Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Изменения озоносферы в районе Сибири и их климатическое значение

ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Изменения озоносферы в районе Сибири и их климатическое значение"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК [551.510.534+551.513](571.1/5)

ГЕРАСИМОВА Нина Васильевна

ИЗМЕНЕНИЯ ОЗОНОСФЕРЫ В РАЙОНЕ СИБИРИ И ИХ КЛИМАТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

25.00.30 - МЕТЕОРОЛОГИЯ, КЛИМАТОЛОГИЯ, АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена на кафедре ДАКЗ Российского Государственного гидрометеорологического университета.

Научный руководитель -доктор географических на

ук, профессор К.В. Кондратович

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится 26 октября 2006 г. в 15.30 часов на заседании Специализированного совета Д212.197.01 Российского Государственного гидрометеорологического университета.

Адрес: 195196, г. Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного гидрометеорологического университета.

Официальные оппоненты

-доктор географических наук, профессор Г.Н. Чичасов, -доктор физико

математических наук, профессор С.П.Смышляев.

Автореферат разослан _сентября 2006 г.

Ученый секретарь Специализированной совета РГГМУ

доктор физ.- мат.наук, про фессор Кузнецов А.Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Изменения в озоно-сфере Земли, их климатическое значение относятся к наиболее актуальным глобальным проблемам метеорологии. Атмосферный озон, большая часть которого сосредоточена в стратосфере, является поглотителем солнечной радиации и обеспечивает защиту биосферы от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Тропосферный озон участвует в формировании парникового эффекта и негативно влияет на экосистемы и здоровье.

Структура озоносферы характеризуется наличием в северном полушарии двух климатических очагов максимальных значений общего содержания озона (ОСО): в Канаде и Восточной Сибири.

Исследование региональных изменений климата в этих регионах, где зимой формируются основные тропосферные очаги холода, влияющие на локализацию и интенсивность сезонных центров действия атмосферы Сибирского и Канадского антициклонов, несомненно актуально.

Спутниковые наблюдения ОСО позволили достоверно установить ослабление озоносферы в течение нескольких десятилетий и обнаружить явление «озонных дыр».

Наличие пространственно-временной сопряженности очагов максимальных значений ОСО и напряженности геомагнитного поля позволяет использовать закономерность «западного дрейфа» Сибирской аномалии и движения магнитных полюсов для диагноза и прогноза региональных изменений климата.

По оценкам, приведенным в публикациях К.Я. Кондратьева и его соавторов, «происшедшее в период 1980-1990 гг. уменьшение содержания озона в стратосфере, привело к компенсации (примерно на 20 %) парникового вынуждающего воздействия». В районах максимальных значений ОСО должно иметь место акцентированное антипарниковое влияние озоносферы.

Целью работы является анализ наземных, авиационных и спутниковых озонометрических наблюдений XX века в районах максимальных значений ОСО для их сопоставлени с региональными изменениями термического режима.

Для выполнения поставленной цели необходимо:

- создать банк данных озонометрических наблюдений, необходимых для выявления климатически значимых общих и региональных изменений озоносферы й явления озонных дыр;

- провести анализ изменений магнитного поля Земли в XX веке (движение магнитных полюсов и «западный дрейф» мировой Восточно-Сибирской магнитной аномалии);

- рассмотреть возможные механизмы формирования очагов максимальных значений ОСО в Канаде, Сибири и Южном полушарии;

- провести анализ межмесячных изменений температуры воздуха в Сибири в периоды осенне-зимнего охлаждения и весенне-летнего прогрева.

Методы исследования.

Информационной базой послужили результаты озонометрических наблюдений, полученных различными способами. Так, были проанализированы многолетние данные (19571998 гг.) географической локализации климатических очагов максимальных значений ОСО в северном полушарии по архивным данным NACA. Проанализированы многолетние среднемесячные данные (1975-2005 гг.) географической локализации климатических очагов максимальных значений ОСО в Восточной Сибири и Канаде по результатам дистанционного зондирования спутниками «Nimbus-7» и TOMS, а также по спутниковым снимкам NACA.

Использовался Каталог элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ), полученный специалистами Института географии РАН за 1899-2000 годы. Районы антициклонических арктических вторжений являются диагностическим признаком выделения ЭЦМ. Наряду с региональными'особенностями парникового эффекта на термический режим Сибири могут влиять вторжения холодного воздуха Арктики.

Рассмотрены изменения геомагнитного поля по данным Национального центра геофизических данных (ЫОБС) при Национальном управлении США по исследованию океана и атмосферы (Ж)АА).

Научная новизна.

- показано, что локализация очагов максимальных значений ОСО в областях максимальной напряженности магнитного поля указывает на роль корпускулярной радиации в образовании озона, так как наблюдается рост ОСО в полярной области в течение полярной ночи;

- изложен новый подход влияния стратосферного озона на изменение температурного режима в Сибири и Канаде: «западный дрейф» Восточно-Сибирской магнитной аномалии и соответствующее климатическое изменение локализации тропической ложбины холода позволяет объяснить случаи необычайно сильных морозов в Западной Сибири и более частым появлениям макропроцессов с движением Сибирского антициклона к западу; смещение магнитного полюса к северо-востоку сопровождалось возникновением области с отрицательным трендом температуры воздуха в Канаде;

- произведен комплексный анализ зависимости формирования тропосферных очагов холода в Сибири от структуры озоносферы, радиационных и макросиноптических процессов;

- проведен сравнительный анализ изменения озоносферы в XX веке в связи с движением магнитных полюсов и «западного дрейфа» Восточно-Сибирской магнитной аномалии.

Теоретическая и практическая ценность.

Предложенное в диссертации исследование может быть использовано для составления прогнозов изменения климата в Сибири и Канаде.

Полученные результаты рекомендуются к использованию в учебном процессе и при анализе современных изменений климата в ряде регионов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- механизм образования очагов повышенного содержания озона в Северном и Южном полушариях в областях мак-

симальной напряженности магнитного поля, что косвенно указывает на роль корпускулярной радиации в образовании озона;

- результаты анализа комплексных радиационных и мак-росиноптических процессов, определяющих более раннее : и интенсивное охлаждение воздушных масс в Восточной Сибири. Антипарниковое воздействие очага максимальных в Северном полушарии значений ОСО;

- обнаружение существенных межмесячных изменений температуры воздуха в период осенне-зимнего охлаждения в XX веке по осредненным по двадцатилетиям периодам.

- отсутствие трендового снижения осеннего охлаждения и роста весеннего прогрева;

- выявлено сопряженное изменение магнитного поля («западный дрейф») озоносферы и термобарического поля тропосферы (о чем свидетельствует экстремального похолодания в Западной Сибири и рост температуры и атмосферных осадков в районах Дальнего Востока);

- установлено, что на режим увлажнения ЕТР в XX веке оказало влияние усиление повторяемости разновидностей восточной формы атмосферной циркуляции с «надвиганием сибирского антициклона».

Апробация. Отдельные положения и трактовка результатов исследования, заложенных в основу настоящей работы, докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции «Атмосфера и здоровье человека» в Санкт-Петербурге в 1998 г., на итоговых сессиях ученого совета РГГМУ в период 2001 -2005 гг., на Международной школе-конференции «Изменение климата и окружающая среда», 2005 г.

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, материалы использованы в научно-исследовательских отчетах.

Структура и объем.

Диссертация состоит из 8 основных частей: введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников, содержащего 165 источников, из них 68 англоязычных. Общий

объем работы составляет 196 страниц текста, включая 46 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, излагаются цели и задачи исследования, дана оценка научной новизны и практической ценности работы, приведен перечень поставленных и решенных в ходе исследования задач, а также защищаемые положения.

В первой главе дается обзор состояния озонометриче-ских наблюдений.

Наземные озонометрические наблюдения сравнительно непродолжительны и сеть озонометрических станций крайне неравномерна, в основном она находится в странах Европы и Северной Америки.

Рисунок 1 - Сеть озонометрических станций по данным

В 1925-1926 годах была создана первая озонометриче-ская сеть из 5 европейских (Ароза, Лервик и др.) станций с использованием спектрофотометров Добсона. Так было начато регулярное измерение атмосферного озона на наземных станциях. При благоприятных метеорологических условиях точность спектрофотометра Добсона составляет 1-3%.

ВМО.

С 1957 по 1968 гг. в СССР была создана сеть озономет-рических станций с методическим центром в ГГО, которая в 1966 г. состояла из 37 станций (30% мйрбвой сети). В настоящее время в мире работают около 120 озонометрических станций, из них более 40 - на территории России. Результаты сравнений показали, что среднее отклонение данных с М-83 не превосходили 5,3 % от средних отклонений данных многочисленных станций Добсона и, таким образом, можно утверждать, что данные с М-83 являются вполне корректными. •

57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 S5 87 89 91 93 95 97

Годы

Рисунок 2 - Изменение роста количества озонометрических станций

В 1957 г. в ГГО был сконструирован самолетный озоно-метр, с помощью которого общее содержание озона измеряется с движущегося самолета.

Поскольку возникла проблема озоновой опасности в кабинах самолетов для экипажа, а также пассажиров сверхзвуковых транспортных самолетов (СТС), в 1971-1980 годы сотрудником ЛГМИ В.В. Осечкиным была впервые реализована обширная программа измерений концентрации озона на рейсовых самолетах гражданской авиации в полярных, умеренных и южных широтах и охватили практически всю территорию СССР, на которой и была исследована пространственно-временная структура поля концентрации озона в тропосфере и нижней стратосфере. В 1993-95 гг. специалисты ЦАО приняли активное участие в создании летающей лаборатории на базе

высотного самолета-разведчика М-55 "Геофизика", с помощью которого были проведены исследования озонового слоя, полярных стратосферных облаков, газового и аэрозольного состава нижней стратосферы в экваториальной зоне, тропиках, Арктике и в Антарктиде.

Начиная с 1955 года в СССР для наблюдений за профилями и концентрацией озона используют ракеты, с установленными на них фотоэлектрическими датчиками, с помощью которых на основе методов фотоспектроскопии делают измерения от поверхности земли до высот 75 км. Ракеты позволяют успешно наблюдать распределение озона в слоях выше 35 км, а иногда и до 70 км, которые не доступны обычным озонозон-дам.

Появление спутниковой озонометрии в 70-х годах XX столетия коренным образом улучшило возможности синоптического анализа географической локализации и содержания стратосферного и тропосферного озона. Но непродолжительность спутниковых наблюдений ОСО ограничивает возможность климатологического обобщения и, особенно, климатических изменений озоносферы.

Сканер, работающий со спутника Нимбус-7 в 1978-1993 гг. позволил измерять озон с разрешением 3 км. Используя спектрометр общего содержания озона (Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS)) получают ежедневные карты глобального распределения озона.

В России первые метеорологические наблюдения были выполнены с борта Третьего ИСЗ. 28 февраля 1967 года запуском из "Плесецка" спутника "Космос-144" ("Метеор-1") началось создание низкоорбитальной метеорологической космической системы "Метеор". Спутники серии "Метеор" оперативно собирают и передают не только глобальную гидрометеорологическую информацию, но и данные о радиационной обстановке в околоземном космическом пространстве и о состоянии озоносферы. Тем не менее, в докладе ФИАН и СПбГТУ за 2002 г. отмечено, что особенно сильное отставание в аппаратурном аспекте наблюдается в области спутниковой метеоро-

логии. За последние десять лет это отставание от зарубежных разработок и исследований достигло угрожающих размеров.

Проведенная в 1981 - 1983 годах сверка 78 спектрофотометров Добсона (из 81 установленного на мировой озоно-метрической сети) показала отклонения менее 2% в 57 случаях, в остальных случаях отклонения лежали в пределах от 2 до 11% (в среднем ± 5%). В качестве стандарта использовался озономётрический прибор TOMS, установленный на спутнике "Нимбус-7".

Таким образом современная система озонометрических международных и отечественных наблюдений позволяют достоверно, с точностью 3 - 4 %, определить поле общего содержания озона и особенности его вертикального распределения в северном и южном полушариях.

Во второй главе рассмотрены географические и сезонные особенности распределения озона. В известном климатологическом справочнике «Атмосфера», опубликованном в 1991 г., представлены таблицы и карты общего содержания озона для всех календарных месяцев. Наряду с общим увеличением ОСО от низких значений в тропической зоне к более высоким значениям в полярных и субполярных районах пространственное распределение озона характеризуется наличием двух максимумов. Во всех календарных месяцах эти максимумы находятся в Восточной Сибири и в Канаде. Сибирский максимум более интенсивен, чем Канадский.

Восточно-Сибирский озонный максимум (440—460 д.е., наибольшее значение зарегистрировано 17 апреля 1969 г. — 673 д.е.), который начинает формироваться в декабре, усиливается в феврале—марте и отчетливо прослеживается до мая, а затем ослабевает. Но с конца марта — начала апреля максимум ОСО наблюдается уже в умеренной (55° — 60° с.ш) и полярной (60° — 75° с.ш.) зонах и несколько позднее, в апреле — мае. Далее, по направлению к югу, начинается быстрое уменьшение максимальных значений ОСО.

Общей закономерностью годового хода ОСО в высоких широтах Северного полушария является рост количества озо-

на от октября—ноября к марту—апрелю, после чего наблюдается понижение его до минимума, наблюдаемого с августа по декабрь.

Приводятся вариации месячных значений ОСО в Петербурге за 1973-1995 гг.

Анализируя ранжированный по возрастанию ряд месячных значений ОСО в Санкт-Петербурге, можно видеть, что низкое содержание озона приходится на 1985-95 гг., а 70-е годы, наоборот, отмечены высоким содержанием озона. Наиболее ярко эта особенность распределения ОСО прослеживается в период с максимальным содержанием озона, т.е. весной.

Рассматривая амплитуды среднемесячнь^ значений ОСО за имеющийся ряд лет, можно заметить, что самые большие вариации ОСО происходят в зимне-весенний период (100-160 д.е.). В месяцы же минимального содержания озона амплитуды минимальны (30-70 д.е.).

При описании распределения ОСО в Южном полушарии отмечается его небольшой годовой ход, а также то, что тропическая зона в Южном полушарии, также как и в Северном полушарии, отличается сравнительно низким (200—270 д.е.) и равномерно распределенным содержанием озона, с возрастанием ОСО около 30° ю.ш. до зоны максимума.

Падение общего содержания озона начинается приблизительно от 54° ю.ш., а также в районе Южного полюса с марта по август. В течение же полярной ночи в области полюса рост ОСО не наблюдался, а общее содержание озона равно в среднем 282 д.е. Но весной (сентябрь—февраль) начинается резкое увеличение общего содержания озона, которое особенно заметно в ноябре, в среднем оно составляет 319 д.е. В ноябре 2004 года общее содержание озона в районе 60-65° ю.ш. составило 380 д.е..

Анализируя данные исследований стационарных станций, ученые пришли к выводу, что формирование годового максимума ОСО в Антарктиде происходит только весной.

Рассмотрены особенности распределения общего количества озона по широтным зонам в стратосфере. Показано, что

существует разрыв распределения общего количества озона в тропической зоне. Рассматривая особенности распределение общего количества озона по широтным зонам в стратосфере можно видеть, что в высоких слоях стратосферы между 35°ю.ш. —: 35°с.ш. сосредоточено около 57% всего количества озона атмосферы. Но общее содержание его в этой зоне понижено (среднее многолетнее — 264 д.е.) и сезонных колебаний не наблюдается, он малоизменчив. Вблизи экватора проходит линия минимума количества озона, так называемый «озонный экватор». Положение его колеблется от 15° — 2500с.ш. с мая по октябрь и в остальную часть года между 0°— 15° с.ш. Как видно из рисунка 3 отчетливо прослеживается разрыв между умеренной и тропической зонами.

Рисунок 3 — Средний многолетний широтный ход общего содержания озона в северном. и южном полушариях. (1957—1964 гг.) ,

1 — среднее многолетнее; 2 -р- средний за год (1958— 1959 гг.); 3 — осень, 4— зима; 5 т— весна; 6 — лето.

, Затем, к северу и к югу от «озонного экватора», высота озонового слоя снижается и наблюдаются его сезонные изменения, Здесь, т.е. между 35°- 90° широтных зон обоих полушарий, находится другая половина озона. На разрыв в тропической зоне указывают и карты, полученные в NACA по данным Nimbus 7/Toms за 1979-1992 годы (рисунок 4).

Обращено внимание на одну из важнейших характеристик озонового слоя, которой является его распределение по вертикали.

Было выяснено, что для Тромсё и Шпицбергена характерно нахождение максимума плотности Оз около 21 км, а высота центра тяжести озонного слоя зависит от общего содержания 03. С увеличением ОСО от 160 до 400*10"3 см она понижалась от 27 до 21 км.

За период с 1979 по 1986 гг. были проведены спутниковые и наземные измерения в средних широтах среднегодовых вертикальных распределений 03. Было установлено, что максимальное уменьшение концентрации О происходит около 40 км.

томе 1979-92

мдел «1ап РеЬМаг АргМау .Шп АидБврОс^ ЫоуОвс

Рисунок 4. - Средний многолетний широтный ход общего содержания озона в северном и южном полушариях. (1979—1992 гг.).

В северном полушарии по данным наблюдения на 35 станциях было установлено, что уменьшение содержания Оз происходило в нижней стратосфере в 1983 г. на высоте 16—21 км, а в 1985 — на высоте 21—28 км.

В Южном полушарии до начала весеннего потепления стратосферы постоянный рост плотности наблюдался в слоях 10-16 км, а в сентябре происходит резкое ее увеличение в более высоких слоях. Ученые пришли к выводам, что весной в нижней стратосфере (15-20 км) максимум плотности Оз на-

. блюдается от 50° до 60° ю.ш. Летом максимальная плотность 03 в нижней стратосфере наблюдается над южным полюсом.

Из рассмотренного далее распределения общего содержания озона в тропосфере, видно, что фазы колебания трендов озона совпадают с фазами роста и убывания солнечной активности и интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца.

Обращено внимание на факт уменьшения концентрации 03 в тропосфере с высотой во все сезоны и резкого возрастания парциального давления озона, начиная от озонопаузы. Сейчас известно, что концентрация озона в тропосфере обычно колеблется в пределах 0-70 мкг/м3 с большой абсолютной изменчивостью & ~ 0 - 100 мкг/м"1.

Как известно, в тропосфере содержится сравнительно мало озона - всего 8 - 15 % от его общего количества. В глобальном масштабе тропосфера является областью разрушения озона. В обобщенном виде географическое распределение озона было описано А.М. Шаламянским, откуда следует, что смещение к югу среднемесячных границ AM и УМ приводит к весеннему максимум площадей этих масс. Осенью наблюдается обратное явление, которое приводит к увеличению сезонного колебания общей массы озона, находящейся в границах воздушной массы. A.C. Бритаев и др. показали, что 10-12 % ОСО находится в тропосфере высоких широт Северного полушария.

Однако в силу интенсивного турбулентного обмена в тропосфере средние значения концентрации Оэ небольшие и составляют приблизительно 50 мкг/м3. При стратосферных вторжениях концентрация 03 в тропосфере может увеличиваться до 150—200 мкг/м3. (т.е. до значений, характерных для нижней стратосферы). В тропосфере на всех высотах хорошо выражены сезонные различия концентрации 03 с максимумом весной и минимумом осенью. Толщина тропосферных слоев с вредными концентрациями 03 10—20 мкг/м3 составляют 1800—2000 м, а с 70—80 мкг/м3 обычно 300—400 м. Т.е. слои с высокой концентрацией 03 достаточно тонкие. Наиболее значительные изменения ОСО связаны со слоями 5-20 км.

В тропосфере годовой ход концентрации озона прослеживается приблизительно до уровня 400 мб. Максимум наблюдается летом, обычно в июле, минимум - зимой, в декабре или январе.

Интересная особенность вертикального распределения концентрации Оз была выявлена В.В. Осечкиным. Относительная изменчивость концентрации Оз в нижней тропосфере и вблизи тропопаузы имеют близкие значения (80—100%). Также выявлено, что во все сезоны в тропосфере в среднем наблюдается уменьшение концентрации с высотой.

Уровень приземного озона в среднем на территории России возрастает в восточном направлении, например, в жаркое лето 1999 г. он увеличивается на 1.9 ррЬ на 1000 км. Причиной этого служит высокая освещенность, характерная для антициклонических условий в Восточной Сибири, и шлейф промышленных выбросов из Европы и Западной Сибири, вдоль которого идет окисление летучей органики и фотохимическое образование озона.

В третьей главе рассматриваются природные и антропогенные факторы изменения озоносферы.

Исследование процессов образования, разрушения и адвекции озона с помощью гидродинамических моделей атмосферной циркуляции последовательно осуществляется Каро-лем И.Л., Смышляевым С.П. К сожалению, наряду с удовлетворительным описанием зональных особенностей структуры озоносферы модели не описывают возникновения ВосточноСибирского и Канадского климатических максимумов ОСО.

Общее содержание озона в стратосфере является результатом одновременного прохождения большого количества озонообразующих и озоноразрушающих реакций. Большинство из них происходит под воздействием квантов ультрафиолетовой радиации Солнца. Необходимый для этой реакции атомарный кислород выше уровня 20 км образуется при расщеплении кислорода под действием ультрафиолетового излучения с А.<240 нм. Ниже этого уровня такие фотоны почти не проникают, и атомы кислорода образуются, в основном, при фото-

диссоциации двуокиси азота N фотонами мягкого ультрафиолета с Х<400 нм.. '

Во внетропических регионах наблюдается весенний максимум и осенний минимум, что свидетельствует о некотором преобладании озоноразрушающих факторов. В весенний период при очень значительном снижении температуры воздуха в полярной стратосфере южного полушария наблюдается явление «озонных дыр», связанное с высвобождением атомарного хлора и фреонов. Атомарный хлор действует как мощный катализатор в озоноразрушающих реакциях. Главный источник составов хлора на поверхности Земли находится в форме неорганического хлора (СЬ, НС1, ИаСГ), испускаемый океанами и непрерывно испускающимися вулканическими газами, а единственный известный естественный источник хлора, имеющий значение для стратосферы, метилхлорид СН3С1, производится микроорганизмами океана (0,6 ррЬу) с периодом жизни около 1,5 лет. Считается, что окислы хлора антропогенного происхождения в течение полярной ночи в условиях очень низких температур вмораживаются в льдинки, которые образуют так называемые полярные стратосферные облака и когда над Антарктидой всходит Солнце — а это происходит в сентябре-октябре — эти вещества начинают вновь переходить в газовую фазу и разрушать озон. Этому способствует циркумполярный вихрь (ЦПВ), который на длительное время изолирует значительный объем воздушных масс в условиях низких температур.

С начала 1970-ых предсказывалось увеличение составов хлора в стратосфере, связанных с непрерывным увеличением искусственного производства ХФУ, что должно было привести к уменьшению толщины озонового слоя. Однако предсказанные значительные уменьшения в озоновом слое за прошлые тридцать лет на самом деле имеют всего несколько процентов.

Предполагалось, что уменьшение концентрации Оз над Антарктидой связано с преобладанием экстремально низких

температур, что приводит к конденсации воды и азотной кислоты и образованию полярных стратосферных облаков.

В настоящее время, по утверждению директора Лаборатории мониторинга и диагностики климата (СМЭЬ) при Национальном управлении США по исследованиям океана и атмосферы (КОАА) Д. Хофманна, многолетние наблюдения за изменениями географического размера области истощения озона и выбором сезона указывают больше на связь областей пониженного содержания озона с температурой и ветром, чем на связь с появлением химикалиев в атмосфере. Так установлено, что хлор в атмосфере достиг почти постоянных значений, но при этом географический размер озоновой дыры был самый большой, чем когда-либо, а уровень общего содержания озона в пределах области пониженного содержания озона такой же, как и в прошлые несколько лет.

Явление озонных дыр наблюдается с 1985 года.

В рамках международных соглашений (Монреальский протокол 1987 г.) выбросы озоноразрушающих газов ограничены, но время жизни молекул фреонов в атмосфере весьма значительно, время их пребывания в атмосфере измеряется десятилетиями. Поэтому явления озонных дыр полярной зоне южного полушария наблюдаются ежегодно. В отдельных районах ОСО снижается на 60 % (рис 5). Площадь некоторых из них превышает территорию Северной Америки. В 2000 г. площадь озонной дыры была близка к 26,5 млн. км2, в 2003

году она достигла 28,5 млн. км2 (рис.6, 7).

Antarctic ozone minimum (60* >90° S)

E 140 с 2

120

10Л5

V

■iota

»

IW5J«.' в 1004

IS»

Щ

JOf

I n

A

«Да i\

197Э-1Э92 NmtHi 7 TOMS tW3-1«U Wneor 3 TOMS Г>Ж го ТОМЗ in Kbrt lw&isse EanhPio>>«70bt;

i 1W ч

1?4 -'10(10

к

Л-1

№

SCO

1S90

Year

Рисунок 5 - Антарктическое истощение озона. 1980-2005 гг.

35 г—I—I—|—|—|—в—I—I—I——|—|—|—I——|—|—г—|—|—|—I—I—г

ю

' AUGUST 'SEPTEMBER* OCTOBER " NOVEMBER' DECEMBER''

Рисунок 6 - Площадь озоновых дыр с 1979 по 2001 гг.

Ozone Hoi« Area (4<TS ■ 90 S|

Month

Рисунок 7 - Площадь озоновых дыр с 2002 по 2005 гг.

В Северном полушарии явление озонных дыр наблюдается эпизодически и исследуется главным образом в синоптическим масштабе времени в связи с колебаниями солнечной активности и особенностями адвекции воздушных масс. В конце 80-х годов появились еще слабовыраженные - со снижением концентрации озона на 1,5-2,5% - дыры вблизи Северного полюса и южнее. Край одной из них зависал даже над Санкт-Петербургом.

Обычно ОСО в январе над Скандинавией и над Северо-Западом России бывает ниже, чем над Северо-Восточной Сибирью и Камчаткой на 20 - 25%. Однако в последние годы снижение ОСО стало наблюдаться и над другими областями России.

Следует отметить, что над территорией Европы в зимне-весенний период располагается климатологический (многолетний) минимум ОСО, а над Сибирью и Дальним Востоком -климатический максимум ОСО. Весной 1994 г. над регионом климатического максимума значения ОСО были на 20%, а весной 1995 г. - на 35-40% ниже средних многолетних

В 1997 году уже с конца марта до середины мая над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири отмеча-

лось аномально низкое (на 30% меньше обычного) содержание озона.

Неожиданно оказалось, что широкое использование фреонов в холодильной промышленности представляет опасность для озоносферы. В особых условиях охлаждения стратосферы до -80° С и с момента появления весной солнечного излучения на кристаллах замерзших капель азотной кислоты происходит высвобождение из фреонов атомарного хлора. Атомарный хлор является мощным катализатором озонораз-рушающих реакций. Появление озонных дыр весной Южного полушария свидетельствует об опасности антропогенного поступления в атмосферу озоноразрушающих веществ.

Правительства различных стран в связи с этим в 1985 г. приняли Венскую конвенцию по защите озонового слоя (Венская конвенция). Через два года после появления озонных дыр были приняты меры по ограничению производства фреонов (Монреальский протокол, 1987). В результате дальнейшего признания того, что истощение озонового слоя происходит быстрее, чем предполагалось вначале, правительства 92 стран пришли к соглашению о полном прекращении производства ХФУ к 2000 году, что привело к двум поправкам к Протоколу, которые включают дополнительные вещества и ускоряют сроки поэтапного сокращения ОРВ.

Под давлением этих аргументов многие страны начали принимать меры направленные на сокращение производства и использования ХФУ. С 1978 г. в США было запрещено использование ХФУ в аэрозолях. Но в других областях не было ограничено использование ХФУ. В сентябре 1987 г. 23 ведущих страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ. Согласно достигнутой договоренности развитые страны должны к 1999 г. снизить потребление ХФУ до половины уровня 1986 г. На рис. 8 показан мировой объем производства ХФУ.

Сложнее обстоит дело с холодильными установками -вторым по величине потребителем фреонов. Единовременная суммарная заправка ХФУ всего парка действующего холо-

дильного оборудования, по оценкам Российского научного центра Прикладная химия (РНЦ Прикладная химия), составляет 3035 тыс. т.

Мировое производство ХФУ

Обьем производства

ПГ1роч1еХФУ ИАзроэдли

Рисунок 8 - Объем производства ХФУ.

На основе использования хладона-134а (вместо применяемого ХФУ-12) производятся бытовые холодильники фирмами США, Японии и ряда других стран.

В четвертой главе рассматривается влияние озоносфе-ры на климат и биосферу. Приведены аргументированные доказательства антипарникового влияния стратосферного озона. В настоящее время в схемах радиационного режима атмосферы стратосферный озон считается антипарниковым газом, а тропосферный озон участвует в формировании парникового эффекта. Антипарниковый эффект стратосферного озона в целом не очень велик и большого внимания не привлекает (рис. 9). Основной интерес и большую тревогу вызвала общая тенденция ослабления озоносферы и явление «озонных дыр» в связи с ролью озона в защите биосферы и здоровья населения от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца (УФ-В 290320 нм, УФ-С 280-менее 200), которое является биологически активным.

Стратосферный озон в течение нескольких десятилетий включался в число парниковых газов поскольку его молекула имеет полосы поглощения в ИК-диапазоне. Но, как было впервые показано Л.Р. Ракиповой (ГГО), поглощение коротковолновой радиации превышает парниковый эффект и озон поэтому является антипарниковым газом.

Глобальное среднее радиационное воздействие климатической системы в 2000 г. по сравнению с 1750 г.

1- — М.0 см 'Г игч Сажа 01 СЖМ'ШННЙ ВъОаа<МЬ* *ЭМ0>4и» СО, Тропосфиочкй . Мпкфалыаи «омуш«« чти» Пдает.«- 10ППМ " . <»«»» „ -*-—-ч . --4-1 ' ' ■ Г Ксмда-с»- Пересом ! | ^ 1 ' . июп-м следи ой«»» П

1 т - . 1 Сгр*госф*рный . 1 <*г»««ю«0 мак *лч«»||»г Сжи«1«в. Сугьфатм ашм «коиасш Кос ИОвПИ!.« вл ■ицяногамп юр 1 д. Тол*ю ото« эмдлемльэовани» «о (и»6««о) дети

вь-саш* Срч^мл Средой Низкий Ьчи.» Очя» От»» Очень Очень Очей» 0*4нь

«иим* ».скгг ияуьм нгэмт ниакун -ымт и/эмк итинЬ

Уэооемъ иву«*!* экими*

Рисунок 9. - Схема распределения глобального радиационного воздействия.

Поскольку' формируются климатические очаги максимальных значений ОСО в Восточной Сибири, в Канаде и над югом Индийского океана, следует ожидать более значительного поглощения солнечной радиации. По модельным оценкам канадских ученых озон и аэрозоль стратосферы поглощают 12 Вт/м2, что существенно, т.к. подстилающая поверхность и облачность поглощают 49 Вт/м2

Сезонные преобразования холодного циклонического циркумполярного вихря в полярной стратосфере в теплый летний антициклонический циркумполярный вихрь ежегодно свидетельствует о масштабном влиянии озоносферы на атмосферную циркуляцию.

Пятая глава дает представления о сопряженности эволюции геомагнитного поля, озоносферы и региональных из-

менений климата, особенностях структуры магнитного поля и озоносферы.

В Северном полушарии существует две области повышенной магнитной напряженности - Канадский сектор и Сибирь. В южном полушарии находится один центр повышенной магнитной напряженности - в Австралийско - индоокеанском секторе, там, куда сместился Южный магнитный полюс. На рисунке 10 хорошо видны области повышенной магнитной напряженности.

а)

п)

С * •«'.•,' '.у '••«.:• С .!! >

- \ \ ) Ш

В |', I . - А'.: V /.'.',','1,

,>•- .у//тп

>——у/т ------ —-

' к« >%1 ¿чип т

и>\ .

1 'к

.• . V .'// ••• - ........ • • »----- - V.

У;////'/......- чУ! /

\ ииш;.!:ц С пт

I

Рисунок 10. - Основные центры геомагнитной напряженности: в Северном (а) и Южном (в) полушариях.

Аналогичную структуру имеет и озоносфера. Общее содержание озона максимально в трех регионах, два из которых находятся в северном полушарии. Нами были построены по данным наземных наблюдениям средние многолетние карты (1957-1998 гг.) распределения ОСО над Северным полушарием. Такие карты за указанный период были построены для каждого календарного месяца. На рисунках 11, 12 и 13, приведенных в качестве примера, хорошо видны эти очаги, расположенные в Канадском секторе и Восточной Сибири.

Изложен новый подход влияния стратосферного озона на изменение температурного режима в Сибири и Канаде. Сейчас достоверно установлены так называемые вековые вариации всех элементов магнитного поля Земли. Все магнитные материковые аномалии медленно, со скоростью 22 км в год (0,2% в год), смещаются в западном направлении (западный дрейф), что объясняется разной угловой скоростью относительного вращения ядра и мантии Земли.

ГТТП^МйЖ--------

I 2 I

-180.00-150.00-120.00-90.00 -60.00 -30.00 0.00 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00 180.00 Среднее многолетнее распределение общего содержанка омна над Северным полушарием. Январь.

Рисунок 11 - Среднее многолетнее распределение общего содержания озона. 1957-1998 гг. Январь.

20.00

0.00-!-----

-180.00-150.00-120.00-90.00 -60.00 -30.00 0.00 30.00 60.00 90.00 120.00 150.00 180.00 Среднее многолетнее распределение общего содержания озона над Северным полушарием. Апрель.

Рисунок. 12 - Среднее многолетнее распределение общего содержания озона. 1957-1998 гг. Апрель.

Рисунок 13 — Расположение очагов с максимальной концентрацией ОСО по наблюдениям 1978-1982 гг. (д.е.) в Северном полушарии.

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 г. За последние 100 лет магнитный полюс в южном полушарии переместился почти на 900 км и вышел в Индийский океан. Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 гг. его смещение составило 120 км, с 1984 по 1994 гг. - более 150 км (рис. 14).

..... Показано, что западный дрейф Восточно-Сибирской магнитной аномалии должен сопровождаться климатическим смещением очага максимальной концентрации озона и зимней ложбины холода к западу, что позволяет объяснить случаи необычайно сильных морозов в Западной Сибири и более частым появлениям макропроцессов с. движением Сибирского антициклона к западу.

Во внетропической зоне Евразии особый интерес вызывает район Сибири, существенно i изолированный горными цепями с юга, но открытый арктическим вторжениям с севера! Зимой в Восточной Сибири находится основной очаг тропосферного холода. Воздушные массы в этой области содержат

ничтожное количество водяного пара, роль которого в парни ковом эффекте не менее значительна, чем роль С02

2001гг

Смещение магнитного полюса к северо-востоку сопровождалось возникновением области с отрицательным трендом температуры воздуха в Канаде; произведен анализ зависимости формирования тропосферных очагов холода в Сибири от структуры озоносферы, проведен сравнительный анализ изменения озоносферы и очагов ее максимальной концентрации от структуры геомагнитного поля и «западного дрейфа» Восточно-Сибирской магнитной аномалии,

Как известно, в последние годы в отдельных пунктах Западной Сибири зимой наблюдались экстремальные,, ранее не представленные в рядах наблюдений, морозы.

Данный эффект свидетельствует в пользу предположения о климатическом смещении к западу тропосферной ложбины холода. Соответствующий механизм, связан с сопряженным изменением геомагнитного поля («западный дрейф» Восточно-Сибирской аномалии) и очага максимальной концентрации озона. Чаще наблюдается и распространение на запад гребня Сибирского антициклона с преобладанием во второй половине XX века процессов восточной формы циркуляции.

Наиболее значительное похолодание в большинстве случаев наблюдается в широтной зоне 65-70° с.ш., причем тенденция уменьшения межмесячных изменений отсутствует, а она должна иметь место по сценариям антропогенного потепления.

В таблице 1 представлены экстремальные межмесячные понижения температуры воздуха А(а в каждом 20-летии.

Таблица 1

Экстремальные межмесячные значения Д^ с 1896 по 1995 гг. по двадцатилетиям

18961915 19161935 19361955 19561975 19761995

УШ-1Х -10,1 -7,9 -10,8 -9,8 -11,7

1Х-Х -16,4 -17,8 -17,0 -14,9 -16,4

Х-Х1 -17,8 -18,8 -22,5 -19,9 -23,6

Х1-ХН -14,7 -12,1 -19,1 -21,6 -17,0

В районе Сибири в холодное время года содержание водяного пара в атмосфере понижено, о чем говорят соответствующие оценки О.А.Дроздова. Должно иметь место ослабление парникового эффекта.

Зимой структура термобарического поля северного полушария характеризуется климатической локализацией ложбины холода в Восточной Сибири и в том секторе Канады, где находится магнитный полюс. Там же в течение всех сезонов

чаще всего наблюдается очаг максимальных значений общего содержания озона. На рисунке 15 показано среднее за 19711980 гг распределение ОСО и положение меридианов и широтной зоны 65-70° с.ш., в которых имело место максимальное снижение температуры воздуха в период осенне-зимнего охлаждения в Сибири (табл. 2 а,б).

Рисунок 15. - Среднее распределение общего содержания озона (Д.е.) за период с 1971 по 1980 гг.

Таблица 2

Средние межмесячные значения температуры на меридианах

Годы УШ-Х1 1Х-Х Х-Х1 Х1-ХН Сумма

1896-1915 -5.0 -6.8 -7.3 -8.2 -27.3

1916-1935 -5.0 -4.9 -7.6 -5.0 -22.5

1936-1955 -3.1 -4.5 -11.7 -9.4 -28.7

1956-1975 -2.1 -10.7 -5.4 -1.3 -19,5

1976-1995 -4.0 -6.5 -8.3 -6.0 -24.8

Сумма -19.2 -33.4 -40.3 -29.9 -122.8

Годы VIII-X1 IX-X X-XI XI-X11 Сумма

1896-1915 -7.8 -11.8 -9.8 -8.0 -37.4 ■

1916-1935 -6.1 -12.0 -14.3 -7.5 -39.9

1936-1955 -8.2 -8.4 -12.0 -9.6 -38.2

1956-1975 -6.5 -10.1 -12.6 -5.1 -34.3

1976-1995 -9.1 -8.2 -11.5 -7.7 -36.5

Сумма -37.7 -50.5 -60.2 -37.9 -186.3

Таким образом, локализация зимних тропосферных ложбин холода под очагами высокой концентрации озона вполне объяснима. Конвергенция воздушных потоков, северного в тыловой части высотной ложбины и западного струйного течения к северу от горной системы Азии, обеспечивает рост давления и формирование Сибирского антициклона.

Наряду с региональными изменениями климата в Восточной Сибири и смежных районов представляют интерес и связанные с изменениями магнитного поля, озоносферы и атмосферной циркуляции климатические тенденции в районе Канады и в секторе Индийского океана Южного полушария.

Согласно нашему предположению о сопряженности изменений магнитного поля, озоносферы и тропосферной ложбины холода в зимние месяцы, следует ожидать уменьшения меридиональности термобарического поля и усиление западного переноса. Повышение температуры воздуха на территории Канады хорошо выражено лишь в заключительной декаде (1980 - 1989 гг.), но на северо-востоке, куда сместился магнитный полюс, имело место похолодание. Полученные на кафедре ДАКЗ индексы зональной циркуляции 7з по району 4060° с.ш. 50°з.д. - 150° в.д. (здесь приведены только месяцы холодного полугодия, таблица 3) свидетельствуют, что в последнем двадцатилетии XX века интенсивность западного переноса умеренных широт возросла, в том числе в американ-

ском и северо-атлантическом секторе во всех месяцах холодного полугодия.

. Таблица 3

Индексы зональной циркуляции по двадцатилетиям холодного полугодия по району 50-60° с.ш., 500 з.д.-1500 в.д

Месяцы 10 11 12 1 2 3

"^Н^иод 1896-1915

60-55 0,45 0,52 0,46 0,60 0,47 0,33

55-50 0,42 0,53 0,55 0,56 0,40 0,30

1916-1935

60-55 0,50 0,46 0,44 0,56 0,29 0,23

55-50 0,45 0,49 0,46 0,49 0,21 0,20

1936-1955

60-55 0,53 0,44 0,47 0,35 0,25 0,22

55-50 0,47 0,47 0,53 0,36 0,24 0,20

1956-1975

60-55 0,59 0,52 0,56 0,45 0,21 0,26

55-50 0,58 0,65 0,63 0,50 0,31 0,18

1976-1995

60-55 0,54 0,59 0,59 0,61 0,33 0,53

55-50 0,55 0,73 0,72 0,75 0,44 0,39

Пониженная концентрация основных парниковых газов СО? и Н20 является фактором регионального снижения парникового эффекта. Экстремальное в северном полушарии осенне-зимнее выхолаживание Сибири является фактором, определяющим макроструктуру термобарического поля над Евразией, локализации и интенсивности Сибирского антициклона.

Одним из наиболее надежно диагнозируемых признаков меридиональных процессов являются антициклонические арктические вторжения, блокирующие преобладающий в умеренной зоне западно-восточный перенос.

С помощью Каталога ЭЦМ, полученного специалистами Института географии РАН за 1899-2000 годы было подсчитано

число арктических вторжений в каждом календарном, месяце многолетнего ряда отдельно по секторам: Атлантика, Европа, Сибирь, Тихий океан, Америка.

Годовой ход повторяемости вторжений на акваторию океанов и Европу характеризуется весенним максимумом (рис. 16)

маеяц

Атлантика Европа ч Сибирь ■ и ■ Тихий океан ■ » ■ Северная Амарика

Рисунок 16 - Количество вторжений в каждом месяце за сто лет по всем секторам.

На рисунке 17 приведена гистограмма арктических вторжений по двадцатилетиям для декабря, января и февраля. Обращает на себя внимание рост повторяемости арктических вторжений во второй половине XX века.

Изменение магнитного момента Земли и следующее за этим изменение перемещения воздушных масс влечет за собой перераспределение градиента температуры и давления в магнитосфере и атмосфере, следующее за этим изменение перемещения циклонов, а значит, региональные изменения климата.

1899-1915 1916-1935 1936-1955 1958-1975 1976-1995 1996-2000

годи

Рисунок 17 — Количество арктических вторжений по 20-летиям за зимние месяцы.

Как уже говорилось, над Восточной Сибирью в образовании климатического максимума ОСО, скорее всего, участвуют СКЛ, фокусируемые на области максимальной напряженности магнитного поля или изменение высоты ионизированных радикалов, участвующих в ассоциации и диссоциации молекул озона. Для канадского сектора и южного полушария имеет значение направление и скорость движения магнитных полюсов. Как факторы региональных особенностей атмосферной циркуляции и климата интерес представляет эволюция геомагнитного поля и так называемый «западный дрейф» мировой Восточно—Сибирской магнитной аномалии, ее смещение к западу.

Основные публикации по теме диссертации.

1 .Герасимова Н.В. Озонная защита биосферы//Тезисы докладов Всероссийской конференции "Атмосфера и здоровье человека", 1998 г. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. -С. 16- 17.

2.Кондратович К.В., Герасимова Н.В., Федосеева Н.В.. Об антипарниковом влиянии озносферы //Материалы итого-

вой сессии ученого совета 2001 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2001. -С. 29-30.

3.Герасимова Н.В. К вопросу об условиях формирования очагов повышенного и пониженного содержания озо-на//Материалы итоговой сессии ученого совета 2002 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2002. - С. 13 - 14.

4.Кондратович К.В., Куликова Л.А. Федосеева Н.В. Герасимова Н.В. Глобальные и региональные факторы изменений климата и появление экстремальных аномалий погоды на территории России//Материалы итоговой сессии ученого совета 2002 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2002. - С. 33 - 34.

5.Кондратович К.В., Герасимова Н.В. Озонные дыры и современное изменение климата//Материалы итоговой сессии ученого совета 2003 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2003. - С. 3 -5.

6.Кондратович К.В., Герасимова Н.В. Региональные особенности парникового эффекта в районе Сиби-ри//Материалы итоговой сессии ученого совета 2004 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2004. - С. 28 - 29.

7.Герасимова Н.В. Озонные "дыры" над территориями Европы и Российской Федерации//Материалы итоговой сессии ученого совета 2005 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2005. - С. 39 - 41.

8.Герасимова Н.В. Пространственно - временные изменения озоносферы в XX веке// Сб.тр. Международной школы-конференции «Изменение климата и окружающая среда», 2005 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2005. - С.31-36.

9.Кондратович К.В., Герасимова Н.В. Региональные особенности изменений термического режима Балтики и Сибири в XX веке (в печ.).

Герасимова Н.В.

Отпечатано в типографии «Алая буква» Тираж 100 экз. Санкт-Петербург, Петроградская наб., 34, оф.400 тел. 335-34-33

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Герасимова, Нина Васильевна

V Стр.

Введение

1. Озонометрические наблюдения

1.1. Наземные наблюдения

1.2. Самолетные наблюдения

1.3. Наблюдения за озоносферой из космоса

2. Географические и сезонные особенности распределения озона

2.1. Северное полушарие

2.2. Южное полушарие

2.3. Озон в стратосфере

2.4. Озон в тропосфере

3. Природные и антропогенные факторы изменения озоносферы

3.1. Образование и разрушение озона

3.2. Фреоны и условия их воздействия

3.3. Озонные дыры. Монреальский протокол 1987 г.

4. О влиянии озоносферы на климат и биосферу

4.1. Стратосферный озон как антипарниковый газ

4.2. Влияние тропосферного озона

4.3. О воздействии ультрафиолетового излучения Солнца на био- 133 сферу

5. О сопряженности эволюции геомагнитного поля, озоносферы и региональных изменений климата

5.1. Особенности структуры и эволюции магнитного поля и озо- 135 носферы

5.2. Восточно-Сибирская магнитная аномалия и ее «западный 153 дрейф»

5.3. О характере изменения термики тропосферы в Северной 160 Америке и в Сибири

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Изменения озоносферы в районе Сибири и их климатическое значение"

В середине XIX века было открыто и описано новое вещество - газ с сильным характерным запахом, который был назван озоном. Во второй половине XIX века были созданы и получили развитие спектрофотометрические методы исследования.

Изменения в озоносфере Земли, их климатическое значение относятся к наиболее актуальным глобальным проблемам метеорологии. Атмосферный озон, большая часть которого сосредоточена в стратосфере, является поглотителем солнечной радиации и обеспечивает защиту биосферы от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Тропосферный озон участвует в формировании парникового эффекта и негативно влияет на экосистемы и здоровье. Структура озоносферы характеризуется наличием в северном полушарии двух климатических очагов максимальных значений общего содержания озона (ОСО): в Канаде и Восточной Сибири. В Южном полушарии максимальные величины ОСО наблюдаются в секторе Индийского океана, куда с Антарктиды сместился южный магнитный полюс.

Исследование региональных изменений климата в Канадском и Восточно-Сибирском регионах, где зимой формируются основные тропосферные очаги холода, влияющие на локализацию и интенсивность сезонных центров действия атмосферы Сибирского и Канадского антициклонов, несомненно актуально.

В РГГМУ в 70-е годы К.В. Кондратовичем была выдвинута гипотеза о существовании пространственно-временной сопряженности геомагнитного поля, озоносферы и термобарического поля тропосферы. Стратосферный озон рассматривался как антипарниковый газ, задерживающий определенную долю солнечной радиации. Поэтому над очагами максимумов ОСО должны создаваться благоприятные условия формирования тропосферных очагов холода и стационирования барических ложбин, играющих важную роль макросиноптических условиях возникновения и локализации Сибирского антициклона.

В работах К.В. Кондратовича, В.В. Осечкина, С.П. Смышляева и [149,150, 151] показано, что структура геомагнитного поля, с направленными к земле его вертикальными составляющими, фокусирующими потоки ГКЛ на определенный регион, может быть дополнительным фактором диссоциации молекулярного кислорода и образования озона. Основным фактором, как известно, является ультрафиолетовая радиация Солнца, обеспечивающая целый ряд реакций образования и разрушения озона.

По-видимому, некоторое преобладание процессов диссоциации озона в летний период приводит к осеннему минимуму ОСО во внетропических районах. Широко распространенное представление о роли адвекции из тропической зоны, где ОСО минимально, во внетропические регионы, по нашему мнению, нуждается в доказательствах.

Зимняя и летняя атмосферные циркуляции коренным образом отличаются, и наличие климатических максимумов ОСО в одних и тех же регионах не находят объяснения.

Нужны соответствующие исследования, чтобы понять, каким образом адвекция малой примеси порядка 200 молекул озона на миллион молекул воздуха во все сезоны с совершенно различными формами атмосферной циркуляции обеспечивает климатические максимумы ОСО в указанных районах Сибири и Канады.

Целью нашей диссертационной работы является анализ изменений озоносферы по данным наземных, авиационных и спутниковых озонометри-ческих наблюдений XX века в Канадском и Сибирском секторах северного полушария, которые, согласно гипотезе о сопряженности с геомагнитным полем, должны были происходить в XX веке, и их сопоставление с региональными изменениями термического режима.

Для этого было необходимо подготовить банк данных и проанализировать данные озонометрических наблюдений, необходимых для выявления климатически значимых общих и региональных изменений озоносферы и явления озонных «дыр»; провести анализ изменений магнитного поля Земли в

XX веке (движение магнитных полюсов и «западный дрейф» Мировой Восточно-Сибирской магнитной аномалии); рассмотреть возможные механизмы формирования очагов максимальных значений ОСО в Канаде, Сибири и Южном полушарии; провести анализ межмесячных изменений температуры воздуха в Сибири в периоды осенне-зимнего охлаждения и весенне-летнего прогрева.

Информационной базой послужили результаты озонометрических наблюдений, полученных различными способами. Так, были проанализированы многолетние данные (1957-1998 гг.) географической локализации климатических очагов максимальных значений ОСО в северном полушарии по архивным данным NASA. Проанализированы многолетние среднемесячные данные (1975-2005 гг.) географической локализации климатических очагов максимальных значений ОСО в Восточной Сибири и Канаде по результатам дистанционного зондирования спутниками «Nimbus-7» и TOMS, а также по оперативным спутниковым снимкам NASA. Использовался Каталог элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ), полученный специалистами Института географии РАН за 1899-2000 годы. Районы антициклонических арктических вторжений являются диагностическим признаком выделения ЭЦМ. Наряду с региональными особенностями парникового эффекта на термический режим Сибири могут влиять вторжения холодного воздуха Арктики.

Рассмотрены и проанализированы изменения геомагнитного поля по данным Национального центра геофизических данных (NGDC) при Национальном управлении США по исследованию океана и атмосферы (NOAA).

В Канаде существенно изменилось географическое положение магнитного полюса. В 1600 г. он находился на широте 78° 42'с.ш. 59° в.д., в середине двадцатого столетия - на широте 72°с.ш., 96° в.д., к концу века магнитный полюс сместился на север. В 1998 году он находился на широте 79° 06'с.ш. и 106° в.д.

Восточно-Сибирская мировая магнитная аномалия - самая крупная и обширная аномалия на планете, - согласно оценкам геофизиков участвует в западном дрейфе» магнитного поля. Если сопряженность изменений магнитного поля, озоносферы и очага тропосферного холода геофизически детерминирована, то должны наблюдаться соответствующие климатические события. О них в публикациях К.В. Кондратовича [146, 153] говорится следующее: «Сибирский зимний антициклон и его гребни климатически более часто распространяются на запад. Очаги похолодания в районе Таймыра и Западной Сибири будут более интенсивными». Некоторые из климатических событий последнего времени, такие как высокая повторяемость процессов восточной формы циркуляции, ее разновидностей, названных Вангенгеймом «надвиганием Сибирского антициклона», рекордное похолодание в ряде районов Западной Сибири, задержка вскрытия ледового покрова северных участков рек Западной Сибири, приводящих к наводнениям, находятся в соответствии со сценарием климатического прогноза РГГМУ.

Рассмотрены оценки сопряженности изменений озоносферы и температуры воздуха во внетропических континентальных регионах.

Научная новизна наших исследований заключается в том, что показана локализация очагов максимальных значений ОСО в областях максимальной напряженности магнитного поля, а это указывает на роль корпускулярной радиации в образовании озона, так как наблюдается рост ОСО в полярной области в течение полярной ночи; изложен новый подход влияния стратосферного озона на изменение температурного режима в Сибири и Канаде, а именно: «западный дрейф» Восточно-Сибирской магнитной аномалии и соответствующее климатическое изменение локализации тропической ложбины холода позволяет объяснить случаи необычайно сильных морозов в Западной Сибири и более частым появлениям макропроцессов с движением Сибирского антициклона к западу; смещение магнитного полюса к северо-востоку сопровождалось возникновением области с отрицательным трендом температуры воздуха в Канаде; произведен комплексный анализ зависимости формирования тропосферных очагов холода в Сибири от структуры озоносферы, радиационных и макросиноптических процессов; проведен сравнительный анализ изменения озоносферы в XX веке в связи с движением магнитных полюсов и «западного дрейфа» Восточно-Сибирской магнитной аномалии.

Предложенное в диссертации исследование может быть использовано для составления прогнозов изменения климата в Сибири и Канаде.

Основные положения, выносимые на защиту:

- механизм образования очагов повышенного содержания озона в Северном и Южном полушариях в областях максимальной напряженности магнитного поля, что косвенно указывает на роль корпускулярной радиации в образовании озона;

- результаты анализа комплексных радиационных и макросиноптических процессов, определяющих более раннее и интенсивное охлаждение воздушных масс в Восточной Сибири. Антипарниковое воздействие очага максимальных в Северном полушарии значений ОСО;

- обнаружение существенных межмесячных изменений температуры воздуха в период осенне-зимнего охлаждения в XX веке по осредненным по двадцатилетиям периодам.

- выявление сопряженного изменения магнитного поля («западный дрейф»), озоносферы и термобарического поля тропосферы (о чем свидетельствует экстремальное похолодание в Западной Сибири, и рост температуры и атмосферных осадков в районах Дальнего Востока);

Диссертация состоит из 8 основных частей: введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников, содержащего 165 источников, из них 68 англоязычных. Общий объем работы составляет 197 страниц текста, включая 46 рисунков и 14 таблиц.

В первой главе дается обзор состояния озонометрических наблюдений: наземных, позволяющих установить большую изменчивость озона во времени и зависимость его содержания от широты; самолетных, обеспечивающих прямой метод определения концентраций озона в тропосфере и стратосфере; ракетных, позволяющих успешно наблюдать распределение озона в слоях выше 35 км, а иногда и до 70 км, которые не доступны обычным озонозон-дам; космических, которые позволили осуществлять наблюдения за общим содержанием озона и его вертикальным распределением. Спутниковые данные используются и для оценки вековых трендов озона

Приведена также сравнительная оценка точности измерений озономет-рической аппаратуры.

Во второй главе рассмотрены географические и сезонные особенности распределения озона. Описано распределение ОСО в Северном полушарии, где показано, что в течение всех сезонов имеются два очага его максимальной концентрации: Канадский и Восточно - Сибирский. Дан анализ годового и сезонного хода. Приводятся вариации месячных значений ОСО в Петербурге за 1973-1995 гг.

При описании распределения ОСО в Южном полушарии отмечается его небольшой годовой ход, а также то, что тропическая зона в Южном полушарии, также как и в Северном полушарии, отличается сравнительно низким (200—270 д.е.) и равномерно распределенным содержанием озона, с возрастанием ОСО около 30° ю.ш. до зоны максимума.

Рассмотрены особенности распределения общего количества озона по широтным зонам в стратосфере. Показано, что существует разрыв распределения общего количества озона в тропической зоне. Обращено внимание на одной из важнейших характеристик озонового слоя, которой является его распределение по вертикали. Дан анализ вертикального распределения общего содержания озона.

Из рассмотренного далее распределения общего содержания озона в тропосфере, видно, что фазы колебания трендов озона совпадают с фазами роста и убывания солнечной активности и интенсивности ультрафиолетового излучения Солнца. Обращено внимание на факт уменьшения концентрации 03 в тропосфере с высотой во все сезоны и резкого возрастания парциального давления озона, начиная от озонопаузы.

Третья глава посвящена природным и антропогенным факторам изменения озоносферы. Достаточно подробно в реферативной форме рассмотрено образование и разрушение озона. Показаны условия воздействия фреонов и их различных циклов воздействия на озоносферу. Рассмотрены происхождение и эволюция озонных «дыр». Дан обзор методических несоответствий причинно-следственных связей в "хлорной" модели гибели озона, принятой за фундаментальную истину в Монреальском протоколе, а также приведены различные оценки последствий Монреальского протокола для России.

В четвертой главе дана характеристика влияния озоносферы на климат. Приведены аргументированные доказательства антипарникового влияния стратосферного озона. Рассматриваются межмесячные изменения температуры воздуха как характеристики климатических трендовых изменений. Стратосферный озон в течение нескольких десятилетий включался в число парниковых газов, поскольку его молекула имеет полосы поглощения в ИК-диапазоне. Но, как было впервые показано JI.P. Ракиповой (ГГО), поглощение коротковолновой радиации превышает парниковый эффект и озон является антипарниковым газом. В настоящее время стратосферный озон рассматривается как антипарниковый газ, роль которого в глобальном радиационном балансе невелика.

В отличие от стратосферного, тропосферный озон является показателем загрязнения атмосферы. Концентрация тропосферного озона у поверхности Земли сегодня гораздо выше естественной по причине образования избыточного озона в процессе фотохимических реакций в атмосфере. Тропосферный озон вносит свой вклад в потепление климата. Парниковый эффект тропосферного озона оценивается в 8 - 9 %. Увеличение концентрации тропосферного озона приводит к нагреву поверхности Земли и нижней атмосферы, а продолжающийся рост его концентрации может привести к изменению глобального климата. В тропосфере озон, по мнению химиков, является источником радикала ОН, который участвует в химическом стоке метана, важного представителя органических веществ в атмосфере, поскольку концентрация метана существенно превышает концентрацию остальных органических соединений. Фотохимическое образование озона в загрязненном воздухе — еще один источник этого газа в приземном слое атмосферы, поскольку чем выше солнечная освещенность, температура воздуха, содержание в воздухе СО, СН4, других летучих органических соединений, тем выше дневная концентрация озона. Причиной образования фотохимического смога и высоких концентраций 03 являются оксид и диоксид азота (NO, N02), которые играют сложную и важную роль в фотохимических процессах, происходящих в тропосфере и стратосфере под влиянием солнечной радиации. Регистрируемые резкие изменения приземной концентрации озона, как правило, связаны эмиссией в тропосферу оксидов азота. Повышенная концентрация тропосферного озона снижает урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность лесов, представляет опасность для животного мира. Озон воздействует на растения на молекулярном уровне.

Пятая глава дает важные представления о сопряженности эволюции геомагнитного поля, озоносферы и региональных изменений климата, особенностях структуры магнитного поля и озоносферы. В Северном полушарии существует две области повышенной магнитной напряженности - Канадский сектор и Сибирь. В южном полушарии находится один центр повышенной магнитной напряженности - в Австралийско- Индоокеанском секторе, там, куда сместился Южный магнитный полюс. Аналогичную структуру имеет и озоносфера. Общее содержание озона максимально в трех регионах, два из которых находятся в северном полушарии.

Изложен новый подход влияния стратосферного озона на изменение температурного режима в Сибири и Канаде. Показано, что «западный дрейф» Восточно-Сибирской магнитной аномалии и соответствующее климатическое изменение локализации тропической ложбины холода позволяют объяснить случай необычайно сильных морозов в Западной Сибири. Произведен анализ зависимости формирования тропосферных очагов холода в Сибири от структуры озоносферы, проведен сравнительный анализ изменения озоносферы и очагов ее максимальной концентрации от структуры геомагнитного поля и «западного дрейфа» Восточно-Сибирской магнитной аномалии. «Западный дрейф» магнитного поля должен сопровождаться климатическим смещением очага максимальной концентрации озона и зимней ложбины холода, обусловленной антипарниковым эффектом, в районе Сибири. Зимний сибирский антициклон смещается к западу соответственно «западному дрейфу». Во второй половине XX века наблюдается преобладание процессов восточной формы циркуляции. В районе Канады и в Южном полушарии произошли существенные изменения локализации магнитных полюсов Земли. В Канаде движение полюса к северу привело к усилению зональных переносов и некоторому повышению температуры воздуха. Геомагнитное поле можно рассматривать как фактор общей циркуляции атмосферы, поскольку структура этого поля обуславливает локализацию воздействий корпускулярного излучения Солнца на атмосферу. Учет этого фактора позволяет уточнить региональные особенности локализации очагов максимальных значений ОСО.

Наряду с региональными особенностями парникового эффекта на термический режим Сибири могут влиять вторжения холодного воздуха Арктики. Одним из наиболее надежно диагнозируемых признаков меридиональных процессов являются антициклонические арктические вторжения, блокирующие преобладающий в умеренной зоне западно-восточный перенос.

Наличие пространственно-временной сопряженности очагов максимальных значений ОСО и напряженности геомагнитного поля позволяет использовать закономерность «западного дрейфа» Сибирской аномалии и движения магнитных полюсов для диагноза и прогноза региональных изменений климата.

1 Озон и озонометрические наблюдения

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Герасимова, Нина Васильевна

Заключение

Во второй половине XX века наземные и спутниковые озонометриче-ские наблюдения показали, что имеет место общее ослабление озоносферы и в весенние месяцы над Антарктидой регулярно, а в Северном полушарии эпизодически и в меньшем пространственно-временном масштабе возникает явление озонных «дыр».

Признано, что стратосферный озон, ранее относимый к парниковым газам, является антипарниковой компонентой радиационного баланса подстилающей поверхности. Частичное поглощение коротковолновой радиации, как было показано JI.P. Ракиповой, оказывается больше вклада в парниковый эффект в длинноволновом участке спектра.

Сезонное преобразование холодного циклонического циркумполярного вихря в весенние месяцы в теплый антициклонический циркумполярный вихрь является надежным свидетельством влияния озоносферы на радиационный баланс и общую циркуляцию атмосферы.

Во всех календарных месяцах локализация максимальных значений ОСО в Восточной Сибири и Канаде на климатических картах указывает, что здесь должно проявляться антипарниковое влияние озоносферы.

Локализация и интенсивность тропосферных ложбин в месяцы холодного полугодия являются фактором крупномасштабной конвергенции воздушных переносов и возникновения сезонных центров действия атмосферы: Сибирского и Канадского антициклонов.

Положение и интенсивность Сибирского зимнего антициклона в течение XX века не оставались постоянными. В таблице 14 приводится соотношение чисел месяцев, отнесенных по величине максимального давления (Ртах) в центре антициклона к градациям «Вв» (значительно ослаблен и ослаблен) и «Аа» (значительно усилен и усилен). Поскольку нас интересуют климатически значимые тенденции, исходный ряд градаций Ртах разбит на 20-летние периоды.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Герасимова, Нина Васильевна, Санкт-Петербург

1. Бритаев А.С., Кузнецов А.П., Решетов В.Д. Исследования атмосферного озона в ЦАО в 1957-1960 гг. в кн.: Труды Всесоюзн. научн. метеорол. совещания, т. 5, Л., Гидрометеоиздат, 1963, с. 268-278.

2. Гущин Г.П. Универсальный озонометр. — Тр. ГГО. 1963. вып. 141, с.83—98.

3. Wardle D.J. The effect of spectral resolution on total ozone measurement. Quart. Journ. Roy. Met. Soc., 1969, v. 95, № 404, p. 395-399.

4. Кароль И.Л., Киселев A.A. Озоносфера Земли в опасности// Экология и жизнь, 1996, N1. с. 19.

5. Гущин Г.П. Измерение озона с самолета. — Тр. ГГО, 1959, вып.93, с. 60-69.

6. Осечкин В.В. Особенности пространственно-временного распределения концентрации озона в тропосфере и нижней стратосфере по результатам самолетных измерений. Диссертация на соиск. уч. степ, к.г.н. Л., 1983.

7. Фиолетов В.Э. Долгопериодные вариации и тренды общего содержания озона в северном полушарии. — Метеорология и гидрология, 1989, № 7, с. 39—46.

8. Кароль И.Л., Клягина Л.П., Шаламянский A.M. Тренды общего содержания озона в основных воздушных массах северного полушария в 1975—1986 годах. — Метеорология и гидрология. 1990, № 8, с. 84—88.9. http://jwocky.gsfc.nasa.gov.

9. Атмосфера. Справочник.// Л: Гидрометеоиздат, 1991

10. Vassy A. Atmospheric ozone.— Adv. Geoph., 1965, v. 11, p. 115—173

11. Ханевская И.В. Температурный режим свободной атмосферы над северным полушарием., Л., Гидрометеоиздат, 1968, 299 с.

12. Каримова Г.У. Атмосферный озон в полярных районах.- Л.: Тр. ААНИИ, т.ЗЗЗ, Гидрометеоиздат, 1975. 167 с.14. ftp://toms.gsfc.nasa.gov/

13. Vassy A. Un maximum secondaire en hiver dans la variation saisonniere de l'ozone atmospherique. Annal. Geoph,1961,v.l7, № 4, p.403-404.

14. Шнееров Б.Е. Наблюдения над общим содержанием озона в атмосфере в период Третьей советской комплексной антарктической экспедиции (1957-1958 гг.).- "Труды ГГО", 1960, вып. 105, с. 17-23.

15. Mac Dowall J. Total ozone observations.- "Roy. Soc. Internat. Geophys. Year Antarct. Expedit., Halley Bay", 1962, vol. 3, p. 49-66.

16. Vassy A. Sur quelques proprietes de l'ozone et leurs consequences geofysiques. AnnalPhys., 1937, v.8, p.679.

17. Кузнецов Г.И. О некоторых связях между общей циркуляций и озоном атмосферы. Изв. АН СССР, сер. геофиз., 1961. № 3. с. 467-477.

18. Кузнецов Г.И. Озон и общая циркуляция атмосферы. В кн.: Атмосферный озон. Изд. МГУ, 1961, с. 82-102.

19. Langlo К. On the amount of atmospheric ozone and its relation to meteorological conditions.— Geofys. Publ., 1952, Bd 18, № 6, 42 s.

20. Ramanathan K.R. Atmospheric ozone and general circulation of atmosphere.— In: Sci. Proc. Int.Ass. Met., Rome, 1954. London, 1956, p.3—26.

21. Хргиан A.X., Кузнецов Г.И., Кондратьева A.B. — Исследования атмосферного озона.— В кн.: Метеорологические исследования, 8, М., "Наука", 1965,90 С.

22. Ramanathan K.R. Bi-annual variation of atmospheric ozone. — Quart. Journ. Roy. Met. Soc, 1963, v. 89, № 382, p.540—541.

23. Angell J.K, Korshover J. Quasi-biennal variations in the temperature total ozone and tropopause height. — . Journ. Atm. Sci., 1964, v. 21, № 5, p.479— 492.

24. Rof B. Australian sounding ricket experiments. — Techn. Note SAD, 1963, № 127, 18 p.

25. Александров Э.Л, Израэль Ю.А, Кароль И.Л, Хргиан А.Х. Озонный щит Земли и его изменения.- СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 288 с.

26. Гущин Г.П. О некоторых результатах исследования атмосферного озона в ГГО. В кн.: Метеорол. исследования, № 17, М., Наука, 1970, с. 5871.29. http: //see.gsfc.nasa.gov/

27. Васин В.Ф. Воробьев В.И. К вопросу распределения общего содержания озона в струйных течениях. Труды ГГО, 1967, вып. 1984, с. 31-34.70. Ратьков В.М. Особенности распределения озона над Тихим океаном зимой 1966-67 г. - Труды ГГО, 1969, вып. 83, с. 33-37.

28. Харчилава Д.Ф. Озон и струйные течения. -Труды Зак. НИГМИ, 1967, вып 21, с. 129-142.

29. Ламжавын Б., Хргиан А.Х. Изменения атмосферного озона в высотных барических полях. Метеорология и гидрология, 1971, № 9, с. 24-29.

30. Kulkarni R.N. Atmospheric ozone and stratospheric circulation in the soutern hemisphere. Annal. Geoph., 1969, v.25, # 1, p.273-274.

31. Kulkarni R.N., Garnhman G.L. Longitudenal variation of ozone in the lower middle latitudes. Journ. Geoph. Res., 1970, v. 70, # 21, p. 4174-4176.

32. Meetam A.R., Dobson G.M.B. The vertical distribution of atmospheric ozone in high latitudes. "Proceed. Roy. Soc.", A.148, 1935/

33. Tonsberg and Langlo K. (Olsen). Invesigations of atmospheric ozone at Tromso.- "Geophys.Publ.", 1944, 13, № 12, p. 3-38

34. Gotz F.W.P. Zum Strahlungsklima des Spitzbergensommers. Strahlungs-und Ozonmessungen in der Konigbucht, 1929.- Gerl. Betir. Geoph., 1931, Bd 31, s 119-154.

35. Шаламянский A.M., Ромашкина К.И. Распределение и трансформация общего содержания озона в различных воздушных массах. Изв. АН СССР. ФАО, 1980, № 12, с. 1258-1267.

36. Гущин Г.П. Озон и аэросиноптические условия в атмосфере.- Л.: Гидрометеоиздат, 1964, 341 с.

37. Божков Р.Д. Вариации общего содержания озона и их связь с изменениями температуры в стратосфере.— Геомагнетизм и аэрономия, 1964, t.IV, № 1, с.137—140.

38. Божков Р.Д. Вертикальное распределение озона в земной атмосфере.— Метеорлогия и гидрология, 1965, № 10, с. 3'—11.

39. Хргиан А.Х. О вредных для человека концентрациях озона в нижней стратосфере.- "Метеорология и гидрология", 1969, № 4, с 10-15.

40. Bojkov R.D. The 1983 and 1985 anomalies in ozone distribution. A perspective.—Mon. Weather Rev., 1987, vol.115, No 10, p.2187—2201.

41. Present state of knowledge of the upper atmosphere.- NASA Ref. Publi-cat. 1208: NASA, 1988,200 р.

42. Shimizu M. Vertical ozone distribution at Syova station, Antarctica, in 1966.—JARE ScientReports. S.B., # 1, 1969, 38 P.

43. Кулькарни P.H. Сравнение колебаний озона и его распределение по высоте в средних широтах ооих полушарий. В кн.: Озон в земной атмосфере. Л., Гидрометеоиздат, 1966, с. 144—127.

44. Kulkarni R. N. The vertical distributions of atmospheric ozone and possible transport mecanisms in the stratosphere of the Southern Hemisphere.— "Quart. J. Roy. Meteorol.Soc.", 1966,vol.92, N 393, p.363—373.

45. Шнееров Б.Е. Наблюдения над общим содержанием озона в атмосфере в период Третьей советской комплексной антарктической экспедиции (1957-1958 гг.).- "Труды ГГО", 1960, вып. 105, с. 17-23.

46. Воскресенский А.И., Лысаков Э.П. Вертикальные движения в тропосфере над районом станции Мирный.— " Информ. бюлл.Сов. антаркт. экс-пед.", 1973, №86, с.Ю—16.

47. Aldas L. Atmospheric ozone in Antarctica. "J.Geophys. Res.", 1965, vol. 70, №8, p. 1767-1773.

48. G. Megie. Stratospheric ozone. Chapter IX//Topics in Atmospheric and interstellar physics and chemistry. European Research Cours on Atmospheres

49. ERCA). Serv. d'Aeronomie du CNRS, Universite, Pierre-et-Marie-Cuirie, 4 Place Jussieu, 75252, Paris Cedex 05, France.

50. Бритаев A.C. и др. О средних и экстремальных концентрациях озона в атмосфере.— Тр.ЦАО, 1969, вып.83, с.З—19.

51. Hering W.S. Ozone and atmospheric transport processes.- Tellus, 1966, vol.18, №2-3, p. 329-336.

52. Бритаев A.C. Современные методы озонометрии.— Тр.ЦАО, 1964, вып.60, с.4—25.

53. Бритаев А.С. Некоторые особенности вертикального распределения озона по материалам наблюдений в период МГГ и МТС. — Метеорологические исследования, 1970, № 17, с. 44—50.

54. Балаков В.В, Вафиади В.Г, Кривич С.Г. Измерение концентрации атмосферного озона методом поглощения ультрафиолетовых лучей. В кн.: Труды Эльбрусской экспедиции АН СССР и ВИЭМ, 1934 и 1935 г. М. - Л, Изд. АН СССР, 1936. с. 109-116.

55. Brewer A.W, Milford J. The Oxford-Kew ozone sond.- "Proc. Roy. Soc." A., 1960, vol.256, N 1287, p.470.

56. Бритаев A.C. Озон в тропосфере. Тр. ЦАО, 1965, вып. 66, с. 19-51.

57. Хргиан А.Х. О вертикальном распределении атмосферного озона. -Геомагн. аэрономия, 1967, т. 7, № 2, с. 317-322.

58. Гущин Г.П, Лисовская К.И., Шаламянский A.M. Некоторые результаты исследований атмосферного озона в СССР в период МОГСС (1964— 1965). Тр. ГГО, 1968, вып. 213, с. 80.

59. Ramanatan K.R, Kulkarni R.N. Mean meridional distribution of ozone in different seasons calculated from umkehr observations and probabl vertical transports mechanism. Quart. Journ. Roy. Met. Soc, 1960, v.86, № 368, p. 144 -155.

60. Хргиан A.X. Физика атмосферного озона. Л, Гидрометеоиздат, 1973,291 с.

61. Logan J.A. Tropospheric ozone: Seasonal behavior, trends and anthropogenic influence.- J. Geoph. Res, 1985,1985,vol 90, № D6, p 10463-10482.

62. Смышляев С.П, Панин Б.Д, Воробьев В.Н. Моделирование изменчивости атмосферного озона с учетом гетерогенных процессов. Изв. АН, сер ФАО. 1999, Т.35, № 3, с. 336- 343.

63. Еланский Н.Ф. Примеси в атмосфере континентальной России. //Природа, № 2, С. 32-43.

64. Осечкин В.В, Гниловской Е.В, Кондратович К.В. О природе нефотохимического источника озона в стратосфере и возможности его географической идентификации.//ДАН. 1989. т.305, № 4, с.825-828.

65. Морозова А. Л. Модель возмущения в нижней атмосфере, обусловленного вариациями Солнечной активности. //Автореф. дис. на соиск. учен, степ к.ф.-м.н.: (01.03.03) / СПбГУ,- СПб, 1999. (На правах рукописи).

66. Chapman .S. On ozon and atomic oxygen in the upper atmosphere. -Phil.Mag, ser.7, 1930,v.10, No.64, p. 369-385.

67. Бюллетень ВМО, IV, 1998, т.47, № 2

68. Григорьев А.А, Кондратьев К.Я. Экодинамика и геополитика. Т. II. Экологические катастрофы. Спб НЦРАН. С.-Петербург, 2001 г, с. 427-429.

69. Http://www.cpc.ncep.noaa.gov/

70. Роун Ш. Озоновый кризис. М, Изд. Мир, 1993, 319 с.

71. Stolarski, Richard S "The Antarctic Ozone Hole". Scientific American, January, 1988.

72. Е.Б.Дубкова, В.А.Кузнецов, В.А.Зайцев. Антропогенный вклад в круговорот фтора в природе. "Химическая промышленность", 1994. №6.

73. Доклад Национальной Академии наук США, 1984

74. Reporting on Climate Change: Understanding the Science. Washington, DC:The Environmental Health Center of the National Safety Council. November 1994, p. 68, 73 and 75.88. Ftp://toms.gsfc.nasa.gov/

75. Сывороткин B.J1. Рифтогенез и озоновый слой: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. геол.-минерал. наук: 04.00.01. -М., 1997.-20 е. Б.ц. В надзаг. : МГУ им. М.В.Ломоносова, Геол. фак. Библиогр.:с. 17-20 (31 назв.)

76. Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer, 15 pp, United Nations Environmental Programme (UNEP), New York, 1987.

77. New Scientist. 1997. V. 154. N 2085. P.l 1 (Великобритания).92. http://www.murmannews.ru

78. WMO Statement on the Status of the Global Climate in 2000. WMO. 2001. №920. P.9.

79. Http://www. NASA Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) on the Earth Probe satellite.

80. Состояние озонового слоя Земли. Гос. доклад. 1998 г., ч.1

81. Герасимова Н.В. Озонные "дыры" над территориями Европы и Российской Федерации/Материалы итоговой сессии ученого совета 2005 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2005. -С. 39-41.

82. Г.И. Крученицкий, А. М. Звягинцев. Сенсационное открытие в Антарктике. Холодильники неповинны в озоновых дырах. "МК" № 137. 25.07. 1997.

83. Harmich et al. Nature № 384, 7.11.96.1011. M. Mazurin, E. F. Utkin. "Technical and economic and humanitarian aspects of ozone safe refrigerants searching problem". Int. CFC and HALON alternatives. Int. Conf. Oct 24-25 1994. Washington.

84. IPCC-94. UNEP WMO. Genev.1994.

85. С.Ш. Бык, Ю.Ф. Макагон, В.И. Фомина. Газовые гидраты. Москва. "Химия". 1980.

86. И.С. Стекольников. Теория искры. Москва. " Наука". 1965.

87. A. Covallini. Working fluids for mechanical refrigeration. 19-th Int. Congr. of Refriger. Proc. IVa. The Hague, Aug 20-25, 1995.

88. R. E. Banks. Isolation of fluorine by Moisan. Journal of fluorine chemistry. Vol 33. 1986.

89. Ракипова JI.P. Влияние озона на радиационный режим системы земля атмосфера.- Тр. ГГО, 1979, вып. 429, с. 19-27.

90. Atmospheric Ozone as a Climate Gas. Edited by W.-C. Wang and S.A Jsaksen 1995. NATO ASJ Series, Series J: Global Environmental Changs, vol.32

91. J.P.F. Fortuin and cjncurrent Ozone and Temperature Trends from Ozonezonde Stations.,J., p. 131-144.

92. V.A. Mohnen etc. Upper Tropospheric /Low Stratospheric Ozone Cli-matilogy. P.3-18.

93. H.F. Grafand. On the Jufter relationship Between Recent Climate Trends, Ozone Changes and Jucrease Greenhouse Gas Forcing. P. 163-180.

94. Understanding Atmospheric Change: — A Survey of the Background Science and Implications of Climate Change and Ozone Depletion. H. Hegeveld. Atmospheric Environment Service, Environment Canada., No 91—2.,1991.

95. Climate Prediction Center/ Near Real—Time Analyses Ocean/Atmosphere.— National Oceanic and Atmospheric Administration/ National Weather Service, —Marylend, October 2002, No. 02/10.

96. Boden, T.A, P.Kancirik, and M.P.Farrell. 1990. Trends'90: A Compendium of Data on Global Change. ORNL/CDIAC—36. Washington: Department of Energy.

97. Изменение климата, 2001 г.: Научные аспекты Вклад рабочей группы I в Третий доклад об оценках МГЭИК.

98. Кондратович К.В, Герасимова Н.В. Региональные особенности парникового эффекта в районе Сибири//Материалы итоговой сессии ученого совета 2004 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2004. С. 28 - 29.

99. Отчет ИГКиЭ. Изменения климата. Обзор состояния и тенденций изменения климата России. Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Российская Академия Наук. 1998, 1999.

100. К.В.Кондратович, Н.В.Герасимова, Н.В.Федосеева Об антипарниковом влиянии озносферы.//Материалы итоговой сессии ученого совета 2001 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2001 С. 29 - 30.

101. Важнейшие достижения в области солнечно-земной физики за 2001 г, представленные Советом "Солнце-Земля" в ООФА РАН/ЦАО и ИПГ Госкомгидромета, Лаборатория измерения космических лучей в стратосфере ФИАН), 2002

102. Бажин Н.М. //Химия в интересах устойчивого развития. 1993. Т. 1. С. 381-396.

103. Warneck P. Chemistry of the Natural Atmosphere. N.Y.: Acad.Press, 1988.757 р.

104. Бажин Н.М. Метан в атмосфере Соросовский образовательный журнал, том 6, № 3, 2000, с. 52-57.

105. Белоглазов М.И, Карпечко А.Ю, Никулин Г.Н, Румянцев С.А. О суточных вариациях концентраций озона в приземном слое атмосферы центрального и прибрежного районов Мурманской области // Экологическая химия. 1999. - Т.8, №4. - С.242-245.

106. Zhang, R, X. Tie, and D. Bond, Impacts of Anthropogenic and Natural

107. NOx Sources over the U.S. on Tropospheric Chemistry, Proceedings of National Academic Science, 100, 1505-1509, 2003.

108. Zhao, C. S, X. Tie, G. L. Wang, Y. Qin, and P.C., Yang, Analysis of Air Quality in Eastern China and its Interaction with Other Regions of the World, Submitted to J. Atmos. Chem., 2005.

109. Jacob, D. J., J. A. Logan, and P. P. Murti, Effect of rising Asian emissions on surface ozone in the United States, Geophys. Res. Lett., 26(14), 21752178, 1999.

110. Crutzen, P. J., Influence of nitrogen oxides on atmospheric ozone content, Quart. J. R. Meteorol. Soc., 96 (408), 320-, 1970.

111. Chandra, S., J. R. Ziemke, P. K. Bhartia, and R. V. Martin, Tropical Tropospheric ozone, Implications for dynamics and biomass burning; J. Geophys. Res., 107 (D18), 4351, doi: 10.1029 /2001JD001480, 2002.

112. Chandra S., J. R. Ziemke, X. Tie, and G. Brasseur (2004), Elevated ozone in the troposphere over the Atlantic and Pacific oceans in the Northern Hemisphere, Geophys. Res. Lett., 31, L23102, doi: 10.1029/2004GL020821, 2004.

113. Hauglustaine, D. A., G. P. Brasseur, and J. S. Levine, A sensitivity simulation of tropospheric ozone changes due to the 1997 Indonesian fire emissions, Geophys. Res. Lett., 26(21) 3305-3308, 1999

114. Jacob, D. J., J. A. Logan, and P. P. Murti, Effect of rising Asian emissions on surface ozone in the United States, Geophys. Res. Lett., 26 (14), 21752178, 1999.

115. Лазарев H.B., Справочник для химиков, инженеров и врачей. Вредные вещества в промышленности", Л., Химия, 1971.

116. Калверт.С, Инглунд Г.М. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. М., Металлургия, 1988.

117. Marks R. Sun damaged skin. Martin Dunitz 1992;172.

118. Zschunke E. Grundrib der Arbeitsdermatologie. Berlin: Veb Verlag Volk u. Gesundheit 1985;240. Вестник дерматологии и венерологии

119. Малишевская Н.П, Молочков В.А. Основные направления химио-профилактики новообразований кожи. Новое в диагностике и лечении заболеваний, передаваемых половым путем, и болезней кожи//Тезисы докладов. М 1997;10:62-63.

120. Galagher, Ellwood I.M. Epidemiology of malignant melanoma.Berlin: Springer 1986.

121. Kuznetsov V.V. A model of virtual geomagnetic pole motion during reversals // Phys. Earth Plan. Inter. 1999. V. 115. P. 173-179.

122. McLean, S, S. Macmillan, S. Maus, V. Lesur, A. Thomson, and D. Dater, December 2004, The US/UK World Magnetic Model for 2005-2010, NOAA Technical Report NESDIS/NGDC-1.

123. Geophysical Research Letters. 1997. V.24. P.539143. http://geomag.usgs.gov

124. Geophysical Journal International, vol 137, p F1

125. Герасимова H.B. К вопросу об условиях формирования очагов повышенного и пониженного содержания озона//Материалы итоговой сессии ученого совета 2002 г. СПб.: Изд. РГГМУ, 2002 С. 13 - 14.

126. Кондратович К.В. Озоносфера и климат. Сб. «Человек и стихия, -92», Спб, Гидрометеоиздат, 1992, с.50-53.147. http://www.water.kg/IssykKul148. http://www.cmdl.noaa.gov

127. Кондратович К.В, Горбунов О.Д. О сопряженности постоянногомагнитного поля и термобарического поля тропосферы. Тр. ЛГМИ, 1971, вып.43, с. 116-120.

128. Кондратович К.В. Сопряженность изменений магнитного поля земли и климата. Климатология и сверхдолгосрочный прогноз, № 40, 1977

129. Смышляев С.П., Осечкин В.В. Механизмы образования и разрушения вторичного максимума в вертикальном распределении плотности озона в нижней полярной стратосфере. Тр. РАН, т. 328, 1993, с. 671-673.

130. Железнякова А.И. Орографические эффекты в озоносфере над горами в Средней Азии. Диссертация на соиск. уч. степ, к.г.н. СПб., 1996.

131. Кондратович К.В. О прогнозе климата в Атлантико-Евразийском секторе,- Сб. тр. ЛГМИ, 1991, с. 16-25.

132. Национальный сервер Канады http://www.geolab.nrcan.gc.ca /geomag/.

133. Н.В.Короновский. Магнитное поле геологического прошлого Земли. //Соросовский образовательный журнал. N 6, 1996, стр.65-73.

134. Macmillan, S. and J. М. Quinn, 2000. The Derivation of World Magnetic Model 2000. British Geological Survey Technical Report WM/00/17R British Geological Survey, Edinburgh, January 2000.

135. Багров Н.Л., Кондратович K.B., Педь Д.А., Угрюмов А.И. Долгосрочные метеорологические прогнозы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 248 с.

136. Байдал М.Х. Долгосрочные прогнозы погоды и колебаний климата Казахстана. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. - 446 с.

137. Чичасов Г.Н. Технология долгосрочных прогнозов погоды. Спб. Гидрометеоиздат, 1991, 304 с.

138. Бюллетень изменения климата. Обзор состояния и тенденций изменения климата России. ИГКиЭ, 1998-2000 г.

139. Дроздов О.А, Григорьева А.С. Влагооборот в атмосфере.- JL: Гидрометеоиздат, 1963.

140. The State jof Canada's Climate: Temperature Change in Canada 181951991. Atmospheric Environment Service Environment Canada. SOE Report № 922. July 1992.

141. Всемирная конференция по изменению климата. -Тезисы докладов.- М, 2003

142. Дзердзеевский Б. Л. Циркуляционные механизмы в атмосфере северного полушария в XX столетии. М.: Изд. ИГ АН СССР, 1970.- 176 с.