Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа

Сеник, Ирина Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа
ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа"

Российская Академия Наук Институт физики атмосферы им. A.M. Обухова

На правах рукописи УДК 551.510

Сеник Ирина Анатольевна

ОЗОН В АТМОСФЕРЕ НАД ГОРНЫМИ РАЙОНАМИ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА

Специальность: 25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Институте физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Еланский Николай Филиппович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук В.Н.Арефьев

кандидат физико-математических наук А.А.Криволуцкий

Ведущая организация:

Институт Энергетических проблем химической физики

Защита состоится OS .©V 2004г. в ilчасов на заседании Диссертационного совета К 002.096.01 в Институте физики атмосферы им. A.M. Обухова РАН по адресу: 119017, Москва, Пыжевский пер. д.З

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФА РАН Автореферат разослан "¿8" 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук

КоЧЦ

гячт

Общая характеристика диссертационной работы.

Диссертационная работа посвящена исследованию особенностей временной изменчивости и распределения озона над горными районами Северного Кавказа. Она выполнена на основе большого оригинального материала, полученного автором в результате многолетних наблюдений на Кисловодской высокогорной станции (КВНС).

Актуальность темы.

Озон является химически- и радиационно- активным газом. Как сильный окислитель он определяет газовый состав атмосферы. В больших количествах озон воздействует разрушающе на многие материалы и живые ткани, обладает мутагенными и канцерогенными свойствами. Поэтому необходимо знать пространственно- временное распределение, долговременную изменчивость и условия формирования высоких значений приземной концентрации озона

Озон как радиационный фактор определяет температурный профиль и динамический режим атмосферы. Его изменения в атмосфере могут влиять на климат Земли. Определяемый озоном ноток УФ радиации в тропосферу и на земную поверхность играет важнейшую роль в химии тропосферы. Его увеличение вызывает ускорение фотодиссоциации ключевых химических составляющих и приводит к изменению химического состава тропосферы.

Уменьшение общего содержания озона (ОСО) в вертикальном столбе атмосферы, наблюдаемое последние два десятилетия, делает исследование связей ОСО - УФ-В - химия тропосферы особенно актуальными. Скорость фотодиссоциации озона в тропосфере имеет наибольшую из всех газов чувствительность к изменениям УФ-В радиации.

И моделирование радиационных потоков в атмосфере, и изучение механизмов фотохимической трансформации газовых примесей затрудняется из-за нерегулярного характера вариаций и неравномерного пространственного распределения тропосферного озона и других газовых составляющих, что в большой степени связано с действием антропогенных факторов. Поэтому становятся особенно ценными исследования и наблюдения, проводимые на удаленных фоновых станциях, особое положение среди которых занимают высокогорные. Получаемые здесь данные значительно менее изменчивы. В то же время горные районы оказывают влияние на перераспределение примесей в атмосфере на квазисиноптическом масштабе и мезомасштабе, и эти систематические эффекты тоже заслуживают внимания и изучения __________________

(ПКО).

РОС ЧЛЦИОНАЛЬНА* БИГ>,1!ИОТЕКА С.Петербург

т£рк

В мире около полуюра десятков действующих продолжительное время станций, которые можно отнести к разряду высокогорных, т.е находящихся большую часть времени над П01раничным слоем атмосферы. Большая часть из них находится в Центральной Европе и США Другие располагаются на островах и в Антарктиде. Станция КВНС занимает особое положение. Практически это - единственная континентальная станция в северном полушарии, в регионе расположения которой отсутствуют значительные антропогенные и естественные источники предшественников озона, умеренные климатические условия не активизируют фотохимические процессы в окружающем воздухе, а пологий северный склон и другие топографические особенности не способствует развитию горно-долинной циркуляции. На фоне малых регулярных изменений озона, связанных с действием устойчивых местных динамических процессов, можно оценить вклад различных факторов, формирующих режим озона, и выделить даже слабые его долговременные вариации.

КВНС ИФА РАН одна из немногих наблюдательных станций России, которая выполняет жесткие требования, предъявляемые СтА\У и НПБС, к измерительной аппаратуре и методикам наблюдений Приведение уровня наблюдений на станции к требованиям СА\У и N080, включение ее в Европейскую систему мониторинга ЕТЛЮТКАС позволяет обеспечивать мировой уровень проведения мониторинга состава атмосферы в России

Целью рабр|ы является представление, анализ и систематизация данных многолетних однородных рядов наблюдений общего содержания и приземной концентрации озона на КВНС, изучение пространственных и временных закономерностей распределения приземного озона на двух уровнях в тропосфере, на КВНС (2070м) и в г. Кисловодске (870м), изучение процессов, формирующих режим приземного озона и выявление особых факторов и закономерностей, характерных для горных районов.

Научная новизна.

1. Получены многолетние однородные ряды данных наблюдений общего содержания озона и приземной концентрации озона на КВНС, на единственной в большом регионе Северного Кавказа станции мониторинга состава атмосферы.

2. Впервые выявлены характеристики и основные закономерности изменчивости (внутрисуточной, сезонной, межгодовой) приземного озона в условиях высокогорья в регионе Северного Кавказа. Получены оценки тренда ПКО на КВНС по данным наблюдения в ночное время - наиболее репрезентативным данным для оценки состояния свободной тропосферы.

3 Впервые по результатам наземных наблюдений ОСО и концентрации озона вблизи земной поверхности обнаружены короткопериодические колебания, вызванпые воздействием внутренних гравитационных волн (ВГВ) на распределение озона в стратосфере и тропосфере Выявлены квазипериодические вариации других масштабов в ОСО и ПКО.

4 Получены модельные оценки изменений потока УФ радиации в зависимости от изменений ОСО для разных высот, зенитных углов и распределений озона и аэрозоля.

5 Впервые проведены продолжительные одновременные измерения на двух уровнях в тропосфере - на КВНС (2070м) и в г. Кисловодске (870м). Получена оценка характера горно-долинной циркуляции и степени антропогенного влияния города на значения на КВНС. Выявлены два режима поведения ПКО на КВНС. На основании анализа метеорологических процессов, численного моделирования и сравнительного анализа значений на двух уровнях в тропосфере предложены механизмы, отвечающие за формирование разных режимов.

Научная и практическая значимость.

Результаты исследований характеризуют временную изменчивость содержания озона над слоем перемешивания в коптинентальном регионе. Эти результаты могут быть положены в основу сценариев моделирования изменений газового состава атмосферы под влиянием различных факторов.

Благодаря удаленности КВНС от источников загрязнения и малую и систематическую изменчивость приземного озона, связанную с местными факторами, проводящиеся здесь наблюдения представляют особую ценность для изучения процессов дальнего переноса загрязнений и для оценки роли транс! раничного переноса предшественников (в нижней и средней тропосфере) на формирование поля озона на Юге России и для изучения влияния горных массивов на перераспределение примесей в атмосфере.

Обнаружение с помощью наземных наблюдений короткопериодических колебаний в ОСО и ПКО и отождествление их с волновыми процессами орографического и метеорологического происхождения развивает направление использования озона как инструмента для изучения динамики атмосферы. С другой стороны влияние ВГВ проявляется в показаниях почти всех озонометрических станций и такое влияние должно учитываться при определении точностных характеристик действующих стационарных спектрофотометров или газоанализаторов.

Результаты исследования состояние воздушного бассейна курортного города Кисловодска, включающего определение уровней приземного озона и описание факторов и механизмов, определяющих его режим, оценку влияния мезомасштабной циркуляционной системы на воздухообмен, может использоваться для определения курортных ресурсов региона и оценки перспектив развития города-курорта.

Данные наблюдений могут использоваться для вапидации систем наблюдений озона с космических аппаратов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается следующими положениями:

- Измерения, данные которых используются в диссертационной работе, проводились стандартными сетевыми приборами Все приборы, участвующие в экспериментах, ежегодно калибровались, оценивалась их стабильность. Неоднократно проводились сравнения приборов действующих на других станциях ИФА и на вагоне-лаборатории. Начиная с 2002 г. калибровки газоанализатора Dasibi-1008 АН проводятся по международному эталону ENV 03-41М № 1298.

- Данные наблюдений ОСО привязывались к сетевому прибору Brewer #43 и к спутниковым наблюдениям. Проводились регулярные калибровки спектрофотометра Brewer #43.

- Специальные исследования по оценке качества данных показали, что данные наблюдений согласуются с существующими представлениями об изменчивости атмосферного озона и результатами численного моделирования.

Защищаемые положения.

1) При определенных условиях в атмосфере внутренние гравитационные волны распространяются в верхнюю тропосферу и стратосферу, где происходит перераспределение озона На КВНС были зафиксированы периодические колебания ОСО с амплитудой 2-3 Е.Д. и периодами 25-30 мин и с периодами 2-15мин и с меньшей амплитудой порядка 11 5 Е.Д, связанные со стационарной и нестационарной компонентами натекающего потока соответственно

2) Значения линейного тренда ОСО и ею 95% доверительный интервал за период 1981-1989тт составляет (-0 92+0.11)%/год. Тренд для среднемесячных значений проявлялся ярче для периода максимальных значений (январь-апрель) - до (-2.8 ± 0 3)% в год в феврале.

3) Оценки изменений потока УФ радиации, связанные с вариациями ОСО, на различных уровнях в атмосфере над подстилающей поверхностью с разными отражающими

свойствами в условиях, сильно различающихся по содержанию и распределению озона и аэрозоля.

4) Особенностью суточных вариаций приземной концентрации озона на КВНС является наличие полуденного минимума, сдвиг наиболее высоких значений на вечернее или ночное время, малая амплитуда (не превышает 2ppb в зимпие месяцы и бррЬ летом) Основными механизмами, определяющими такое поведение озона являются- обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций N0, (менее 10-20 ppt) и, лишь в 7% дней, фотохимия в умеренно загрязненном воздухе, занесенном из планетарного слоя

5) Характерной особенностью сезонных изменений ПКО на KBIIC является малая амплитуда (не более 15ppb) и наличие двойного максимума: в марте-мае (Ml) и июле-августе (М2) и минимума осенью. Такая структура является типичной для некоторых высокогорных станций и отражает усиление влияния динамических факторов наряду с фотохимическими. Характеристики сезонного хода (максимальные значения, Ml и М2, и время их наступления, ti и ti) демонстрируют квазидвухлетнюю изменчивое i ь, свидетельствующую о существенной модулирующей роли крупномасштабной циркуляции в формировании режима озопа в тропосфере.

6) Средняя за 1989-1998 гт скорость изменения 1IK0 на КВНС, рассчитанная по всем значениям составила (-1 75±0 30)% в год. За тот же период для ночных значений при отсутствии туманов тренд составил (-1.28±0.24)% в год Эта оценка представляется наиболее репрезентативной для характеристики состояния региональной свободной тропосферы.

Личный вклад автора заключается в проведении многолетних регулярных наблюдений содержания озона в атмосфере, калибровок измерительных приборов, обработки данных наблюдений и оценки их качества, в анализе пространственной и временной изменчивости озона, в исследовании влияния на озон метеорологических процессов, в вычислении потоков УФ радиации в горной местности.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 25 печатных работах, а также докладывались на Четырехлетних озонных симпозиумах в 1984, 1988, 1992, 1996, 2000гг. (Quadr. Ozone Symp ), на Всесоюзном и Всероссийском семинарах по атмосферному озону, на международном рабочем совещании "Развитие наземной сети наблюдений двуокиси азота в стратосфере" в Звенигороде в 2001г., на двух международных конференциях по курортным ресурсам в Кисловодске в 2000, 2002гг., Международной конференции по физике Солнца:

"Солнце в эпоху смены знака магнитного поля" в 2001г (SPb), на двух Международных радиационных симпозиумах IRS, SPb в 2000, 2002гг, на Международном рабочем совещании TOR в 2002, на сессиях EGU в 1996, 2000, 2002гг неоднократно на Всемирном семинаре по атмосферному озону и др. совещаниях и семинарах.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации/Чйтр, в том числе ¿Трисунков, А? таблиц Список литерагуры содержит/Йнаименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы основные цели диссертационной работы, обоснована актуальность исследований, их научная новизна и практическая значимость. Кратко изложено содержание диссертации.

Глава 1 содержит обзор факторов, определяющих режим озона в атмосфере. Описаны особые факторы и закономерности, характерные для горных районов и геофизические и топографические особенности Кисловодской высокогорной научной станции (КВНС). Приводится описание динамических и фотохимических процессов и оценки эффективности их влияния на режим озона и обоснование наблюдаемых короткопериодических колебаний озона, вызванных влиянием внутренних гравитационных волн на распределение озона в атмосфере по данным литературы.

Во второй главе описаны многолетние наблюдения общего содержания озона на KBIIC, некоторые общие закономерности его поведения, в гом числе тренды, описан эксперимент по обнаружению воздействия орографических возмущений на содержание и распределение озона в атмосфере, а 1акже приведены описание и резулыаты численного моделирования изменений УФ-В потоков, связанных с уменьшением ОСО.

Параграф 2.1 содержит описание комплекса наблюдений на КВНС, описание методики наблюдений общего содержания озона на КВНС и некоторые закономерности его изменчивости.

Ряд среднемесячных значений ОСО демонстрирует типичные для средних широт сезонные вариации. В данных ОСО проявляется континентальный эффект: содержание озона здесь в июле - сентябре несколько меньше, чем в среднем на той же широте на других станциях, коюрые расположены на территории США, Японии, Западной Европы.

Выявляются динамические особенности региона, влияющие на сезонный ход и межгодовую изменчивость ОСО (вторжения арктического воздуха, изменение активности Аравийского антициклона).

В параграфе 2.2 описан эксперимент по обнаружению быстрых вариаций ОСО под влиянием орографических возмущений Численные расчеты динамического и фотохимического механизмов воздействия ВГВ на содержание и распределение озона и других примесей подтвердили, что эксперементально выявленые периодические колебания ОСО с амплитудой 2-3 Е Д и периодами 25-30 мин , могут быть эффектом изменения ОСО в зоне подветренных неподвижных волн, а с периодами 12-15мин и амплитудой порядка 1-1.5 Е.Д.-подвижных волн.

Проведено сопоставления на географической схеме положений областей атмосферы, охваченных возмущением от горного массива Эльбруса, с сечением озонного слоя, которое производит смещающийся со временем зондирующий луч Солнца - за счет изменения его зенитного расстояния и азимута.

Рис. 2 Положение секторов азимутальных углов, для которых велись наблюдения ОСО, и возмущенная часть воздушного потока, прошедшего над горным массивом высотой более 3,5 км (тонкие и толстые пунктирные линии соответственно). Относительные вариации ОСО и проекции на уровень 2 км пересечения зондирующим лучом условной верхней (30 км) и нижней (16 км) границ озонного слоя обозначены соответственно тонкими и толстыми сплошными линиями. Изогипсы проведены через 1 км.

Были выбраны и зафиксированы на схеме проекции пересечения зондирующим лучом уровней 16 и 30км, между которыми лежит основная часть слоя озона, а также указан сектор азимутов Солнца, при которых производились наблюдения. После вычисления скорости смещения сканирующего луча на разных уровнях в атмосфере, получены длины волн, соответствующие наблюдавшимся 25- 30 мин колебаниям, при условии стационарности процесса Длины волн колеблются от 4 до 5 км на высотах 20—30 км, где в основном сосредоточен озон Это совпадает с теоретической оценкой длины неподвижных волн при двухмерном обтекании горного массива (Я.=2лУ/Ы, где N - частота Брента - Вяйсяля) порядка 4-6 км при значительной устойчивости воздуха средней тропосферы, что и наблюдалось в дни эксперимента.

В параграфе 2.3 представлен ряд совместных наблюдений в течение 1980 - 1992 общего содержания озона и ОС N02 • Выявлен сдвиг фазы сезонных колебаний ОС N02 по сравнению с вариациями ОСО. В отклонениях среднесезонных значений ОС N02 от их сглаженного хода выделяются квазидвухлетние колебания. То, что такие колебания выделяются по данным наблюдений на одной станции, говорит, возможно, о сильной квазидвухлетней модуляции меридионального переноса окислов азота

В ОСО тоже выявлены квазидвухлетние колебания, они носят нестационарный характер и проявляются в разной степени в течение всею периода наблюдений.

В параграфе 2.4 обсуждаются долговременные вариации (тренды) общего содержания озона. Уже на первом этапе (1981 - 1989г) измерений ОСО на КВНС бьгла выявлена тенденция к уменьшению содержания озона. Линейный тренд среднесуточного ряда ОСО (после вычитания сезонного хода) и его 95% доверительный интервал составили (-0.92 +0.11)% в год Эта тенденция сохранялась до 1993г.. Тренд, рассчитанные по среднемесячным значениям, проявлялся ярче для периода максимальных значений (январь-апрель), до (-2.8 ±0.3)% в год в феврале

В последнее десятилетие отмечено замедление падения ОСО. Тренд ОСО, наблюдаемый на КВНС, тоже уменьшился и за период 1989-2000гг составляет (-0.33±0.07)%/год. Обсуждаются фотохимические и динамические механизмы, ответе пвенные за эти тенденции в изменении содержания озона. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере регулируют горизонтальный и вертикальный перенос малых примесей, определяя их распределение, модулируя их вариации различных временных масштабов, в том числе трендов.

Параграф 2.5 содержит описание метода и результаты модельных расчетов влияния ОСО на потоки УФ радиации в атмосфере.

Поток УФ-В излучения в тропосфере в значительной степени зависит от содержания озона в атмосферном столбе и играет ключевую роль в фотохимии тропосферы Уменьшение озона в стратосфере, наблюдаемое последние два десятилетия, делают модельные оценки возможных последствий особенно актуальными. Для вычисления УФ потоков использована модель переноса излучения Е А Устинова. Решение уравнений осуществлялось по модифицированной численной схеме.

Определялись потоки УФ-В излучения с \<320нм на различных уровнях в атмосфере над подстилающей поверхностью с разными отражающими свойствами в условиях, сильно различающихся по содержанию и распределению озона и аэрозоля.

Расчеты показали, что для умеренных широт, в чистых условий на уровне моря и зенитном угле 0° уменьшение ОСО ( от 320 ЕД) на 1% приводит к увеличению суммарной (прямой плюс рассеянной) радиации на Л Р=1.55% для Х=300нм и на Д Р= 0.3% для Х=320нм. В запыленной атмосфере и при подъеме на высоту 2км чувствительность УФ-В излучения к вариациям ОСО возрастает (Д И увеличивается на 0 02% и 0.01% соответственно для \=300нм). Для зенитного угла 60° граница приходящего излучения смещается в длинноволновую сторону на 5нм, поток суммарной радиации на длинах волн ЗЮнм и 320нм увеличивается на 1.16% и 0 56% соответственно при таком же уменьшении ОСО на 1% Полученные изменения потока УФ радиации достаточны для увеличения скорости фотодиссоциации озона в тропосфере на 2.3%-2,0%. Эти результаты анализируются в главе 3

Глава 3 посвящена наблюдениям приземного озона в горных условиях Северного Кавказа и анализу основных закономерностей поведения ПКО и механизмов, определяющих его изменчивость разного временного масштаба. Выявляются особенности поведения озона в условиях высокогорья.

В параграфе 3.1 лается описание аппаратуры, режимов наблюдепий и калибровок и мероприятий по обеспечению надежности и однородности многолетних данных наблюдепий приземной концентрации озона на КВНС, а также описание используемых данных, топографических и климатологических особенностей КВНС.

Наблюдения проводятся с 1989г на сетевом стандартном приборе Оая1Ь1-1008 АН.#4565 Чувствительность приборов - 1 ррЬ, абсолютная погрешность измерений - 1-2 ррЬ. Время релаксации прибора на уровне 95% - 50 с. На КВНС получаемые ежеминутные значения составляют исходный рабочий ряд.

Использовались также данные комплексных измерений газовых и аэрозольных составляющих и метеопараметров в тропосфере в районе Кавминвод и эпизодических измерений содержания >Юх, СО, аэрозоля, осуществлявшихся с 1989г. в г Кисловодске.

Проводилось (ЦАО) вертикальное зондирование температуры нижних слоев атмосферы К анализу привлекались данные о синоптической ситуации, 2П и ЗП обратных траекториях воздушных масс в тропосфере. Высокогорная станция КВНС находится на высоте 2070 м в зоне альпийских лугов на плато Шаджатмаз В 42 км в направлении на юг находится гора Эльбрус (5642 м) Из-за того, что КВНС находится на пологом северном склоне Кавказского массива, эффективность горпо-долинной циркуляции здесь существенно меньше, чем на других высокогорных станциях, и с ней успешно конкурируют западный перенос зимой и восточный летом Превалирующими направлениями на КВНС в течение всех сезонов являются южные стоковые ветра Долинпый ветер имеет менее регулярный характер и меньшую скорость Средняя высота границы ППС зимой 1 Зкм, летом - 1.8 км В теплое время года станция может иногда находиться в пределах ППС или на его границе. Однако, большую часть времени КВНС - в свободной тропосфере Радиационные инверсии редки

В параграфе 3.2 дается общая характеристака временной изменчивости концентрации озона на Кисловодской высокогорной научной станции.

Особенностью распределения среднесуточных значений ПКО на КВНС является его близость к нормальному и полное отсутствие как очень малых (менее 23 ррЬ), так и очень больших (более 75 ррЬ) значений Максимальную повторяемость имели значения в интервале 47-48 ррЬ Сравнение с альпийскими станциями показало, что их средние значения близки, а максимальные значения на Цугшпитце и Банк (соответственно 85-90 и 90-100 ррЪ) существенно больше, чем на КВНС. Последнее обстоятельство может иметь следующее объяснение либо над Альпами происходит более активный перенос воздуха из стратосферы, либо /и происходит более интенсивное фотохимическое образование озона из-за поступления 03 и N0* из пограничного слоя в свободную тропосферу за счета ритр^-эффекта Таких мощных динамических процессов не наблюдается на КВНС Проведен анализ влияния туманов

на изменчивость озона

10-

Рис з 1 Функции распределения среднесуточных значений ПКО для четырех полных лет наблюдений, аппроксимированные Гауссианой, построенные для дней, когда отсутствовали осадки и туманы

(заштрихованная), и при любой влажности (крестики) отличаются.

20 30 40 50 60 70 80 03,ррЬ

Оставшаяся не заштрихованной область является областью деформации туманами. Туманы сказываются на

среднесу точных значениях, но слабо Медианы этих 70 80 двух рядов отличаются, не более, чем на 1 ррЬ.

Корреляционные исследования связи ПКО с влажностью показали, что влажность имеет определяющее значение в случае, если ее значение >85% и происходит активное влажное осаждение озона.

В параграфе 3.3 описываются особенности суточный ход приземного озона на КВНС и механизмы их определяющие. Суточный режим ПКО в стабильной синоптической ситуации определяется: а) фотохимическими процессами, б) вертикальным и горизонтальным переносом Оз и его предшественников; в) сухим и влажным осаждением.

Рис.3.2 Суточный ход приземного озона в г.Кисловодске (квдраты) и на КВНС (звездочки) а) в) в августе 1998г ; б) г) декабре 1998г.;

(треугольники) средний за 1991-1996гт суточный ход на КВНС в августе.

Принципиальными особенностями суточного хода концентрации озона на КВНС (рис. 3.2 а) треугольники) являются наличие полуденного минимума и сдвиг наиболее высоких значений на вечернее и ночное время. Подобный суточный ход наблюдается только на удаленных, островных станциях. Для суточных вариаций характерны маленькая амплитуда (не превышает 2ррЬ в зимние месяцы и бррЬ летом). Основными механизмами, определяющими такое поведение озона, являются: обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций N0, (менее 10-20 ррЦ и, в меньшей степени, фотохимия в умеренно загрязненном воздухе, занесенном из планетарного слоя.

Обсуждается влияние конвективного переноса, турбулентного перемешивания и межгодовых вариаций индекса горно-долинной циркуляции на формирование и вариации суточного режима ПКО на КВНС.

Проведен анализ особенностей аномально теплого августа 1998г (рис3.2 (звездочки)). Сложившаяся синоптическая ситуация блокировала горно-долинную циркуляцию. Стоковый ветер был слабым, конвекция и турбулентное перемешивания подняли границу ППС и она

■ 08.98(870т)

местное время

была выше станции даже в ночное время. В результате- наблюдался утренний минимум и отчетливый послеполуденный максимум, что не характерно для КВНС. Существенного послезакат ного уменьшения ПКО обычно не наблюдается, а в августе 1998 - проявился резкий спад концен грации озона, что может свидетельствовать 1) о наличии определенного умеренного количества ИОх (после прекращения фотодиссоциации N02 происходит разрушение озона в реакции с N0 без последующей фотодиссоциации 1Ч02) 2)и/или об уменьшение озона из-за осаждения на поверхности, которое обычно компенсируется послезакатным стоком воздуха из верхних обогощенных слоев тропосферы

Анализируются причины нерегулярных внугрисуточных вариаций ПКО, в том числе, синоптические явления, дальний перенос, пожары. Синоптический анализ показал, что происходит уменьшение приземного озона перед холодным фронтом(на 45ррЬ), а во время прохождения фронта увеличение достигает 12ррЬ благодаря усилению вертикального обмена в активной зоне фронтальной облачности с развитой конвекцией.

В параграфе 3.4 обсуждаются сезонные изменения концентрации озона на высокогорье.

На рис 3.3 представлен осредненный за период 1989-2000 гт. (черные квадраты) сезонный ход концентрации озона на КВНС. Характерной особенностью сезонных изменений является наличие 2-х локальных максимумов в марте-мае (М1) и июле-августе (М2) Такая

структура встречается на некоторых высокогорных станциях и почти не встречается на равнине Рис.3.3 Сезонный ход концентрации озона, полученный за период 19892000гг. на КВНС (черные квадраты) и период совместных наблюдений 1998-2000П. на КВНС (пустые квадратики) и в г.Кисловодске (звездочки).

Изменчивость величины (М1) меньше (М2) фс) средних значений 3.9 и 5 2 ррЬ), как и среднее значение за 1989-2003гг М1 =50 8ррЬ и М2=52.2ррЬ.

В формировании сезонного хода участвуют оба источника тропосферного озона: фотохимическое образование и, главным образом, перенос из стратосферы Увеличение интенсивности вертикального стратосферно-тропосферного обмена наблюдается в данной

о. о.

-а- КВНС 1998-2000 ■ КВНС 1989-2000

а) Ф-я

широтной зоне северного полушария в марте - апреле Стратосферно-тропосферный обмен в данном районе в значительной степени определяется наличием разрыва тропопаузы в субтропической высотной фронтальной зоне и особенностями ее миграции весной и поздним летом. Для весеннего максимума дополнительным фактором является вертикальный переноса в области фронтальной поверхности во время арктических вторжений, максимум которых приходится на раннюю весну.

Сезонный максимум в конце лета "усиливается" увеличением потока озона из тропической зоны, максимум которого на высотах 9-30км приходится на конец лета и сезонным особенностям других динамических процессов, в том числе дальнего переноса загрязнений устойчивых направлений Траекторный анализ выявил, что возможными направлениями заноса в августе являются загрязненные каспийские районы и Украина.

Сравнение сезонных вариаций на КВНС с альпийскими станциями подтверждает уже отмеченный ранее факт, что фотохимическая генерация озона в Альпийском регионе летом идет более активно, чем на Северном Кавказе (сезонные максимальные значения там немного выше).

В параграфе 3.5 рассматриваются квазипериодические вариации ПКО на КВНС различного масштаба и тренды. Тремя разнесенными приборами были зарегистрированы когерентные квазипериодические колебания ПКО в районе КВНС, вызванные прохождением внутренних гравитационных волн. Периоды колебаний 5-8,12-16 и 25-35мин, амплитуды - единицы ррЬ. Слабая возмущенность антропогенными факторами - необходимое условие для обнаружения такого тонкого эффекта. Разными методами спектрального анализа на разных масштабах и выборках выявлялись квазипериодические колебания. Получены длинноволновые вариации с периодами в интервале (11 7-13.3 лет) и (4-5)лет, квазипериодические колебания на масштабе времен (2-3)года и 23-27 дней. Обнаружены колебания синоптического цикла 5-7 дней. Исследуемые процессы неоднородны, нестационарны. Поэтому наряду с исследованием их с помощью классического Фурье-апализа, был применен локальный спектральный анализ (Вейвлет- анализ). Квазидвухлетние вариации выявляются и в ОСО, и в ОС МОя, и в ПКО - и не только в значениях, но и в фазовых характеристиках колебаний. При анализе межгодовой изменчивости месяцев наступления максимальных сезонных значений (табл. 3.1) обнаружено: каждые 2 года происходит сдвиг весеннего, а потом и летнего максимумов на более раннее или позднее время (±1 месяц).

Год 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

(М1) ~ 05 03 ш ш 04 04 И т Зда 04 04 ш ш 05 05

<М2) 08 07 07 § 07 07 ш * 08 07 ш и 07 07

Таб 3 1 Месяц весеннего (М1) и летнего (М2) сезонных максимумов приземной концентрации озона на КВНС.

Такой регулярный фазовый сдвиг сезонных колебаний может свидетельствовать о существенной модулирующей роли крупномасштабной циркуляции в формировании поля озона, проявившееся так отчетливо в фоновых условиях. "Сбои" в этой схеме пришлись на те годы (подчеркнуты в таблице), когда существенные аномалии наблюдались и в значениях концентрации. В то же время аномалии противоположенного знака наблюдались на станции Ж (Альпы). Такое поведение ПКО на разнесенных по долготе станциях еще одно подтверждение влияния крупномасштабной атмосферной циркуляции (планетарных волн) на поле озона.

Получены оценки изменения ПКО на КВНС в виде линейных трендов Средняя за 1989-98гг скорость изменения, рассчитанная по всем среднесуточным значениям после процедуры исправления за сезонный ход составила (-1.75+0.30)% в год.

Представляет интерес выделить наблюдения в ночных условиях, когда стоковым ветром горно-долинной циркуляции осуществляется адвекция из вышележащих слоев тропосферы, и высокогорные станции находятся в условиях приближенных к свободной тропосфере. Для такого ряда ночных значений при отсутствии туманов тренд составил (-1.28±0.24)% в год. Тренды, рассчитанные по среднемесячным значениям свидетельствуют о том, что тенденция к уменьшению проявляется только в теплые сезоны.

Анализ ряда показал, что 27%отрицательного тренда на КВНС может бьггь объяснено влиянием метеорологических факторов (Т,Р, Н%).

Повышение уровня УФ-В радиации, в следствие отрицательного тренда ОСО приводи! к увеличению фотодиссоциации ключевых химических составляющих тропосферы и уменьшению ПКО. Получена оценка: тренд ОСО на КВНС может объяснить от 6% до 15%, наблюдаемого тренда всего ряда ПКО на КВНС.

Из анализа трендов, получаемых в различных регионах Северного полушария, вырисовывается периодическая зональная (секторная) структура долговременных изменений в последние полтора-два десятилетия: увеличение концентрации озона в Центральной Европе и Японии и снижением на Кавказе, в Канаде и США. Скорее всего, в этом отражается влияние долговременных изменений в волновой структуре крупномасштабной атмосферной циркуляции.

Глава 4 посвящена наблюдениям приземного озона в курортной зоне г.Кисловодска Характер временной изменчивости разлого масштаба анализируется для получения оценки загрязненности города и стеиени влияния его на концентрации озона регистрируемые на КВНГ Подтверждается статус города, как курортного с умеренным зафязнением

В параграфе 4.1 дается описание топографических и климатических особенностей второго пункта наблюдений приземного озона (в г Кисловодске), а также технических особенностей и режима наблюдений

В закрытой котловине г Кисловодска (800-900м) ветровой режим имеет выраженную ^ специфику горно-долинной циркуляция развивается не только в теплое время года, но и в

холодное время. Данные о стратификации температуры в пограничном слое показали высокую V повторяемость инверсионных условий даже в нестационарных погодных условиях.

Наблюдение проводились одновременно с наблюдениями на КВНС в 1998-2001п на Ваз!Ы 1003-АН без автоматического учета температуры и давления окружающего воздуха, поправки вносились в ходе обработки данных. Данные, получаемые в городе, учитывая необходимость коррекции и частоту сбора метеоданных (одно значение в час), образуют банк 1-часовых значений.

В параграфе 4.2 приводятся и анализируются статистические характеристики ряда значений озона в городе Кисловодске в сравнении с высокогорными данными за период совместных наблюдений. Утренние значения (с 4час до 8час местного времени) в юроде -минимальные в течение суток. Их диапазон изменений за период наблюдений: 2.8-50ррЬ. Диапазон изменений максимальных значений (дневных, с12час до16час) 4-73ррЬ В отличие от высокогорья в городе встречаются очень низкие значения, иногда близкие к нулю Низкие * значения днем отмечались в плотном тумане и во время дождя, в частности, в результате

интенсивных гетерогенных химических процессов, и ночью из-за сухого осаждения в условиях подавленного вертикального обмена с вышележащими слоями. Изменчивость дневных значений выше, чем утренних, они хуже описываются Гауссовским распределением: прослеживается структура с двумя максимумами и наблюдается дефицит больших значений. Для города характерен более широкий интервал максимальной повторяемости значений 16-38ррЬ; медиана всего на О.бррЬ меньше среднего арифметического, равного 27.4ррЬ Четверть всех значений меньше 18.9ррЬ , 75% - меньше 35ррЬ.

В параграфе 4.3 обсуждаются особенности суточного хода приземного озопа в г Кисловодске и проводится детальный анализ возможных фотохимических и динамических процессов ответственных за внутрисуточные вариации

Суточный ход ПКО в г Кисловодске (рис. 3 2) имеет черты, характерные для равнинных континентальных станций с умеренным загрязнением- утренний не очень глубокий минимум и широкий послеполуденный максимум В теплое время года случаются резкие увеличения концентрации утром до максимальных значений и резкое уменьшение вечером

В зимнее время суточный ход либо очень слабый, либо совсем не проявляется. Средний за год суточный ход в городе имеет амплитуду, равную 16.5 ppb, летом- 30ppbv. На основе фотохимической модели с учетом локальных динамических процессов предложено развернутое объяснение деталей суточного хода При этом используются наблюдения содержания окислов азота в рамках экспериментов TROICA

В отличие от режима озона на КВНС в городе возникает устойчивый утренний минимум, что обеспечивается высокой повторяемостью образования ночного инверсионного слоя и сухим осаждением под ним озона на подстилающей поверхности в течение всей ночи В половине случаев ночные инверсии сопровождаются уменьшением ПКО более чем на 5-8ppb.

Обсуждается роль горно-долинной циркуляции в формировании режима озона в Кисловодске

Сравнение со средними континентальными условиями выявило особенность суточного хода озона в г Кисловодске- не очень низкие ночные значения. Это связано со следующими местными особенностями- 1)не очень сильным общим за1рязненисм воздуха, 2) выносом вечером загрязненного окислами азота воздуха вниз на равнину 3)подпиткой озоном из вышележащих слоев ночным стоковым ветром

Сравнение внутрисуточных вариаций озона в рабочие и выходные дни показало существование пониженных значений приземной концентрации ночью и утром и повышенных - днем в выходные дни теплого времени года, что связано, видимо, с активной хозяйственной деятельностью населения на дачных участках и усилением фотохимического образования озона днём и интенсивным уменьшением вечером в процессе окисления N0 в такие дни

Приводится пример влияния приземной инверсии, усиленной прохождением теплого фронта, на формирование суточного хода ПКО.

Параграф 4.4 посвящен особенностям сезонного хода приземного озона в городе Кисловодске, сравнению их с наблюдениями на разных уровнях на альпийских станциях. Средний сезонный ход за весь период совместных наблюдений для городских и высокогорных условий изображён на рис.3.3. Сезонный ход с широким летним максимумом, наблюдаемый в городе, характерен для континентальных станций и имеет главным образом фотохимическое происхождение. Амплитуда сезонного хода приземного озона в г.

Кисловодске 25ррЬ Максимальные летние значения в июне-июле около 4!ррЬ, минимальные -в ноябре-декабре и равны 16ррЬ.

Проводится сравнение сезонных вариаций на альпийских станциях, расположенных как Кисловодск и КВНС на разных высотных уровнях Наблюдаемый на КВНС сезонный ход ПКО - свидетельство слабого регионального загрязнения атмосферы по сравнению с Альпийскими станциями.

В параграфе 4.5 обсуждается и оценивается эффективность воздухообмена между пограничным слоем и уровнем в тропосфере на высоте 2070м.

В случаях активно действующей системы горно-долинных ветров а также конвективного и турбулентного перемешивания может происходить интенсивный обмен между пограничным слоем и свободной атмосферой Для выявления степени взаимовлияния двух пунктов, КВНС и Кисловодск, использовался сравнительный анализ внутрисуточных, междусуточных и межгодовых вариаций.

По характеру суточного хода на КВНС были выделены 2 режима внутрисуточного поведения приземного озона: 1 режим с обычным минимумом в середине дня, максимумом в ночью и 2 режим с отчетливым максимумом в 15-17 час и большей амплитудой бррЬ. Из массива данных (560 дней совместных наблюдений), выделяются лишь 7% случаев, когда на КВНС был зарегистрирован отчётливый максимум около 17час. вместо ночного. В эти дни, можно предположить, происходил заток загрязненного воздуха и вместе с увеличением УФ потока днём начинался сравнительно активный фотохимический процесс образования озона Большинство таких дней пришлось на теплый сезон, и они следовали подряд, сериями синоптического масштаба.

Анализ ветрового режима показал, что в эти дни наблюдалось частичное или полное нарушение обычного ветрового режима па КВНС. В дни, когда летний восточный перенос превалировал над горно-долинными динамическими процессами на КВНС, горно-долинная циркуляция активнее (среднего уровня) действовала в Кисловодске, и долинный ветер выносил загрязненный органическими соединениями и автомобильными выбросами воздух вдоль долины реки Ольховки и вдоль Хребта Джинап вверх (подобно ритр^-эффекту). Таким образом, умеренно загрязненный озоном и его предшественниками воздух оказывался на уровне КВНС к востоку от нее во второй половине дня и доставлялся на КВНС восточным ветром

Другая часть аномальных дней 2режима связала, видимо, с дальним переносом южного и северного направлений (ветер усиливался до скоростей выше обычных). Анализ 30 обратных

траекторий подтвердил возможность заноса в этих случаях воздушных масс, сформировавшихся в загрязненных районах Украины и Каспийских нефтеразработок. Дни режимов 1 и 2, часто следуют подряд сериями синоптическог о масштаба. Это подтверждает наше представление о том, что приход и последовательная смена одних барических образований другими, или смсна секторов циклона или прохождение фронтов с характерными для каждого температурами и их стратификацией, влажностью и системой вертикальных и горизонтальных движений корректирует модель поведения приземного озона. Судя по тому, что в других случаях мы не фиксировали вторжений загрязнения на КВНС из г.Кисловодска, тот ветер, который наблюдается обычно, огражает движение потока, проходящего над Кабардинским и Боргустанским хр, являя собой более масштабную циркуляционную систему.

Стоковый ветер с гор имеет в г. Кисловодске очень высокую повторяемость, но исследования показали отсутствие корреляции ежедневных утренних значений в г. Кисловодске с ночными -на КВНС. Очевидно, заток воздуха в г. Кисловодск происходит с уровней, лежащих в пределах пограничного слоя. В то время как КВНС оказывается в воздухе свободной тропосферы. Характер сезонных вариаций (параграф 4.4) тоже подтверждает слабое влияние загрязнений на наблюдаемую ПКО на КВНС

Для анализа меж1 одовой изменчивости приземного озона, из вссх ежедневных рядов (ночных, утренних, дневных) за период совместных наблюдений на двух уровнях были выделены

длинноволновые составляющие вариаций. На полученном масштабе времени они включают сезонные вариации и межюдовую изменчивость.

Рис 4 1 Длинноволновые сосгавляющие вариаций приземного озона

а) ночных значений на КВНС и утренних -в г.Кисловодске;

б) вечерних значений на КВНС и дневных - в г.Кисловодске.

На рис. 4.1 представлены графики обработанных таким образом утренних и дневных концентраций в городе и, для сравнения,

ночных и вечерних концентраций озона на КВНС соответственно. Такой выбор обусловлен необходимостью проверить возможное взаимное влияние этих двух пунктов наблюдения Если исходить из предположения об активном действии горно-долинной циркуляции, то ночной воздух высокогорья может приноситься стоковым ветром в город и влиять на утренние значения ПКО Воздушные массы с дневными повышенными ПКО из города вместе с другими примесями могут заноситься на КВНС во второй половине дня поднимающимся вдоль склона потоком и формировать характерное для КВНС вечернее увеличение озона Длинноволновые составляющие ночных и вечерних ПКО на КВНС имеют отчетливо схожий характер и в целом, и в деталях. В то же время они сильно отличаются от дневных Кисловодских значений, которые имеют значительно большую сезонную амплитуду и характерное увеличение значений летом 2000г по сравнению с 1999г. Тенденция к уменьшению озона, наблюдаемая на КВНС в рассматриваемый период, отсутствует в ПКО в г. Кисловодске. Подтверждаются предположения, что преимущественный ночной южный ветер в городе приносит воздух с более низких уровней, чем тот, на котором расположена КВНС. Стоковый ветер высокогорья из района КВНС не достигает г. Кисловодска.

Отсутствие положительной тенденции в летних значениях к 2000г. на КВНС указывает на отсутствие регулярного влияния города на приземный озон на КВНС даже летом Сравнение позволяет констатировать независимое поведение вечерних значений на КВНС и дневных в городе также и в холодный период года.

Ветер, который фиксируется обычно на метеостанции вблизи КВНС как горно-долинная циркуляция, скорее всего, отражает движение потока, проходящего над Кабардинским и Боргустанским хребтами, являя собой не локальную, а более масштабную циркуляционную систему, которая не осуществляет адвекцию воздуха из пограничного слоя на КВНС.

В заключении формулируются основные результаты диссертационной работы: 1. Получены многолетние квазинепрерывные однородные ряды данных наблюдений общего содержания озона и приземной концентрации озона на КВНС. 2 Выявлены характерные особенности сезонных вариаций ОСО: максимум весной и минимум осенью. В данных ОСО проявляется континентальный эффект и влияние миграции высотной фронтальной зоны (ВФЗ), характерной для региона.

3. Значения линейного тренда ОСО за период 1981-1989гт составляет (-0 92 +0 11)% в год. Вдальнейшем отмечено замедление падения ОСО после 1993г

4. Используя численное моделирование, получены оценки влияния тренда ОСО на изменение потока УФ-В радиации и соответствующего измепение приземной концентрации

озона Тренд ОСО на КВНС может объяснить от 6% до 15% наблюдаемого тренда всего ряда ПКО.

5. По наблюдениям на КВНС были зафиксированы короткопериодические колебания ОСО, вызванные прохождением внутренних гравитационных волн, образующихся при обтекании воздушным потоком орографических препятствий под действием динамических и фотохимических процессов Колебания с амплитудой 2-3 Е Д. и периодами 25-30 мин и с периодами 2-15мин и амплигудоЙ порядка 1-1 5 Е Д. отождествлены со стационарной и нестационарной компонентами натекающего потока соответственно.

6 Выявлены основные закономерности поведения приземного озона на КВНС (суточный ход, сезонные и длинноволновые вариации) Для суточного хода характерен полуденный минимум, ночной-вечерний максимум и малая амплитуда (2-бррЬ) Основными механизмами, определяющими такое поведение озона являются: обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций МОх (менее 1020 рр1) Характерный для горных станций занос загрязнений из пограничного слоя в рамках горно-долинной циркуляции происходит лишь в 7% случаев.

7 Приземные радиационные инверсии па КВНС редки и не оказывают влияния на суточный ход на КВНС Температурный и ветровой режимы на КВНС классифицируются как близкие к свободной тропосфере В то же время в г. Кисловодске минимум суточного хода утром определяется ночным стоком озона под инверсионным слоем.

8. Характерной особенностью сезонных изменений на КВНС является маленькая амплитуда не больше 15ррЬ и наличие 2-х максимумов - в марте-мае и июле-августе и минимума осенью, что наблюдается на некоторых высокогорных станциях и почти не встречается на равнине. Характеристики сезонного хода (максимальные значения и моменты их наступления) демонстрируют квазидвухлетнюю изменчивость, свидетельствующую о существенной модулирующей роли крупномасш I абной циркуляции в формировании режима озона в тропосфере.

9. Линейный тренд ПКО на КВНС за период 1989-981 г, рассчитанный для ряда ночных значений в отсутствие туманов, составил (-1.28+0.24)% в год. Эта оценка представляется наиболее репрезентативной для характеристики состояния региональной свободной тропосферы В 2003г значения концентрации озона заметно выросли. Тренд отражает влияние долговременных изменений в крупномасш габной атмосферной циркуляции.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

I Еланский Н.Ф., Арабов А.Я., Сеник И.А. О временной изменчивости содержания NO2 в атмосфере по наблюдениям над Северным Кавказом // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 4. С. 363 - 372.

2. Н.Ф.Еланский, И.А.Сеник, А.Х.Хргиан. Вариации общего содержания озона в области горных подветренных волн.// Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т.24, No 9, с.959-966.

3. Elansky N.F., Senik I.A., Makarov O.V. Surface ozone variability at Kislovodsk observatory // Abstr. Quadr. Ozone Symp., Sharlottesville, June 4- 13,1992. P. 85.

4. Elansky N.F.,Arabov A.Ya, Makarov O.V., Savastyuk V.V., Senik I.A., Measurements of the total colomn amount of NO2 at Kislovodsk observatory in 1979-1990 // Abstr. Quadr. Ozone Symp., Sharlottesville, June 4- 13, 1992. P. 84.

5 N.F.Elansky, O.V.Makarov, I.A.Senik. Surface ozone variability at Kislovodsk observatory. II-In"Ozone in Troposphere and Stratosphere". NASA Conf. Publ. 3266, p.130-133,1994.

6. Еланский Н.Ф., Арабов А.Я., Елохов A.C., Макаров О.В., Савастюк ВВ., Сеник И А. Наблюдения малых атмосферных примесей и УФ радиации на Высокогорной научной станции Кисловодск // Изв АН. Физика атмосферы и океана. 1995. Т.31.№ 1. С. 10-19.

7. Elansky, N.F., Senik, I.A., Surface Ozone Concentration Measurements at the Kislovodsk High-Altitude Scientific Station: Seasonal and Diurnal Variations.// I/v.Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana, Vol.31, no, 2, 1995, pp. 251-259

8 N F.Elansky,V.V.Savinykh and I.A. Senik .Surfase ozone and UV-B radiation variability observed at the high mountain observatory Kislovodsk // Climate variability and climate change vulnerability and adaptation / Eds. Ivana Nemesova. Prague. 1996. P.254-259

9 N.F.Elansky, A.Ya.Arabov, I.A.Senik, G.I.Kuznetsov, O.A.Tarasova, M.I Beloglazov, A Yu.Karpechko, Z.V Kortunova The Features of Surface Ozone Variations in Remote, Rural and Urban Regions of Russia// TOR-2, Annual Report 2000, p/ 72-76.

10 Arabov A.Yu, Elansky N.F, Olshansky D.I , Senik I.A, Beloglazov M.I Karpechko AYu, Kuznetsov G.I, Tarasova O.A., Kortunova Z.V., Povolotskaya N.P. Surface temporal and spatialvariations of surface ozone as observed at several sites of Russia.//Proc. Quadr. Ozone Symp Sapporo, Japan, 3-8 July 2000. P 679-680.

II Еланский H Ф., Кортунова 3 В , Кузнецова И Н , Сепик И.А., Поволоцкая Н.П. Влияние метеорологических процессов на концентрацию озона в г. Кисловодске и его окрестностях.

// Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов Кисловодск, 8-14 октября 2000 г. М : МАКС Пресс. 2000. С 37-39.

12 Сеник И А Режим приземного озона в фоновых условиях по данным Кисловодской высокогорной научной станции ИФА //Труды конференции «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов». Кисловодск 8-14 октября 2000 г. М.- МАКС Пресс. 2000. С.115-122.

13 N F Elansky,T A Markova, I A.Senik, G.I Kuznetsov, O.A.Tarasova, M.I.Belogla/ov, A Yu Karpechko, Z V Kortonova, and D I Olshansky Surface Ozone in Remote, Rural and Urban Regions of Russia//EUROTRAC-2, TOR-2 Tropospheric Ozone Research, Annual Report 1999.

2001 P. 65-72.

14 Scnik, I A., Elansky. N.F , Surface Ozone Concentration Measurements at the Kislovodsk High-Altitude Scientific Station-Temporal Variations and Trend, ФАО, 2001. V 37. Suppl. 1 P. SU0-S119.

15. Kuznetsova, I.N., Elansky, N.F., Senik, I.A., Measurements of the Tropospheric Ozone Concentration over the Kislovodsk High-Altitude Scientific Station: Synoptic-Scale Meteorological Process As a Cause oz Ozone Variations, ФАО, Vol.37,Suppl. 1,2001, pp. S120-S130.

16. N F Elansky, T A Markova, 1 A Senik, G.l Kuznetsov,О A Tarasova, M.I.Bcloglazov, Л Yu Karpcchko, 7 V Kortunova, D T Ohhansky Surface ozone in remote, rural and urban regions of Russia// EUROTRAC-2, TOR-2 Tropospheric Ozone Research, Annual Report 1999. 2001. P. 65-72.

17 И А. Сеник, MA. Фатьянов Опыт применения вейвлет-анализа к рядам малых газовых примесей атмосферы для оценки влияния солнечной активности // Труды Международной конференции по физике Солнца "Солнце в эпоху смены знака магнитного поля". (28.0501.06 2001 Санкт-Петербург), с 361 -364.

18. Сепик И А , Савиных ВВ., Беликов И Б Влияние радиационных процессов и локальной динамики на уровень концентрации озона в горных условиях по измерениям на Кисловодской высокогорной научной станции ИФА РАН. // Труды конференции IRS, SPb,

2002

19 Арабов А Я , Белоглазое М И , Еланский Н.Ф , Карпечко А Ю , Кортунова 3 В., Кузнецов Г И, Поволотская Н.П , Сеник И А., Тарасова О А. Особенности вариаций концентрации приземного озона над европейской частью России, «Физические проблемы экологии (экологическая физика)» // сборник научных трудов/под ред В И.Трухина, Ю А Пирогова, К.В. Показаева, М: МАКС Пресс, №9,2002, с.56-69

20 N.F.Elansky, A.Ya. Arabov, I.A.Senik, E.N.Kadygrov, A.D.Lykov, T.A.Markova, V.W.Savinych, G.I Kuznetsov, M.I.BeloglazovaA.Yu.Karpechko, Z.V.Kortunova, О A.Tarasova, The mechanisms of the surface ozone variations at Some Remote and Rural Rigions of Russia // Proceedings from the EUROTRAC Symposium 2002, Eds P.M.Midgley, and M.Reuther, Mergraf Verlag, Wiekershmeim, Germany, 2002, TOR07.1-5

21. О A.Tarasova, N.F.Elansky, , M.I.Beloglazov, A Yu.Karpechko, The impact of Air Transport and Meteorological Processes on the Surface Ozone Variations at Kislovodsk High Mountain Station and Lovozero Site. // Proceeding from the EUROTRAC Symposium 2002, Eds

» P.M.Midgley, and M.Reuther, Mergraf Verlag, Wiekershmeim, Germany, 2002, TOR27.1-5

22. Nikolai F.Elansky, A.Ya. Arabov, Irina A.Senik, Gennady I.Kuznetsov , Irina N. Ku/netsova, ^ Mikhail I.Beloglazova, Aleksey Yu.Karpechko,, Zoya V Kortunova,Roman Shuymsky, Oksana A.

Tarasova, The Study of the Surface Ozone Variations of Different Time Scales at Some Regions of Russia // TOR-2 Annual Report 2002, 2002, ISS, Germany.

23. И А. Сеник, Н.Ф. Еланский, И.Б. Беликов, JI.B. Лисицына, В.В. Галактионов, З.В. Кортунова, Основные закономерности временной изменчивости приземного озона на двух высотных уровнях (870м и 2070м) в районе г. Кисловодска. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, (в печ.)

24. O.A.Tarasova, N.F.Elansky, G.I.Kuznetsov, M.I.Beloglazova, I.A.Senik, Impact of Air Transport on seasonal Variations and Trends of Surface Ozone at Kislovodsk High Mountain Station.// Jour. Atm. Chem, 2003 (в печ.ДаЗ)

25 Тарасова О А, Кузнецов Г.И., Еланский Н Ф., Сеник И.А., Сметник И.А, Особенности сезонных вариаций и трендов концентрации приземного озона на Кисловодской Высокогорной Научной Станции // «Вестник Моского Университета», 2003, №3 (в печ.)

<к

ООП МГУ Заказ 34 Тираж 90

РНБ Русский фонд

2006-4 16465

О 5 MAP 2004

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Сеник, Ирина Анатольевна

Введение

Глава 1 Факторы, определяющие режим озона в горных районах

1.1 Процессы, влияющие на содержание озона в атмосфере

1.2 Характерные особенности временной изменчивости приземного озона в горных районах.

1.2.1 Характерные особенности горных районов

1.2.2 Суточная динамика приземной концентрации озона на высокогорье.

1.2.3 Сезонные вариации приземного озона

1.2.4 Влияние горно-долинной циркуляции на изменчивость приземной концентрации озон

1.2.5 Квазипериодические вариации и тренды приземного озона

1.2.6 Особенности расположения Кисловодской высокогорной научной станции

1.3 Вертикальный обмен воздуха

1.3.1 Особенности воздухообмена между ППС и свободной тропосферой в горных районах.

1.3.2 Воздухообмен между стратосферой и тропосферой

1.4 Горизонтальная адвекция озона и его предшественников

1.5 Фотохимия озона в горных районах

1.5.1 Фотохимические процессы, определяющие ОСО

1.5.2 Фотохимическое образование и сток приземного озона в умеренно загрязненном воздухе

1.6 Сухое осаждение озона.

1.7 Влияние ВГВ на поле озона в атмосфере.

Глава 2. Изменчивость общего содержания озона в горной местности.

2.1 Наблюдения ОСО на Высокогорной научной станции ИФА РАН.

2.2 Быстрые вариации ОСО под влиянием орографических возмущений

2.3 Совместные наблюдения ОС озона и ОС N

2.4 Долговременные вариации общего содержания озона. 61 2.5. Модельные оценки влияния ОСО на потоки УФ радиации в тропосфере. 62 Заключение к главе

Глава 3 Концентрация приземного озона на КВНС

3.1 Топографические и климатические особенности КВНС, аппаратура, методика и режим наблюдений

3.1.1 КВНС ИФА РАН

3.1.2 Приборы, методика и режим измерений.

3.1.3 Качество данных наблюдений ПКО на КВНС (2070м)

3.2 Общая характеристика временной изменчивости приземной концентрации.

3.3 Суточный ход приземной концентрации озона па КВНС 84 3.3.1 Характерный режим и механизмы внутрисуточной динамики ПКО

3.3.2 Влияние приземной инверсии на изменчивость ПКО на КВНС

3.3.3 Анализ не характерного поведения озона на КВНС в августе 1998г

3.3.4 Нерегулярные внутрисуточные вариации озона

3.4 Сезонные вариации приземного озона.

3.5 Квзипериодические вариации различного масштаба и тренды ПКО па КВНС

3.5.1 Влияние ВГВ на ПКО

3.5.2 Квазидвухлетние колебания озона

3.5.3 Тренд озона

Глава 4 Оценка влияния динамических и фотохимических процессов на приземный озон по наблюдениям на двух высотных уровнях.

4.1 Наблюдения в г. Кисловодске.

4.2 Основные особенности временной изменчивости.

4.3 Режим и механизмы внутрисуточных вариаций озона в г.Кисловодске.

4.4 Сезонные вариации озона в г.Кисловодске.

4.5 Оценка взаимовлияния двух пунктов наблюдений

2070м и 870м над у.м.)

4.5.1 Два режима суточного хода

4.5.2 Анализ межгодовой изменчивости 130 Заключение к главе 4 134 Заключение 135 Список литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа"

Озон является химически- и радиациоиио - активным газом. Как сильный окислитель он определяет газовый состав атмосферы. В больших количествах озон воздействует разрушающе на многие материалы и живые ткани, обладает мутагенными и канцерогенными свойствами. Поэтому необходимо знать пространственно- временное распределение, долговременную изменчивость и условия формирования высоких значений приземной концентрации озона (ПКО).

Озон как радиационный фактор определяет температурный профиль и динамический режим атмосферы. Его изменения в атмосфере могут влиять па климат Земли. Определяемый озоном поток УФ радиации в тропосферу и на земную поверхность играет важнейшую роль в химии тропосферы. Его увеличение вызывает ускорение фотодиссоциации ключевых химических составляющих и приводит к изменению химического состава тропосферы.

Уменьшение озона в стратосфере, где находится его основное количество, наблюдаемое последние два десятилетия, делают исследования связей ОСО - УФ-В -химия тропосферы особенно актуальными. Скорость фотодиссоциации озона в тропосфере J имеет наибольшую из всех газов чувствительность к изменениям ОСО. Изменения J влияют не только непосредственно на баланс озона. Фотодиссоциация озона является ключевой реакцией в образовании другого важнейшего окислителя, ОН-радикала., который регулирует химическое производство озона и время жизни предшественников озона и некоторых других парниковых газов (СН4, HCFC, HFC).

И моделирование радиационных потоков в атмосфере, и изучение механизмов фотохимической трансформации газовых примесей затрудняется из-за нерегулярного характера вариаций и неравномерного пространственного распределения тропосферного озона и других газовых составляющих, что в большой степени связано с действием антропогенных факторов. Поэтому становятся особенно ценными исследования и наблюдения, проводимые на удаленных фоновых станциях, особое положение среди которых занимают высокогорные. Получаемые здесь данные существенно в меньшей степени отягощены воздействием антропогенных процессов. В то же время горные районы оказывают влияние на перераспределение вещества в атмосфере на квазисиноптическом масштабе и мезомасштабе, it эти эффекты тоже заслуживают внимания и изучения.

Однако в целом концентрация озона на горных станциях намного менее изменчива, чем на равнинных, а отмечающиеся вариации, как правило, носят регулярный характер. Если удается установить их связь с теми или иными динамическими и фотохимическими процессами, то, с одной стороны, можно получить значимые оценки долговременной изменчивости озона, характерные для данного региона и даже для данного широтного пояса, а, с другой стороны, можно уточнить представления о природе и механизме действия этих процессов.

В мире около полутора десятков действующих продолжительное время станций, которые можно отнести к разряду высокогорных, т.е. находящихся большую часть времени над пограничным слоем атмосферы. Большая часть из них находится в Центральной Европе и США. Другие располагаются на островах и в Антарктиде. Станция КВНС занимает особое положение. Практически это - единственная континентальная станция в северном полушарии, в регионе расположения которой отсутствуют значительные антропогенные и естественные источники предшественников озона, умеренные климатические условия не активизируют фотохимические процессы в окружающем воздухе, а топографические особенности не способствуют развитию существенной горно-долинной циркуляции.

КВНС ИФА РАН одна из немногих наблюдательных станций России, которая выполняет жесткие требования, предъявляемые и N05^ к измерительной аппаратуре и методикам наблюдений. Приведение уровня наблюдений на станции к требованиям ОА\У^ и ЫОБС, включение ее в Европейскую систему мониторинга ЕШЮТИАС позволяет обеспечивать мировой уровень проведения мониторинга состава атмосферы в России.

Целыо работы является представление, анализ и систематизация данных многолетних однородных рядов наблюдений общего содержания и приземной концентрации озона на КВНС, изучение пространственных и временных закономерностей распределения приземного озона на двух уровнях в тропосфере, на КВНС (2070м) и в г. Кисловодске (870м), изучение процессов, формирующих режим приземного озона и выявление особых факторов и закономерностей, характерных для горных районов.

Научная новизна.

1) получены многолетние однородные ряды данных наблюдений общего содержания озона и приземной концентрации озона на КВПС, на единственной в большом регионе Северного Кавказа станции мониторинга состава атмосферы.

2) Впервые выявлены характеристики и основные закономерности изменчивости (внутрисуточной, сезонной, межгодовой) приземного озона в условиях высокогорья в регионе Северного Кавказа. Получены оценки тренда ПКО на КВНС по данным наблюдения в ночное время - наиболее репрезентативным для оценки состояния свободной тропосферы.

3) Впервые по результатам наземных наблюдений ОСО и концентрации озона вблизи земной поверхности обнаружены короткопериодические колебания, вызванные воздействием внутренних гравитационных волн (ВГВ) на распределение озона в стратосфере и тропосфере.

Спектральный анализ также выявил 27-дневные колебания, колебания синоптического масштаба и квазидвухлетпие вариации.

4) Получены модельные оценки изменений потока УФ радиации в зависимости от изменений ОСО для разных высот, зенитных углов и распределений озона и аэрозоля.

5) Впервые проводился анализ влияния повторяемости туманов (в горных условиях достигает 20% времени в году) на функцию распределения значений приземного озона в горных условиях и его тренд.

6) Впервые проведены продолжительные одновременные измерения на двух уровнях в тропосфере - на КВНС (2070м) и в г. Кисловодске (870м). Выявлены главные закономерности поведения озона в г. Кисловодске. Получена оценка характера горно-долиниой циркуляции, степени антропогенного влияния городских источников загрязнения на значения на КВНС. Выявлены два режима поведения ПКО на КВНС. На основании анализа метеорологических процессов, численного моделирования и сравнительного анализа значений на двух уровнях в тропосфере предложены механизмы, отвечающие за формирование разных режимов.

Научная и практическая значимость.

Результаты исследований характеризуют временную изменчивость содержания озона над слоем перемешивания .в континентальном регионе. Эти результаты могут быть положены в основу сценариев моделирования изменений газового состава атмосферы под влиянием различных факторов.

Благодаря удаленности КВНС от источников загрязнения и малую и систематическую изменчивость приземного озона, связанную с местными факторами, проводящиеся здесь наблюдения представляют особую ценность для изучения процессов дальнего переноса загрязнений и для оценки роли трансграничного переноса предшественников (в нижней и средней тропосфере) на формирование поля озона на Юге России и для изучения влияния горных массивов на перераспределение примесей в атмосфере.

Полученные оценки увеличения потока УФ-В радиации в тропосфере, связанного с наблюдаемым уменьшением озона в стратосфере, характеризуют возможное влияние этого процесса на состав атмосферы, состояние природной среды и на здоровье человека. Исследование состояния воздушного бассейна курортного города Кисловодска, включающее определение уровней приземного озона и описание факторов и механизмов, определяющих его режим, оценку влияния мезомасштабной циркуляционной системы на воздухообмен, может использоваться для определения курортного ресурса региона и оценки перспектив развития города-курорта.

Данные наблюдений могут использоваться для валидации систем наблюдений озона с космических аппаратов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается следующими положениями:

Измерения, данные которых используются в диссертационной работе, проводились стандартными сетевыми приборами. Все приборы, участвующие в экспериментах, ежегодно калибровались, оценивалась их стабильность. Неоднократно проводились сравнения приборов действующих на других станциях ИФА и на вагоне-лаборатории.

Начиная с 2002 г. калибровки газоанализатора Dasibi-1008 ЛИ проводятся по международному эталону ENV 03-41М № 1298.

Данные наблюдений ОСО привязывались к сетевому прибору Brewer #43 и к спутниковым наблюдениям. Проводились регулярные калибровки спектрофотометра Brewer #43.

Защищаемые положения.

1) При определенных условиях в атмосфере внутренние гравитационные волны распространяются в верхнюю тропосферу и стратосферу, где происходит перераспределение озона. На КВНС были зафиксированы периодические колебания ОСО с амплитудой 2-3 Е.Д. и периодами 25-30 мин. и с периодами 12-15мин. и с меньшей амплитудой порядка 1-1.5 Е.Д., связанные со стационарной и нестационарной компонентами натекающего потока соответственно. Регистрируемые колебания ОСО с периодами 5—7 мин вызваны вариациями аэрозоля в нижней атмосфере, которые в свою очередь могут быть следствием действия местных орографических факторов.

2) Значения линейного тренда ОСО и его 95% доверительный интервал за период 1981 -1989гг составляет (-0.92 ±0.11)% в. Тренд для среднемесячных значений проявлялся ярче для периода максимальных значений (январь-апрель) - до (-2.8 ± 0.3)% в год в феврале.

3) Численные оценки изменений потока УФ радиации, связанные с вариациями ОСО, на различных уровнях в атмосфере над подстилающей поверхностью с разными отражающими свойствами в условиях, сильно различающихся по содержанию и распределению озона и аэрозоля.

4) Особенностью суточных вариаций приземной концентрации озона на КВНС является наличие полуденного минимума, сдвиг наиболее высоких значений на вечернее или ночное время, малая амплитуда (не превышает 2ppb в зимние месяцы и бррЬ летом), высокая повторяемость и плавные сезонные изменения амплитуды и моментов экстремумов. Основными механизмами, определяющими такое поведение озона являются: обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций NOx (менее 10-20 ppt) и в последнюю очередь фотохимия в умеренно загрязненном, занесенном из планетарного слоя, воздухе. Лишь в 7% дней фотохимическое образование озона приводит к формированию дневного максимума.

5) Характерной особенностью сезонных изменений ПКО на КВНС является малая амплитуда (не более 15ppb) и наличие 2-х максимумов: в марте-мае и июле-августе и минимума осенью. Такая структура является типичной для некоторых высокогорных станций и почти не встречается на равнине. Характеристики сезонного хода (максимальные значения и время их наступления) демонстрируют квазидвухлетнюю изменчивость, свидетельствующую о существенной модулирующей роли крупномасштабной циркуляции в формировании режима озона в тропосфере.

6) Средняя за 1989-1998 гг. скорость изменения ПКО на КВНС, рассчитанная по всем значениям составила (-1.75±0.30)% в год. За тот же период для ночных значений при отсутствии туманов тренд составил (-1.28±0.24)% в год. Эта оценка представляется наиболее репрезентативной для характеристики состояния региональной свободной тропосферы.

Личный вклад автора заключается в проведении регулярных наблюдений содержания озона в атмосфере, калибровок измерительных приборов, первичной обработки данных наблюдений и оценки их качества, в анализе пространственной и временной структуры озона, в исследовании влияния на озон метеорологических процессов, в вычислении потоков УФ радиации в горной местности.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 23 печатных работах, а также докладывались на Четырехлетних озонных симпозиумах в 1984, 1988, 1992, 1996, 2000гг. (Quadr. Ozone Symp.), на Всесоюзном и Всероссийском семинарах по атмосферному озону, на международном рабочем совещании "Развитие наземной сети наблюдений двуокиси азота в стратосфере" в Звенигороде в 2001г., на двух международных конференциях по курортным ресурсам в Кисловодске в 2000, 2002гг., Международной конференции по физике Солнца: "Солнце в эпоху смены знака магнитного поля" в 2001г. (Санкт-Петербург), на двух Международных радиационных симпозиумах IRS, SPb, 2000, 2002гг., на Международном рабочем совещании TOR в 2002, на сессиях EGU в 1996, 2000, 2002гг. неоднократно на Всемирном семинаре по атмосферному озону и др. совещаниях и семинарах.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Сеник, Ирина Анатольевна

Основные результаты диссертационной работы состоят в следующем:

1. Получены многолетние квазинепрерывные однородные ряды данных наблюдений общего содержания озона и приземной концентрации озона на КВНС.

2. Выявлены характерные особенности сезонных вариаций ОСО: максимум весной и минимум осенью. В данных ОСО проявляется континентальный эффект и влияние миграции высотной фронтальной зоны (ВФЗ), характерной для региона.

3. Значения линейного тренда ОСО за период 1981-1989гг составляет (-0.92 ±0.11)% в год. В дальнейшем отмечено замедление падения ОСО после 1993 г.

4. Используя численное моделирование, получены оценки влияния тренда ОСО на изменение потока УФ-В радиации и соответствующего изменения приземной концентрации озона. Тренд ОСО на КВНС может объяснить от 6% до 15% наблюдаемого тренда всего ряда ПКО.

5. По наблюдениям на КВНС были зафиксированы короткопериодические колебания ОСО, вызванные прохождением внутренних гравитационных волн, образующихся при обтекании воздушным потоком орографических препятствий под действием динамических и фотохимических процессов. Колебания с амплитудой 23 Е.Д. и периодами 25-30 мин. и с периодами 12-15мин. и амплитудой порядка 1-1.5 Е.Д. отождествлены со стационарной и нестационарной компонентами натекающего потока соответственно.

6. Выявлены основные закономерности поведения приземного озона на КВНС (суточный ход, сезонные и длинноволновые вариации). Для суточного хода характерен полуденный минимум, ночной-вечерний максимум и малая амплитуда (2-6ррЬ). Основными механизмами, определяющими такое поведение озона, являются: обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций ЫОх (менее 10-20 ррО. Характерный для горных станций занос загрязнений из пограничного слоя в рамках горно-долинной циркуляции происходит лишь в 7% случаев.

7. Приземные радиационные инверсии па КВНС редки и не оказывают влияния на суточный ход на КВНС. Температурный и ветровой режимы на КВНС классифицируются как близкие к свободной тропосфере. В то же время в г. Кисловодске минимум суточного хода утром определяется ночным стоком озона под инверсионным слоем.

8. Характерной особенностью сезонных изменений на КВНС является маленькая амплитуда не больше 15ррЬ и наличие 2-х максимумов - в марте-мае и июле-августе и минимума осенью, что наблюдается па некоторых высокогорных станциях и почти пе встречается на равнине. Характеристики сезонного хода (максимальные значения и моменты их наступления) демонстрируют квазидвухлетнюю изменчивость, свидетельствующую о существенной модулирующей роли крупномасштабной циркуляции в формировании режима озона в тропосфере.

9. Линейный тренд ПКО на КВНС за период 1989-98гг, рассчитанный для ряда ночных значений в отсутствие туманов, составил (-1.28±0.24)% в год. Эта оценка представляется наиболее репрезентативной для характеристики состояния региональной свободной тропосферы. В 2003г. значения концентрации озона заметно выросли. Тренд отражает влияние долговременных изменений в крупномасштабной атмосферной циркуляции.

Автор выражает благодарность научному руководителю диссертационной работы, инициатору, организатору и вдохновителю комплексных исследований на КВНС Н.Ф. Еланскому за постановку задачи и научное руководство. Хочется поблагодарить Н.П. Шакину, А.Р. Иванову, И.Н. Кузнецову за сотрудничество при обработке данных, а также А.С.Елохова и Т.А. Маркову за полезные замечания и советы. Также автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории за поддержку, администрации Кавминвод за помощь в организации наблюдений в г.Кисловодске и коллегам- сотрудникам КВНС за помощь в проведении наблюдений.

Заключение

На основе большого оригинального материала, полученного автором в результате многолетних наблюдений на Кисловодской высокогорной станции (КВНС), анализировались вариации общего содержания и приземной концентрации озона различного масштаба, в том числе тренды озона над горными районами Северного Кавказа. Выявлены основные закономерности временной изменчивости и распределения, которые оказались характерными для горных фоновых условий. В отсутствие вблизи сильно возмущающих поле приземного озона значительных антропогенных источников предшественников озона стало возможным обсуждать и выявлять естественные процессы, формирующие его режим.

Показано, что основную роль играют динамические процессы. При этом крупномасштабные циркуляционные процессы в атмосфере модулируют поведение и общего содержания, и концентрации озона. Наблюдения на двух уровнях в тропосфере позволили оценить влияние локальных динамических процессов на режим приземного озона на высокогорье. В отличие от Альпийских станций обмен с пограничным слоем на КВНС ослаблен и на локальном масштабе, и на квазисиноптическом (благодаря расположению Кавказского хребта вдоль преимущественного воздушного потока в средней тропосфере). Это принципиальное преимущество позволяет выделить даже слабые долговременные вариации озона и анализировать влияние дальнего переноса озона и его предшественников.

Выявлены особые факторы, действующие в горных районах, и эффекты их воздействия на концентрацию и общее содержание озона.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Сеник, Ирина Анатольевна, Москва

1. Лвдюшии С.И., Данилов А.Д., Звягинцев А.М., Железиякова А.И., Староватов A.A., Юсупова И.И. Уменьшение общего содержания озона над горами Средней Азии. // Изв. АН ФАО. 1995. Т. 31. № 1. С. 34-40.

2. Александров Э.Л., Израэль Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан А.Х. Озонный шит Земли и его изменения. // С.-П. Гидрометеоиздат, 1992. 288с.

3. Арефьев В.Н., Каменоградский Н.Е., Семенов В.К., Синяков В.П. Озон и двуокись азота в атмосфере над Северным Тянь-Шанем // Изв.АН.ФАО. 1995. Т.31, №1. С.20-25.

4. Астафьева Н.М. Вейвлст-анализ: основы теории и примеры применения. // УФН. 1996. Т166. № 11. стр. 1145-1170.

5. Атмосферный аэрозоль и его влияние на перенос излучения. // Под ред. . Кондратьева К.Я., Л., Гидрометеоиздат, 1978

6. Бекорюков И.И., Бугаева И.В., Захаров Г.З., Кошельков Ю.П., Тарасенко Д.А. Тренды Азорского воздействия и общего содержания озона над Западной Европой. // Метеорология и гидрология. 1994. №5. С.83-90.

7. Белинский В.А., Гараджа М.П., Меженная Л.М., Незваль Е.И. Ультрафиолетовая радиация Солнца и неба. // Изд-во МГУ, 1968

8. Голицын Г.С., Арефьев В.II., Гречко Е.И., Груздев А.Н., Еланский Н.Ф., Елохов A.C., Семенов В.К. Газовый состав атмосферы и его изменения. // Оптика атмосферы и океана. Т. 9. № 9. С. 1214-1232. 1996.

9. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. // М.: Мир, 1978. 532 с.

10. Груздев А. Н. Исследование связи распределения озона и других газовых примесей с волновыми процессами в атмосфере. //Дис. канд. физ.-мат. наук. М., 1985. 118 с.

11. Груздев А. И., Еланский Н. Ф., Трутце Ю. Л. Оценка воздействия внутренних гравитационных волн на содержание озона и взаимодействующих с ним примесей в стратосфере. //Атмосферный озон. М.: Наука, 1982. С. 18—27.

12. Груздев А.Н. Механизмы изменения малых газовых составляющих в гравитационных волнах. // Изв. АН ФАО. 1989. Т. 25. С. 485-492.

13. Груздев А.Н., Еланский Н.Ф. Наблюдения озона в области горных подветренных волн. // Изв. АН ФАО. 1984.Т.20. № 8. С. 705-714.

14. Груздев А.Н., Еланский Н.Ф., Трутце ЮЛ. Оценка воздействия внутренних гравитационных волн на содержание озона и взаимодействующих с ним примесей в стратосфере. // В кн. Атмосферный озон. Ред. А.Х Хргиан и Н.Ф.Еланский. М., "Наука". 1983. С. 18-27.

15. Данилин М.Ю., Кузнецов Г.И., Бибикова Т.Н. Эксперимеитапьное наблюдение вариаций озона в гравитационных волнах. // Изв. АН ФАО. 1990.Т.26. С. 693-701.

16. П.Еланский Н. Ф., Елохов А. С., Кадышевич Е. А., Ситнов С. А. О влиянии вулканических выбросов в стратосферу на поляризацию рассеянного света в сумеречной атмосфере. // Изв. АН СССР. ФАО. 1987. Т. 23. № 3. С. 256—263.

17. Еланский Н.Ф. О механизме воздействия струйного течения на озонный слой. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. Т. 11. № 9. С. 916-924. 1975

18. Еланский Н.Ф. Об Эффективности использования озона в качестве атмосферного трассера. // В кн. "Атмосферный озон". Труды VI Всесоюзного симпозиума 15-17 мая 1985. Л. Гидрометеоиздат. 1987. С.200-217.

19. Еланский Н.Ф., Арабов А.Я., Елохов A.C., Макаров О.В., Савастюк В.В., Сеник И.А. Наблюдения малых атмосферных примесей и УФ радиации на Высокогорной научной станции Кисловодск. // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1995. Т.31. № 1. С. 10-19.

20. Еланский Н.Ф., Арабов А.Я., Сеник И.А. О временной изменчивости содержания NO2 в атмосфере по наблюдениям над Северным Кавказом. // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1986. Т. 22. № 4. С. 363 372.

21. Еланский Н.Ф., В.Н.Кожевников, Г.И.Кузнецов, Б.И.Волков. О влиянии орографических волн на распределение озона в атмосфере на примере обтекания• Арктического полуострова. И В печати.

22. Еланский Н.Ф., Сеник И.А. Измерения приземной концентрации озона на высокогорной научной станции Кисловодск: сезонные и суточные вариации. // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1995. Т. 31. № 2. С. 251-259.

23. Еланский Н.Ф., Сеник И.А., Хргиаи Л.Х. Вариации общего содержания озона в области горных подветренных волн. // Изв. АН ФАО. 1988. Т. 24. С. 959-966.

24. Еланский Н.Ф., Смирнова О.И. Концентрация озона и окислов азота в приземном воздухе г. Москвы. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана, 1997, т.ЗЗ, №5, с. 597611.

25. Израэль и др. Мониторинг трансграничного переноса загрязняющих атмосферу веществ. //JI., Гидрометеоиздат, 1987.

26. Ихсанов Р.Н., Милецкий Е.В. Труды конф. "Новый цикл активности солнца". Пулково. 1998. стр.257-260.

27. Кадыгров И.Е., Жадин Е.А. Аномалии и тренды содержания озона в 1979-1999гг. // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т.12, С.46-53.

28. Кожевников В.Н. Возмущения атмосферы при обтекании гор. // М."Научный мир". 1999.160 С.

29. Кононович Э.В., Смирнов Р.В. . Труды Симпозиума по солнечно-земной физике России и стран СНГ. Троицк. 1999. стр.149-155.

30. Кузнецов Г. И. Исследование временного режима озона. // Современное состояние исследований озоносферы в СССР. М.: Гидрометеоиздат, 1980. С. 16—26.

31. Кузнецов Г.И. Исследование связи атмосферного озона с некоторыми reo- и гелиофизическими факторами. // В кн.: Атмосферный озон. Тр. VI Всесоюзного симпозиума, 15-17 мая 1985 г. J1.,Гидрометеоиздат. 1987. С. 200-217.

32. Кузнецов Г.И. Исследование статистических характеристик режима атмосферного озона. // Сб. докладов "Рабочего совещания по исследованию атмосферного озона". Тбилиси, Изд-во "Мецпиерсба". 1982. С.204-208.

33. Кузнецов Г.И. Опыт использования комплекса аппаратуры для атмосферно-оптических наблюдений озона и озоноактивных компонент атмосферы. // М.:Гидрометсоиздат. Сб. "Современное состояние исследований атмосферы в СССР". 1980. С. 5-15.

34. Куколева A.A. Оценки потоков озона через тропопаузу в планетарных высотных фронтальных зонах Северного полушария. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2002,т.38,№3.

35. Куколева A.A. Оценки потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2002, т.38, №1, с.95-101.

36. Ларин И.К. Экологические проблемы современности «Озоновый слой как фактор глобальной экологии» «Климат Земли и причины его изменчивости» «Кислотные дожди». // Москва, Фонд Д. и К. Макартуров, 2003

37. Мак-Картни Э. Оптика атмосферы. // М.: Мир. 421 с. 1979.

38. Нуждина М.А. Геом. и аэр.,1986. №5. стр. 789.

39. Пальмен Э., Ныотон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. // Л.: Гидрометеоиздат. 616 с. 1973.

40. Перов С. П., Хргиан А. X. Современные проблемы атмосферного озона. // Л.: Гидро-метсоиздат, 1980. 288 с.

41. Полный радиационный эксперимент. // Под ред. Кондратьева К.Я. и Тер-Маркаряиц Н.Е., Л., Гидрометеоиздат, 1976

42. Пытьсв Ю.П. Методы анализа и интерпретации эксперимента. // М.Изд-во МГУ, 1990.

43. Сеник И.А., Савиных В.В., Беликов И.Б. Влияние радиационных процессов и локальной динамики на уровень концентрации озона в горных условиях по измерениям на Кисловодской высокогорной научной станции ИФА РАН. // Труды конференции IRS, SPb, 2002

44. Соболев В.В. Рассеяние света в атмосферах планет// Наука, М., 1972

45. Справочник по климату СССР //Л.: Гидрометиздат. 1966. вып. 13. часть 2.

46. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Ч. 1—5,1967—1968.

47. Сухарев Б.Е. О роли 11-летнсго солнечного и экваториального квазидвухлетнего циклов в формировании зимних аномалий озона над Северной Европой // Труды Конф. Молод. Уч. Малые примеси в атмосфере, М. 23апреля 1998, стр53-58.

48. Тарасова О.А, Кузнецов Г.И., Еланский Н.Ф., Сеник И.А., Сметиик И.А., Особенности сезонных вариаций и трендов концентрации приземного озона на Кисловодской Высокогорной Научной Станции. // «Вестник Московского Университета», 2003, №3 (в печ.).

49. Тихонов А.П., Арсепин В.Я. Методы решения некорректных задач. // М. Изд-во Наука. 1986.

50. Устинов Е.А., Филимонова В.М. Прямой метод решения уравнения переноса в применении к неоднородным планетным атмосферам большой оптической толщины//Космические исследования, 15, вып.4, С.619-625. 1977

51. Хргиан А.Х. // Физика атмосферного озона. Л., Гидрометеоиздат, 1973.

52. Хргиан А.Х., Кузнецов Г.И. Проблема наблюдений и исследований атмосферного озона. // М., Изд-во МГУ. 1981. С.213.

53. Цирюльник Л.Б., Кузнецова Т.В., Ораевский B.II. Труды Симпозиума по солнечно-земной физике России и стран СНГ. Троицк. 1999. стр.162-167.

54. Чунчузов И. П. Об орографических волнах в атмосфере, возбуждаемых нестационарным ветром. // Изв. АН СССР. ФАО. 1988. Т. 24. № 1. С. 9—19.

55. Шакина Н.П., И.Н.Кузнецова, Л.Р.Иванова. Анализ случаев стратосферных вторжений, сопровождаемых повышением радиоактивности в приземном воздухе//Метеорология и гидрология. № 2, С. 53-60.2000

56. Шакина Н.П., Скриптунова Е.Н., Иванова А.Р. Объективный анализ атмосферных фронтов и оценка его эффективности. Метеорология и гидрология, №, 5-16,2000

57. Шакина Н.П., Скриптунова Е.Н., Иванова А.Р., Калугина Г.Ю. Субъективный и объективный анализы атмосферных фронтов. 4.2. Объективное выделение зон фронтов. // Метеорология и гидрология, № 8, 5-15, 1998

58. Шакина Н.П., Скриптунова Е.Н., Калугина Г.Ю., Иванова А.Р. Субъективный и объективный анализы атмосферных фронтов. 4.1. Объективные характеристики фронтов, проведенных синоптиками. // Метеорология и гидрология, № 7, 19-30, 1998

59. Akimoto H.,Nakane, H.,Matsumoto, Y. The chemistry of oxidant generation: tropospheric ozone increase in Japan. ln:Calvert, J.G.(Ed), The chemistry of the atmosphere: its Impact on Global Change. Blackwell Science, Cambrige,MA, P. 261-173

60. Akimoto, H., Narita, H. Distribution of SO2, NOx, and CO2 emissions from fuel combustion and industrial activities in Asia with 1° x 1° resolution. // Atmospheric Environment 28,213-225, 1994.

61. Ancellet G., Beekmann N., Megie G. et al. Ground-based lidar studies of ozone exchanges between the stratosphere and the troposphere.// J. Geophys. Res., 96, 2240122421, 1991. stratosphere-troposphere.

62. Anderson D.E., DeMajistre R., Lloid S.A., Swaminathan P.K. Impact of aerosols and clouds on the troposphere and stratosphere radiation field with application to twilight photochemistry at 20 km //J. Geophys. Res. V. 100. № D4. P. 7135-7145. 1995.

63. Aneja V.P., Li Z. Characterization of ozone at high elevation in the eastern United States: trends, seasonal variations, and exposure. // JGR, vol.97, NO. D9, p.9873-9888, 1992.

64. Appenzeller, C., J.R. Holton, and K.H. Rosenlof. Seasonal variation of mass transport across the tropopause, J. Geophys. Res., 101, 15,071-15,078, 1996.

65. Atkinson, R. Gas-phase tropospheric chemistry of organic compounds. // J.Phys. Chem.Ref. Data. Monogr. 2.1994

66. Berntsen T.K., I.S.A.Isaksen. A global three-dimensional chemical transport model for the troposphere 1. Model description and CO and ozone results. // J. Geophys. Res. V.102, D17. P. 21,239-21,280.1997.

67. Berntsen, T.K., I.S.A. Isaksen, G. Myhre, J.S. Fuglestvedt, F. Stordal, T.A. Larsen, R.S. Freckleton, and K.P. Shine. Effects of anthropogenic emissions on troposheric ozone and its radiative forcing.//J.Geophys. Res., 102,28,101-28,126, 1997.

68. Bojkov R.D. Surface ozone during the second half of the nineteenth century // J. Climate Appl. Met. V. 25. P. 343 352. 1986

69. Brasseur, G.P., Kiehl, J.T., Muller, J.-F., Schneider, T., Granier, C., Tie, X., Hauglustaine, D. Past and future changes in global tropospheric ozone: impact on radiative forcing. // Geophysical Research Letters 25,3807-3810,1998.

70. Calvert J.G. The chemistry of the polluted troposphere // Chemistry of the Unpolluted and Polluted Troposphere, eds. H.W. Georgii, W. Jacschke. D. Reidel Publishing Company, Dordrecht. P. 425-456. 1982.

71. Canosa J., Penafiel I I.R. A direct solution of the radiative transfer equation: application Rayleigh and Mie atmospheres // J.Quant.Spectr.Rad.Transf., 13, №1, p.21-40. 1973

72. Cape J.N., Methven J., Hudson The use of trajectory cluster analysis to interpret trace gas measurements at Mace Head, Ireland. // Atmos.Env., V.34, P. 3651-3663,2000

73. Chamedics, W.L., Walker, J.C.G., A photochemical theory of tropospheric ozone.// Journal of Geophysical Research 78, 8751-8760,1973.

74. Chameides W. L, Tropospheric odd nitrogen and the atmospheric water vapor cycle.// J. Geonhys. Res., 1975, v. 80, .N" 36, p. 4989-4996.

75. Chameides, W.L., and J.C.G.Walker, A time-dependent photochemical model for ozone near the ground. //J.Geophys. Res., 81,413-420, 1976.

76. Chandra S., Varotsos C., Flynn L.E. The mid-latitude total ozone trends in the northern hemisphere. // Geophys. Res. Let., 1996,V. 23, N 5, P. 555-558.

77. Corby G. A. The airflow over mountains A review of state of current knowledge. // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 1954. v. 80. p. 491—521.

78. Cox R.A., Eggleton A.E.J., Dervent R.G., Lovelock J.E., Pack D.E. Long-range transport of photochemical ozone in northwestern Europe. //Nature N.225. P. 118-121. 1975.

79. Crutzcn, P.J., and P.H.Zimmermann, The changing chemistry of the troposphere. //Tellus, Ser. AB, 43,135-151,1991.

80. Crutzen, P.J., M. Lawrence, and U. Pschl, On the background photochemistry of tropospheric ozone.//Tellus, Ser. AB, 51, 123-146,1999.

81. Danielsen and Mohnen. Project Dustorm Report: Ozone transport, in situ measurements, and meteorological analyses of tropopause folding.// J. Geophys. Res., 101, 1429-1434, 1987.

82. Danielsen, E.F., Stratospheric-tropospheric exchange based on radio-activity, ozone and potential vortieity. //J. Atmos. Sci., 25,502-518, 1968.

83. Danilin M.Y., Kouznetsov G.I. Internal gravity waves influence on the terrestrial strosphere. //Ann. Geophys. 1991. V 9. P.387-392.

84. Dave J.V., Canosa J. A direct solution of the radiative transfer equation: application to atmospheric models with arbitrary vertical nonhomogeneity // J.Atmos.Sci., 31, №4, p.1089-1101. 1974

85. Demiguel A. and J. Bilbao Ozone dry deposition and resistances onto green grassland in summer in Central Spain. // J. of Atmospheric Chemistry, 34, p.321-338,1999

86. Ducwcr W.H., Wucbbles D.J., Ellsaesser H.W., Chang J.S. N0X catalytic ozone destruction: sensitivity to rate coefficients. //J. Geoph. Res., 82, №6, p.935-942. 1977.

87. Dutch H.U. Computation of world-wide ozone flux divergence between 10 and 30 km by combining a photochemical model with the observed ozone distribution. // Proc. Joint Symp. Atm. Ozone, Dresden, Vol.l, p.2l-38. 1977.

88. Ebel A. et al. Stratosphere- troposphere exchange and its impact on the structure of the lower stratosphere. // J. Gcomag. Geoelcct. 1996,48, 135-144.

89. Eckhardt S., Stohl A., Forster C. And James P. Climatology of ascending airstreams and their relation to the long-range transport of trace substances in the atmosphere (CARLOTTA). // AFO 2000 Newsletter. № 4. 09-2003. P.3-6.2003.

90. Elansky N.F. Investigations of mesoscalc dynamic processes over mountain region by deformation of ozone field. // In: Ozone in the atmosphere. Eds R.Bojkov and P.Fabian A.DEEPAK Publ., Hampton. 1989. P.494-497.

91. Elansky N.F., Senik I.A., Makarov O.V. Surface ozone variability at Kislovodsk observatory // Abstr. Quadr. Ozone Symp., Sharlottesville, June 4- 13, 1992. P. 85.

92. Elansky N.F.,Arabov A.Ya., Makarov O.V., Savastyuk V.V., Senik I. A., Measurements of the total colomn amount of NO2 at Kislovodsk observatory in 19791990 // Abstr. Quadr. Ozone Symp., Sharlottesville, June 4- 13, 1992. P. 84.

93. Fabian P.A. Theoretical investigation of tropospheric ozone and stratosphere-troposphere exchange processes // Pure and Appl.Geoph., 1973, V. 106-108, N 5-7, P. 1044-1053.

94. Fehsenfeld F.C., Bollinger M.J., Parrish D.D., McFarland M., Trainer M.,.KIey D, Murphy P.C., Albritton D.L. and Lenschovv D.I I. A study of ozone in the Colorado mountains. // J. atmos. Chem. 1983. 1. 87-105.

95. Fiedler F. Vertical Exchange and Orography. // AF0 2000 Newsletter. № 3. 06-2003. P.ll-14,2003

96. Fishman J., Solomon S., Crutzen P.J. Observational and theoretical evidence in support of significant in city photochemical source of tropospheric ozone. // Tellus, V.31, P. 432-446. 1979.

97. Fortuin J.P.F. and Kelder H. An ozone climatology based on ozonesonde and satellite measurements.//.!.Geophys. Ras. 1998.V.103. P.31709-31734.

98. Fuglestvedt, J.S., J.E. Jonson, and I.S.A. Isaksen. Effects of reductions in stratospheric ozone on tropospheric chcmistry through changes in photolysis rates. // Tellus, 46B, 172192,1994.

99. Glavas S. Surface ozone and NOx concentrations at a high altitude Mediterranean site, Greece. Atmosph. Environ. 1999. V.33. P.3813-3820.

100. Granicr C. Impact of stratospheric ozone changes on the distribution of tropospheric species // International Ozone Symposium, Bazel, Switzerland, 21-22 October 1999. P. 10-14

101. Granier, C.,J.F. Muller, S. Madronich and G.P. Brasseur. Possible causes for the 19901993 decrease in the global tropospheric CO abundances: a three-dimensional sensitivity study. // Atmos. Env., V. 30, P. 1673-1682, 1996

102. Haagen-Smit, A.J., and M.M.Fox, Ozone formation in photochemical oxidation of organical substances. // Ind. Eng. Chem. Res., 48, 1484-1487, 1956.

103. Ilaagen-Smit, A.J., Chemistry and Physiology of Los Angeles Smog. // Industrial and Engineering Chemistry 44, 1342-1346, 1952.

104. Houweling, S., F.J. Dentener, and J. Lelieveld, The impact of nonmethane hydrocarbon compounds on tropospheric photochemistry. // J.Geophys. Res., 103, 10,67310,696, 1998.

105. Inn E., Tanaka Y. Ozone absorption coefficients in visible and ultraviolet regions// Ozone Chemistry and Technology., Wash., p.263-268. 1959

106. Johnstone H.S. and Podolske J. Interpretations of stratospheric photochemistry. // Revs. Geophys. Space Phys., 16, №4, p.491-519.1978.

107. Johnstone H.S. Global ozone balance in the natural stratosphere. // Revs. Geophys. Space Phys., 13, №5, p.637-649. 1975.

108. Junge, C.E., Global ozone budget and exchange between stratosphere and troposphere. //Tellus, 14,363-377, 1962.

109. Kalabokas P. D., Amanatidis G. T. and Bartzis J. G. Rural ozone levels at an eastern Mediterranean site (Attica, Greece) // Atmos. Environment 1994. V. 28. № 1. P. 9-24.

110. Kleinman L.I., Daum P.II., Lee Y-N., Nunnermacker L.J., Springston S.R., Sensetivity of ozone production rate to ozone precursors. // GRL, VOL. 28,N0.15, PP 2903-2906, august 1,2001.

111. Klcy D., Gciss H. and Mohnen V.A. Troposphcric ozone at elevated sites and precursor emissions in the United States and Europe.//Atmos. Environ. 1994. V.28. P. 149158.

112. Kley, D., Beck, J., Grennfelt, P.I.,Hov, O., Penkett, S.A. Troposphcric ozone research (TOR) a sub-project of EUROTRAC. // Journal of Atmospheric Chemistry 28, 1-9, 1997.

113. Korner C. Alpine plant life (Functional plant ecology of high mountain ecosistem) // Fcrlag, Berlin-New York. 1999. P. 343.

114. Kowol-Santen J., H.Elbern, A.Ebel. Modelling of tropopause air mass and ozone fluxes. // Proceedings 14-th ESA Symposium on European Rocket and Baloon Programmes and Related Research. Potsdam, Germany, 31 may-3 June, 1999 (ESA SP-437, September 1999.

115. Krivolutsky, A., A. Kuminov, and A. Repnev . Effects of cosmic rays on the Earth's ozonosphere: A review. // Geomagnetism and Aeronomy, 39,271-282, 1999.

116. Krivolutsky, A., Cosmic ray influence on chemical composition of the atmosphere of the Earth.//Adv. in Space Res., vol. 21, No 12,2001.

117. Krueger A. J., Minzner R. A. A mid-latitude ozone model for the 1976 U. S. standard atmosphere. //J. Geophys. Res., 1976, v. 81, .Nb 24, p. 4477—4481.

118. Labitzke K. Jeoph. Res. Lett., 1987, 14, № 5, 535

119. Lamargue J.-F., P.G. I less. Cross-tropopause mass exchange and potential vorticity budget in a simulated tropopause folding. // J.Atmos. Sci., 51,2246-2269, 1994.

120. Laurila T. Observational study of transport and photochemical formation of ozone over northern Europe. //J. GEOPI1. Res. V.104. N D21, P. 26235-26243, 1999.

121. Lawrence M.G., Crutzen P.J., Rasch P.J., Eaton B.E., Mahowald N.M. A model for studies of tropospheric potochemistry: Description, global distributions, and evaluation. //J. Geophys. Res. 1999. V.104. P.26245-26277.

122. Lehning M., Richter H. and Kok G.L. Transport of air pollutants from the boundary layer to the free troposphere over complex terrain. // Phys. Chem. Earth. 1998. V. 23. P.667-672.

123. Lelieveld J., and F.J. Dentener, What controls tropospheric ozone. // J.Geophys. Res., V. 105, D3,P.3531-3551,2000.

124. Logan J.A., Megretskaia I.A., Miller A.J. et al. Trends in the vertical distribution of ozone: a comparison of two analyses of ozonesonde data.//J. Geophys. Res. 1999/ V.104. P.26373-26399.

125. Logan J.A. Trends in the vertical distribution of ozone: An analysis of ozone sonde data. // J. Geophys. Res. V. 99. P. 25553 25585. 1994

126. Long R.R. Some aspects of the flow of stratified fluids. 3. Continuous density gradients. // Tellus. 1955. V. 7. No 3.

127. Lugauer, M., Baltennsperger, U., Furger, M., Gaggeler, II.W.,Jost, D.T., Schwikowski, M., and Wanner, II., Aerosol transport to the high Alpine sites Jungfraujoch (3454m asl) and Colle Gnifetti (4452m asl). // Tellus. 50B, P. 76-92, 1997.

128. Matloff G. L., Siewart R. W. Troposphcric UV flux calculations and photolysis rates for use with zonally and diurnally averaged models. // Appl. Optics, 1979, v, 18, №20, p. 3421—3425.

129. Monks, P.S. A review of the observations and origins of the spring ozone maximum. // Atmos. Environment. V. 34, P.3545-3561,2000

130. Moody, J.L., Samson, P.J. The influence of atmospheric transport on the composition of precipitation at two sites in the Midwestern United States. // Atmospheric Environment 23, 2117-2132,1989.

131. Muller, J.-F., and G.P.Brasscur. IMAGES: A lhrec-dcmcnsional chcmical transport model of the global troposphere. //J.Geophys. Res., 100, 16,445-16490, 1995.

132. Nicolet M. Stratospheric ozone: an introduction to its studv. // Rev. Geophys. Space Phys., 1975, v. 13, N 5. p. 593-636. 1988.

133. Oltmans S and.Levi H . Surfase ozone measurements from a global network // Atmos. Environment. 1994. V. 28. № 1. P. 9-24.

134. Planet W., Horvath K. Northen mid-latitude total ozone, 1992-1994: Abstr.Spring Meet. Baltimore, may 23-28 1994 // EOS-1994, V.75, N16, P.94.

135. Pochanart P., Akimoto H., Maksyutov S., Staehelin J. Surface ozone at the Swiss Alpine site Arosa: the hemispheric background and the influence of large-scale anthropogenic emissions. // Atmos. Environment, V.35, P.5553-5566,2001.

136. Queney P. Theory of perturbations in stratified currents with applications to air flow over mountain barriers. // Univ. Chicago. Misc. Rep., 1947. v. 23. 81 p.

137. Reed, R.J., A study of a characteristic type of upper-level frontogenesis. // Journal of Meteorology 12,226-237, 1955.

138. Regener, V.H. Vertical flux of atmospheric ozone. // J.Geophys. Res., 62,221-228, 1957.

139. Rciter R., Sladkovic R., Kanter H.G. Concentration of trace gases in the lower troposphere, simultaneously recorded at neighboring mountain stations. // Meteorol. Atmos. Phys. V. 37. № 1. P. 27-47. 1987.

140. Scheel Aresrkoug, H., Geiss,H., et al., On the Spatial Distribution and Seasonal variation of Lower-Troposphere Ozone over Europe, J. Atmos. Chem., 1997, vol. 28, pp. 11-28.

141. Scheel H.E., Sladkovic R., Kanter II.-J. Ozone variations at the Zugspitze (2962 m.a.s.l) during 1996-1997. Proceedings of EUROTRAC Symp. 1998. Eds.: P.M. Borrell and P.Borrell WITPRESS, Southampton. 264-268. 1999.

142. Scorer R. S. Airflow over isolated hill-Quart. // J. Roy. Meteorol. Soc., 1956. v. 82, №351. p. 75—88.

143. Scotto J., Cotton G., Urbach F., Berger D., Fears T. Biologically Effective Ultraviolet Radiation; Surface Measurements in the United States, 1974-1985 // Science. 1988. 239, № 4841 ,P.762-764

144. Seinfeld J.H. and Pandis S.N. Atmospheric Chemistry and Physics from Air Pollution to Climate Change, Wiley, 1998.

145. Senik I.A. and Elansky N.F., Surface Ozone Concentration Measurements at the Kislovodsk High-Altitude Scientific Station: Temporal Variations and Trends // Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2001. Vol. 37. Suppl. 1. P. S110-S119.

146. Shapiro M.A. Turbulent mixing within tropopause folds as a mechanism for the exchange of chemical constituents between the stratosphere and troposphere. // J.Atmos. Sci. 1980. V.37. P.994-1004.

147. Shuepbach E.Friedli , T.K,.Zanis P, Monks P.S., and Penkett S. State space analysis of changing seasonal osone cycles (1988-1997) at Jungfraujoch (3580 m above sea level) in Switzerland. //J. Geophys. Res. 2001. V. 106. № D17. P. 20,413-20,427.

148. Solomon S., Portman R.W. ct.al. Ozone depiction at mid-latitude: coupling of volcanic aerosoles and temperature variability to antropogenic chlorine 1990// Geophys. Res. Let., V. 25, N 11, P. 1871 -1874.

149. Staehelin, J., Thudium, J., Duehler, R., Volz-Thomas, A., Graber, W. Trends in surface ozone concentrations at Arosa (Switzerland). // Atmospheric Environment 28, 7587, 1994.

150. Staley, D.O. On the mechanism of mass and radioactivity transport from stratosphere to troposphere. //Journal of Atmospheric Science, 19,450-467, 1962.

151. Stocker D.W., K/F. Zeller, and D.H. Stedman O3 and NO2 fluxes over measured by eddy correlation. // Atmospheric Environment, v.29, No 11, p. 1299-1305, 1995.

152. Tal'rose V.L. et al. Chemical-kinetic criteria of the effect of the substances of natural and anthropogenic origin on ozonosphere. // Izv.Acad.Sci.USSR, Atm. Ocean Phys., 14, №4, p.355-365. 1978.

153. Tarasova O.A., N.F.Elansky, G.I.Kuznetsov, M.I.Beloglazova, I.A.Scnik, Impact of Air Transport on seasonal Variations and Trends of Surface Ozone at Kislovodsk High Mountain Station, Jour. Atm. Chem, 2003 (b neii.,№3)

154. Thekaekara M.P., Solar energy outside the earth's atmosphere// Solar energy, 14, №2, p. 109-127. 1973

155. Toon O.B., Pollack Y.B. A global overage model of atmospheric aerosols for radiative transfer calculations//J.Appl.Meteorol., 15, №3, p.225-246. 1976

156. Troshichev O.A, L.V.Egorova,V.Ya.Vovk, Influence of the cosmic rays and solar wind variations on atmospheric temperature in the southern polar region, in Sixth Internal Conference on Substorms, Ed. R.M.Winglee.Seatl, 135-142,2002.

157. Troshichev O.A.,I.P.Gabis, L.V.Egorova,V.Ya.Vovk, and A.V.Frank-Kamenetsky. Influence of the short-term variations of the solar activity on the atmosphere circulation and temperature regimes. // Problems of Arctic and Antarctic, 72,P. 249-285,2000

158. Trotospheric ozone research-2. EUROTRAC Annual Report 1998, Muchen, August 1999. 163 p.

159. Vecchi R., Valli G. Ozone assessment in the southern part of the Alps // Atmos. Environment. 1999. V. 33. P. 97-109.

160. WMO, 1981, Report No. 10; p. 7

161. WMO ,1998, Report No.44; Chapter 4, p. 1-50,Chapter 10, p. 1-38

162. World Meteorogical Organization. Scientific Assessment Of Ozone Depletion: 1998. Rep №44, Geneva 1999.

Информация о работе

Сеник, Ирина Анатольевна
кандидата физико-математических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.29

Диссертация

Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы