, о его основных тинах и принципах формирования.

Во втором разделе рассмотрены основные наблюдательные системы за вертикальным распределением озона, приводятся их точностные характеристики, периоды наблюдении, сравниваются их достоинства и недостатки. Обосновывается выбор данных баллонного зондирования атмосферы в качестве исходного материала для статистического моделирования.

Во третьем разделе дан обзор работ, посвященных исследованию статистических характеристик поля ВРО и мстодам выделения трендов озона.

В четвертом разделе приводятся сведения об имеющихся системах сбора и обработки информации о состоянии атмосферного озона, методах и алгоритмах обнаружения изменений в нем. Методические и структурные принципы организации банка данных по ВРО формировались с учетом опыта создания аналогичного банка по ОСО, успешно применяемого в действующей системе мониторинга поля ОСО и в разработке которого принимал участие соискатель.

В пятом разделе сформулированы краткие выводы первой главы.

ййЛШ21юи_птаве приводится описание разработанного соискателем банка данных по вертикальному распределению озона, включающег о в себя информационную базу и программное обеспечение. Архив банка содержит

данные баллонного зондирования атмосферы со всех станций мировой озонометрической сети с 1962 г., постоянно пополняется и насчитывает более 25 тыс. пусков озонозондов с 85 станций. Программное обеспечение включает в себя 25 программ, обеспечивающих оперативное использование н предварительный анализ данных.

В перлом разделе дастся описание информационной базы данных, приводится список станций озонного радиозондирования с их географическими координатами, периодами наблюдений, числом пусков и типами используемых приборов. Архив представлен двумя уровнями архивации, которые различаются структурой храпения данных. Первый, основной уровень архивации содержит результаты измерений парциального давления озона, температуры, скорости и направления ветра на уровнях измеренного общего атмосферного давления, начиная от поверхности земли до максимальной высоты, достигнутой озонозондом. Второй уровень архивации, выделенный из основного, предназначается для исследования статистических характеристик поля ВРО. В отличие от первого, в котором отсчеты в пусках представлены на изобарических поверхностях от поверхности земли и с неравномерным шагом, значения парциального давления озона, температуры и общего атмосферного давления на втором уровне архивации пересчитаны по высотам с тагом 1 км от уровня моря до 35 км. Информационная база включает в себя сведения о тропопаузах всех пусков озонозондов для всех станций за весь период наблюдений.

Во втором разделе описывается алгоритм перевода озонозондовых данных к средним значениям в слоях толщиной 1 км. Привязка исходных данных к системе стандартных изобарических поверхностей не очень удобна для дальнейшего исследования статистических характеристик. Эти уровни не являются эквидистантными ни по давлению, ни но высоте, что затрудняет анализ полей, т.к. неэквидистантность существенно снижает

соотношение сигнал/шум. На практике при модельном представлении высотных профилей физических параметров в настоящее время наиболее широко используется система стандартных высот.

Третий раздел посвящен описанию программного обеспечения банка данных, которое включает в себя обширный пакет программ и содержит:

- программы контроля качества исходной информации, поступающей для пополнения базы данных (поиск ошибок, появившихся в результате перевода данных на машиночитаемый носитель; поиск пропущенных значений парциального давления озона и температуры, необходимой для пересчета по километровым слоям и выделения тропопаузы; выявление параметров, выходящих за рамки допустимых; проверку на повтор уровней и т.д.);

• программы унификации и подключения поступивших вновь данных к имеющемуся архиву (сортировка уровней в порядке убывания общего атмосферного давления для приведения данных к единому виду и пополнению первого уровня архивации; пересчет всех параметров по километровым слоям для пополнения второго уровня архивации, выделение тропопауз по температурным отсчетам озонозондов);

- сервисные программы и программы предварительного анализа данных, которые дают справочную информацию (о полноте архива, о расположении озонозондовых станций относительно друг друга, о высотах подъема озонозондов, о тропопаузе, и т.д), определяют средние значения и отклонения от средних для озона, температуры, атмосферного давления, а также коэффициенты корреляции между значениями озона и температуры для всех высот без учета и с учетом тропопаузы, вычисляют интегральный, остаточный и суммарный озон но данным пуска;

- программы преобразования данных в форматы, позволяющие использовать стандартные пакеты статистической обработки.

В четвергом разделе приведены краткие выводы второй главы.

В третьей главе излагается метод выделения тренда в ряду наблюдении геофизической величины, подверженной динамическому воздействию, приводятся разработанные критерии для опенки качества построения модели, рассматривается влияние неоднородности исходных данных на качество построения модели.

В первом разделе описывается алгоритм выделения тренда в ряду наблюдений х(1Т), где /=0, Ряд в общем случае может содержать

неравноценные наблюдения, качество которых задастся весами У(ГГ), и пропуски. Для пропусков в наблюдениях У~0. Выделение тренда предполагает построение статистической модели путем разложения исследуемой физической величины х({) по базису:

О

по методу наименьших квадратов, т.е. нахождения амплитуд а

N Р

минимизирующих полную невязку /? = £

1-0 ыо

Базис предварительно оргонормируется, что позволяет уменьшить вычислительные погрешности, далее вычисляются коэффициенты разложения и оставляются только те из них, которые статистически значимы по критерию Фишера при уровне доверительной вероятности 0.95, после чего происходит возвращение к исходному базису с вычислением коэффициентов разложения н их ошибок. Описанная процедура осуществляется вначале для ортонормированного базиса размерностью два, а затем последовательно повторяется с увеличением размерности базиса на единицу. Задача состоит в выборе шага отсчета (7), а также функции у^Ц), их конкретного вида и количества (/>) в зависимости от

характеристик наблюдений. В программной реализации метода, набор функций базиса может произвольным образом меняться и расширяться.

Величина г Ц Т) в формуле (I) - это ряд остатков после выделения влияния всех регрессоров, являющийся важнейшим источником информации как о качестве разложения исследуемого ряда по выбранному базису, так и о качестве исходного материала (представительности и зашумленности анализируемого ряда наблюдений).

Во втором разделе дается обоснование выбора функций, включаемых в базис, шага и длины ряда наблюдений применительно к трендам озона. Очевидно, что среди функций у должны быть (/)=!, (/)=/, а также

функции, описывающие сезонный ход, влияние солнечной активности и квазндвухлетних колебаний экваториального ветра. Задачи выбора шага (7) и базиса с очевидностью не являются независимыми. Например, если в качестае шага выбирается год, то в число базисных функции не нужно включать тс, которые описывают сезонный ход. В то же время ясно, что сам по себе сезонный ход представляет значительный интерес для задач моделирования и прогнозирования озонового слоя, а принятая практика его выделения пугем межгодового осреднения явно не является оптимальной при наличии тренда и затрудняет обоснованную оценку погрешности как самого сезонного хода, так и тренда. Поэтому представляется более разумным выбор в качестве шага меньшего интервала времени и включение в число базисных функций гармоник сезонного хода. В этом случае наличие или отсутствие тренда не влияег на восстановление сезонного хода, а погрешность его восстановления определяется через погрешности определения соответствующих амплитуд. Ясно при этом, что число гармоник сезонного хода в базисе не может превышать пяти, т.к. по теореме Котелышкова спектральная составляющая сигнала не может быть восстановлена при менее чем двух отсчетах на период при бесконечном значении соотношения сигнал/шум. Выбор значения шага отсчета 7=1 месяц диктуется и рядом других соображений: общедоступная архивация данных о солнечной активности и экваториальном ветре

(включаемые в базис как общепризнанные факторы, влияющие на озон) и их оперативное распространение осуществляется с шагом осреднения, равным одному месяцу. Кроме того, месяц - это минимальный шаг, для которого принятая на мировой сети частота зондирования может обеспечить эквидистантность отсчетов. Таким образом, для определения влияния динамических факторов и выделения трендов ВРО, ряд среднемесячных значений парциального давления озона P(l) на каждой in высот Л от 1 до 30 км разлагался по базису из 20 функции, а именно: 1 - постоянная составляющая, I - линейная составляющая процесса (время), S(t) - солнечная активность (значения спекгралыюй плотности потока солнечного излучения на длине волны 10.7 см), IV(l) - экваториальный ветер (значения экваториального ветра на семи стандартных уровнях: 70,

50, 40, 30, 20, 15 и 10 мбар) и siii^27ti/rf- + - гармоники сезонного хода:

P(t)h =a + bt + cS{t) + ¿c/.U'.(<) + Y. Л{ sin(2 M/T. + ?>.) + r(t), (2) i—l ¿=1

где

а . - климатический профиль, осредненный за год, b - линейный тренд,

с - амплитуда влияния солнечной активности,

</,• - амплитуда влияния экваториального ветра на / м уровне,

IVj - значение экваториального ветра на /-м уровне,

Aj - амплитуда влияния /-й гармоники сезонного хода,

Tj = 12// - период 1-й гармоники,

Ф j - фаза /-й гармоники,

л - остатки.

Реально последняя сумма в формуле (2) состоит из 10 слагаемых: синусов и косинусов гармоник сезонного хода, преобразуемых н амнлшулы и фазы по стандартным формулам элементарной тригонометрии.

Так как в базис включена функция, описывающая влияние солнечной активности, то желательно, чтобы длина ряда наблюдений существенно превышала ее 11-летний цикл. Поэтому для анализа по вышеизложенному методу были привлечены озонные ряды наблюдении длительностью 15 лет и более. Для обеспечения уверенной привязки по высоте озонового максимума для различных типов ВРО из банка данных были выбраны пуски, где озонозонды достигали высоты 24 км и выше. Станции с такими рядами оказались расположенными в Европе, Северной Америке и Японии.

В третьем разделе приводятся разработанные критерии для оценки качества построения модели по анализу ряда остатков с привлечением регрессионного анализа (выделение коэффициента авторегрессии 1-го порядка к\ в ряду остатков н исследование "остатков остатков" на белый

шум). При этом должно выполняться условие: /о2^т/27', где т -длительность синоптического цикла (прн выбранном нами шаге 7-1 месяц

у

и диапазоне широт, где размещены станции к\ <, 0.1). Исследование "остатков остатков" на белый шум удобно производить, используя близость интегрированной периодограммы к прямой, проходящей через начало координат, и статистику Дарбииа-Уотсона, характеризующую отсутствие автокорреляции (идеальное значение 2.0). Такие исследования рядов остатков, получившиеся после разложения рядов парциального давления озона на высотах 1-30 км показали, что интегрированные периодограммы для всех высот и станций в пределах 75% (а 80% интегрированных периодограмм в пределах 95%) доверительного интервала уложились в окрестность прямой, проходящей через начало координат. Ряды остатков привлечены также для исследования однородности исходных данных. В частности, рассмотрен вопрос, как сказалась смена приборов на канадских станциях на качество построения модели. Исследование статистических характеристик рядов остатков до и после смены приборов показало, что смена приборов привела к

статистически значимым различиям в средних значениях остатков (от 0.06 до 0.28 нбар), лежащим в пределах точности, на которую претендует представленная модель, и к незначимым различиям в их средних квадратических отклонениях.

Четвертый раздел содержит краткие выводы третьей главы.

В четвертой главе приводятся результаты выделения трендов и исследования влияния динамических факторов на ВРО. В иен даны количественная оценка и анализ сравнительной значимости этих факторов, анализ годового хода, дано представление о точностях восстановления постоянной составляющей (климатической нормы или нулевой гармоники годового хода) и сезонной изменчивости, анализ профилей ВРО в условиях аномально низких значений общего содержания озона.

Первый раздел посвящен результатам выделения трендов. Приводятся полученные значения трендов с доверительными интервалами для среднего тропосферного и среднего ннжнестратосферного озона, а также отдельно для высот 1-30 км и их шнротно-высотная структура.

Проведенный анализ показывает, что тренды в среднем тропосферном озоне являются положительными для всех анализируемых станций и колеблются от 0.35% (Гус) до 2.3% в год (Хоэнпайссенберг), за исключением станции Уоллопс, где тренд в среднем тропосферном озоне составил -0.14±0.3% в год. Тренды в среднем нижнестратосферном озоне на всех станциях отрицательные и варьируются от -0.28% (Уоллопс) до -0.76% в год (Татено). Все упомянутые тренды в среднем тропосферном и среднем ннжнестратосферном озоне являются статистически значимыми. Наибольшие значения трендов в тропосфере, как правило, отмечаются в ее нижних слоях (~1-2% в год для канадских станций, а также станции Уоллопс; -2-3% в год для Европы и Японии), по мере приближения к тропопаузе их значения постепенно уменьшаются. Однако на станции Хоэнпайссенберг положительные тренды в ~2-2.5% в год набшодаются до

высоты 9 км, и тренд среднего тропосферного озона на этой станции имеет наибольшее значение из всех анализируемых станций. Отрицательные тренды с наибольшими абсолютными значениями наблюдаются на высотах: 17-19 км (-0.6-1% в год) на всех американских станциях (за исключением станции Уоллопс) и в Европе; 16-17 км (-0.5% в год) на станции Саппоро; 13-16 км (-1.1-1.9% в год) на станции Татено; 14-15 и 2022 км (-0.6-0.7%) на станции Кагосима. На станции Уоллопс тренды озона имеют положительное значение на высотах от I до 5 км и от 21 до 30 км, а в районе высот 6-20 км их значения колеблются от -0.2 до 0.1% в год.

Второй раздел посвящен анализу сравнительной значимости динамических факторов, влияющих на формирование ВРО. Результаты показали, что по всем анализируемым станциям и на всех высотах значимыми динамическими факторами оказались: экваториальный ветер на всех семи стандартных уровнях, солнечная активность и первая гармоника годового хода. Наибольшая изменчивость парциального давления озона на всех станциях связана с влиянием годового хода, далее по значимости из регрессоров следует экваториальный ветер и наименее значимым рсгрессором является солнечная активность. Для станций, расположенных в высоких и средних широтах Северного полушария (75-43° 14), изменчивость в профилях парциального давления озона, обусловленная сезонным ходом, на большинстве высот превосходит изменчивость, обусловленную значениями остатков множественной регрессии, и только для южных станций (38-32° Ы) наблюдается обратная картина. Так как основными динамическими факторами, формирующими ВРО, являются годовой ход и экваториальный ветер, то для выявления главных из них можно ограничиться 5-6 летними рядами наблюдений. Это позволит существенно расширить круг станций, ряды наблюдений которых могут быть привлечены для выявления незональных эффектов.

Третий раздел посвящен изучению сезонной изменчивости ВРО (годовому ходу и его гармоникам). Вертикальные профили нулевой гармоники годового хода (климатической нормы) находятся в соответствии с традиционными представлениями о типах ВРО. Значимость гармоник иллюстрируют широтно-высотные разрезы вкладов амплитуд этих гармоник в полную дисперсию. Наибольший относительный вклад (-60-90%) вносит первая гармоника сезонного хода, однако для многих высот спекзр является достаточно сложным (до 5 гармоник). Погрешности восстановления вертикальных профилей постоянной составляющей годового хода составляли в среднем по профилю от 3% на станциях Резольюг и Хоенпайссенберг до 9% в Саппоро, а вертикальных профилей сезонной изменчивости от 5% в Хоенпайссенберге до 14% в Кагосиме; Исследование широтно-высотного распределения времени наступления максимума в сезонном ходе показывает, что максимум на всех анализируемых широтах (32-75° Ы) в основном достигается в первые месяцы года в интервале высот 12-24 км, и близок к середине года вне этого интервала.

В четвертом разделе анализируются профили ВРО в условиях аномально низких значений ОСО. Для каждой из анализируемых станций были исследованы 4-6 профилей, которые соответствовали наименьшим значениям ОСО, наблюдавшимся в дни выпусков озонозондов, и в которых дефицит озона составил два и более среднеквадратнчееких отклонений или превышал 15% от климатической нормы. Сведения о этих аномалиях были взягы из банка данных по ОСО. Для всех анализируемых аномалий на всех широтах наблюдается качественное подобие проанализированных ситуаций, когда наибольший дефицит озона соответствует диапазону высот, расположенному под климатическим максимумом. Практически для всех станции это дает основание сделать предположение об обусловленности аномалии ОСО процессами переноса воздушных масс.

Применимо к одной из аномалий на станции Резольют нельзя исключить влияние такого фактора как консервация и последующее высвобождение СЮ в образованиях типа полярных стратосферных облаков.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Создан регулярно пополняемый банк данных по вертикальному распределению озона, включающий в себя информационную базу с данными баллонного зондирования атмосферы с 1962 г. от всех станций мировой озонометрическои сети, а также обширное программное обеспечение для его обслуживания. Создание банка позволило провести исследование статистических характеристик поля ВРО.

2. Разработан метод выделения тренда в ряду наблюдений

геофизической величины, подверженной динамическому воздействию.

(

3. Разработаны критерии качества построения модели по анализу ряда остатков.

4. С помощью разработанных алгоритмов и программ для станций мировой сети озонного радиозондирования, имеющих ряды наблюдений протяженностью 15 и более лет, в диапазоне высот 1-30 км с шагом 1 км выделены тренды парциального давления озона и амплитуды влияния динамических факторов на формирование ВРО. Построены их широтно-высотные разрезы. Отдельно исследованы тренды в среднем тропосферном и среднем нижнестратосфсрном озоне.

5. Определены профили вкладов климатической нормы, сезонного хода, экваториального ветра и солнечной активности в ВРО и построены широтно-высотиые разрезы этих вкладов.

6. Исследован спектральный состав сезонного хода и его широтно-высотное распределение, а также широтно-высотное распределение времени наступления максимума в сезонном ходе.

7. Выполнен анализ рядов остатков парциальног о давления озона на различных высотах с использованием разработанных критериев. Результаты анализа показывают хорошее качество выделения трендов и амплитуд влияния динамических факторов, формирующих вертикальное распределение озона, а также устойчивость построенной статистической модели по отношению к возмущениям однородности ряда;

8. Эффектнвнос1ь модели продемонстрирована на примере анализа ситуации с аномально низким содержанием озона, выполненного для всех станций, когда дефицит ОС'О составил два и более стандартных отклонения или 15 и более процс-июн.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО Т1:МП ДПССНРГАИПП

1. Kaut крова Т.В., Фиолетв В Л). Сиециаии шроиашп.ш банк ,чанш.1\ • .о общему содержанию озона. Тезисы докладов Всесоюзною симпозиума ио фотохимическим процессам земной ашосферы. Черноюиоика, I9H6, с 169-17«.

2. К,|Д1.н рова Г.В., Фиолеюи В'3. Об оценке ci апатических хараме риешк рндов наблюдений общею юдержанмя озона. Meieopmioi ил и шдролшия, 1987, N.12, с.-18-53.

3. Kadygrova T.V., Fioletov V.I!. 'l'olal ozone conclation with temperature and geopotential heigts at various altitudes. Middle Atmosphere International Symposium, Dushanbe 1989. Abstracts. M., 1989, P.69.

4. Кадьнроиа Т В., Фиолеюв В.Э. Ьанк данных "Оюнометрия" и статистическое описание поля общего содержания озона. Атмосферный о юн. Под ред. Кокипа Г.А., М., 1990, с.89-96.

5. Кадьнрова Т В., Фнолеюв В.Э. Ста шсзнческие характеристики сити общею содержания озона с ¡ермобаричееким полем Атмосферный о юн. Под ред. Кокнна Г.А., М„ 1990, с.73-78.

6. Кадыгрова Т.В., Фиолетов В.Э. О связи общего содержания озона с термобарическим полем. Метеорология и гидрология, 1990, N.6, с.116-119.

7. Kadygrova T.V., Fioletov V.E. On Ozone Correlation with Meteoflelds in the Northern Hemisphere, Ozone in the Troposphere and Stratosphere, Ed. R.D.Hudson, NASA CP-3266, 1994, P.390-392.

8. Кадыгрова Т.В. Банк данных о вертикальном распределении озона. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана, 1995, Т.31, N.1, с.57-61.

9. Кадыгрова Т.В., Крученицкий Г.М. Выделение трендов в парциальном давлении озона на различных высотах в атмосфере. Изв. РАН. Физика атмосферы и океана, 1995, Т.31, N.1, с.62-68.

10. Bojkov R.D., Fioletov V.E., Balis D.S., Zerefos C.S., Kadygrova T.V., Shalamjinsky A.M. Record low Ozone over Siberia in Winter/Spring 1994-95. International Conference on Ozone in the Lower Stratosphere, May 15-20, 1995, Halkidiki, Greece, P. 10.

11. Kruchenitsky G.M., Kadygrova T.V., Perov S.P., Zvyagintsev A.M., Kostioutchcnko I.G., Timashev S.F. Noise in long-term ozone measurements data series. Proceedings of the 13th International Conference on Noise in Physical System and 1/f Fluctuations - Palanga, Lithuania, 29 May - 2 June 1995. Ed. V.Bareikis & R.Katilius, World Scientific: Singapore, 1995, P.733-736.

12. Kadygrova T.V., Kruchenitsky G.M. Spatial-Time Variation of the Ozone Partial Pressure Fields at the Northern Hemisphere. IUGG XXI General Assembly, Boulder, Colorado, July 2-14, 1995, Geophysics and the Environment, Abstracts, Week В, P.B298.

13. Божков P. Д., Фиолетов В.Э., Кадыгрова Т.В., Шаламянский A.M., Ромашкина К.И. Оценка уменьшения озона над Евразией в 19731995 гг. на основе откорректированных данных наблюдений фильтровых озонометров. Метеорология и гидрология, 1995, N.9, с.30-39.