Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Пространственно-временная изменчивость аэрозольной оптической толщины атмосферы на территории СССР

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Пространственно-временная изменчивость аэрозольной оптической толщины атмосферы на территории СССР"

РГБ ОД - 8 МАЙ Ш:

На правах рукописи Горбаренко Екатерина Валентиновна

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОИ ТОЛЩИНЫ АТМОСФЕРЫ НА ТЕРРИТОРИИ СССР

11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре метеорологии и климатологии географического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова

Научный консультант: кандидат географических наук, старший научный сотрудник Г.М.Абакумова

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук, профессор

Ведущая организация: Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова

Защита диссертации состоится 25 мая 1995 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова Д-053.05.30 по адресу: 119899," Москва, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, аудитория 1801, 18 этаж.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Е.М.Фейгельсон,

кандидат географических наук, старший научный сотрудник Н.В.Зукерт

Автореферат разослан апреля 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

Алексеева С.

-1-

ОСЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАООТЫ

Актуальность проблемы. Актуальность представленной работы определяется значительным влиянием аэрозоля на колебания потоков солнечного излучения, приходящего к земной поверхности, и, следовательно, на глобальное изменение климата Земли, изучению которого в настоящее время уделяется большое внимание. При 'параметризации потоков солнечной радиации. в радиационных блоках моделей климата ■ в качестве одного из основных параметров аэрозоля, определяющих его климатический эффект, используется аэрозольная оптическая толщина атмосферы для эффективной длины волны А. =550 нм (т„ ,„)• В условиях-

О а, АО

города та может служить косвенной характеристикой антропогенного загрязнения атмосферы.

Среди приоритетных направлений в исследовании свойств аэрозоля и его воздействия на климат выделены следующие: слежение за пространственно-временной изменчивостью характеристик аэрозоля, изучение взаимозависимостей между свойствами аэрозоля и различными клпматообразупшми процессами .

Дл£" получения статистически обеспеченных данных об оптических свойствах аэрозоля и их пространственно-временной изменчивости необходима информация для больших территорий за длительный период времени. Проводимые спектральные актинометрические измерения, на основе которых определяется та как правило, проводятся эпизодически и не охватывают больших территорий. Кроме того, из-за использования различных методик и аппаратуры результаты разных исследователей часто оказываются несопоставимы, а проблема пространственно-

временной изменчивости аэрозольной оптической толщины атмосферы остается нерешенной.

При этом не используется должным образом информация, получаемая на сети наземных актинометрических станций, действующих в различных климатических регионах. Использование данных многолетних наблюдений за прямой солнечной радиацией позволит организовать регулярный . мониторинг аэрозольной оптической толщины атмосферы, проследить динамику ее изменчивости во времени и в пространстве, а также выявить и количественно оценить тренды та

Цель работы. Анализ пространственно - временных закономерностей изменений аэрозольной оптической . толщины атмосферы на территории бывшего СССР по данным наземных измерений прямой интегральной солнечной радиации на актинометрической сети станций, оценка влияния на ее изменчивость естественных и антропогенных факторов . Основные задачи.

1.Разработка методики расчета аэрозольной оптической толщины атмосферы, основанной на данных измерений прямой интегральной солнечной радиации. Оценка влияния на точность расчета та погрешностей определения всех входных-параметров.

2. Анализ временной изменчивости га в различных климатических регионах и типизация годового хода та на территории бывшего СССР.

3. Оценка влияния естественных и антропогенных факторов на аэрозольную мутность атмосферы. Выявление и оценка антропогенно обусловленных трендов.

4. Косвенная оценка поглощающих свойства вулканического,

дымсвого и городского аэрозоля.

5. Исследование географических закономерностей распределения фоновых значений ха Построение карт та д_0.

6. Разработка количественных оценок степени экологического неблагополучия регионов.

Научная новизна работы заключается в разработке метода определения аэрозольной оптической толщины атмосферы по наблюдениям за прямой интегральной и фотосинтетически активной солнечной радиацией. Использование стандартной актинометрической информации позволило впервые получить климатические оценки аэрозольной оптической толщины атмосферы в различных регионах бывшего СССР, провести типизацию внутригодовой изменчивости та построить карты

распределения та получить фоновые значения \ и предложить количественные критерии оценки экологического неблагополучия регионов. Совместная интерпретация актинометрических и метеорологических данных метеорологической обсерватории МГУ (МО МГУ) позволила оценить условия, неблагоприятные для аэрозольного загрязнения атмосферы города. На основе наземных измерений солнечной радиации при безоблачном небе впервые определено альбедо, однократного рассеяния вулканического, дымового и антропогенного аэрозоля.

Практическое значение. Проведенные исследования являются продолжением работ МО МГУ по изучению прозрачности атмосферы и входят в многолетнюю плановую тему кафедры метеорологии и климатологии Географического факультета МГУ по изучению метеорологического и радиационного режима г. Москвы. Они находятся в рамках государственной научно-технической

программы "Глобальные изменения природной среды и климата" и Всемирной программы исследования климата.

Использование стандартной актинометрической информации для мониторинга оптических свойств атмосферы способствует дальнейшему развитию наблюдений на сети актинометрических станций.

Предложенные автором методики были использованы для определения га на арктических станциях, во Вьетнаме , в период проведения экспериментов институтом Физики атмосферы Российской Академии наук (ИФА РАН) в Атлантическом океане , в районе пустынь , для параметризации безоблачной атмосферы в период проведения облачных экспериментов на Звенигородской научной станции ИФА РАН, Ботаническим институтом РАН при оценке степени антропогенного воздействия на лесотундровую растительность на Кольском полуострове.

Данные об аэрозольной оптической толщине атмосферы, полученные для различных климатических регионов, могут быть использованы в радиационных блоках моделей климата, при прогнозе оптического состояния атмосферы и изменения климата, при решении задач по исследованию трансформации аэрозольных компонент загрязнения атмосферы.

Исходный материал. При написании работы были использованы данные многолетних измерений прямой солнечной радиации, проводившиеся в различных климатических регионах с различной антропогенной нагрузкой:

1. Данные наблюдений Метеорологической обсерватории МГУ (МО МГУ) за период с 1955 по 1994 гг.

2. Данные наблюдений на ст. Подмосковная, расположенной з 30

-5км к юго-западу от Москвы, за период с 1955 по 1985 гг. и на ст. Красновядово, расположенной в 100 км к западу от Москвы, за период с 1972 по 1976.

3. Данные наблюдений на Звенигородской научной станции МВД РАН, расположенной в 70 км к западу от Москвы, в период проведения экспериментов в 17-711 1986,1987,1989 rr.,ix 1992г.,

71-711 1994 г.

4. Данные измерений в районе г. Мончегорска в 7I-7III 1989 г., 1990 г.

5. Данные наблюдений в Архангельске, Воейково, Верхнем

Т)

Дуброво, Куйбышеве, Одессе, Тбилиси в срок 12 солнечного времени с I960 по 1986.

6. Средние месячные значения прямой солнечной радиации при ясном небе с Г955-1989 для станций Бишкек и Тянь-Шань.

7. Средние месячные полуденные значения прямой солнечной радиации при ясном небе, осредненные за период с начала работы станции по 1980 год для 153 станций, расположенных практически на всей территории бывшего СССР, куда вошли фоновые, относительно "чистые" станции и станции, расположенные в крупных промышленных центрах.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на межведомственных семинарах по радиационному теплообмену ("Радиационный клуб") (Москва, 1991,1993, Ленинград,1990, 1992,1994); на Российской аэрозольной конференции (Москва, 1993); на научном семинаре МосЦГКС (Москва,1992).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ и 2 сданы в печать. Перечень публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объеи работы. Диссертация состоит из 6 глаз, введения, заключения, списка литературы и приложения. Она состоит из!36страниц текста, 41 рисунков, ?2 таблиц и 2 таблиц Приложения. Список литературы насчитывают 233 наименований,из них 47- зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РА60ТЫ

Во введении Обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цели и основные задачи. Охарактеризована научная новизна работы и ее практическая значимость. Приводятся сведения об используемых материалах.

В главе I рассматриваются и анализируются методы определения аэрозольной оптической толщины атмосферы, предложенные разными авторами. На основе проведенного анализа показывается , что из-за использования различных методик и аппаратуры результаты разных исследователей часто оказываются несопоставимыми.

Для получения универсального метода определения аэрозольной оптической толщины атмосферы по данным наблюдений актинометрических станций за прямой солнечной радиацией (Б) были проведены подробные расчеты Б. При расчетах использовалась известная формула Бугера ослабления прямой солнечной радиации с учетом современных данных о спектральном распределении солнечной постоянной и функциях пропускания в полосах поглощения водяного пара.

В результате расчетов получены подробные таблицы прямой солнечной радиации для значений параметра Ангстрема п = 0,0.1,0.2,0.3, 0.4, 0.5, 1,2, шести значений влагосодержания

атмосферы '.7=0, 0.5, I, 2, 3, 5 г/см? четырнадцати высот Солнца hg от 5°до 90°через 5°, для аэрозольных оптических толщин та 0.02, 0.05 и далее до 1.0 через 0.05. Непосредственное использование полученных таблиц s крайне трудоемко и вносит, дополнительную погрешность в определение та Л.О' ПоэтомУ на основании данных таблиц были предложены аппроксимационные формулы для расчета аэрозольной оптической толщины атмосферы для частиц различных размеров (п<1, п>1, n=o, 11=1 ). При п=1 формула имеет следующий вид:

InS-(О.1886 W"°-1830+(0.8799 W~°-0094-1)/sin ha) (I) а'Яо 0.3129 w"°-0021 - 1+(0.4347 W-0'0321-1)/sin h®

Проведенное детальное исследование влияния погрешности определения входных параметров на точность расчета та ^Q показало обоснованность предположения о постоянстве общего содержания озона в атмосфере, а также возможность использования при расчетах та значения, параметра Ангстрема п=1 и эмпирических соотношений между общим влагосодержанием атмосферы и. упругостью водяного пара у поверхности Земли. Результаты проделанных оценок показали, что абсолютная погрешность; определения та в среднем составляет 0.02, максимальные значения могут достигать 0.05.

При определении аэрозольной оптической толщины атмосферы удобно использовать измерения з области спектра 0.38 <А. < 0.71 мкм (фотосинтетически активной радиации- ФАР), так как в ней отсутствует поглощение водяным паром. Аналогично формуле (I), с использованием прямой солнечной радиации в области ФАР была получены аппроксимационная формула (2).

-а-

0.312

"^фар ~ 0.699/(з1пьв)

1.013/(з1п к )0-945 (2)

©

Предложенные методы определения та ^ хорошо согласуются с методами других авторов и, что особенно важно, с методами, основанными на данных спектральных измерений. Использование стандартной актинометрической информации значительно расширяет территориальные границы определения аэрозольной оптической толшины атмосферы .

В главе 2 дается обзор литературы о современных изменениях прозрачности атмосферы и параметра Ангстрема п, анализируется временная изменчивость аэрозольной оптической толщины атмосферы в пунктах, расположенных в различных климатических регионах с различной антропогенной нагрузкой. Показано, что аэрозольная оптическая толщина наиболее чувствительна к изменениям оптических свойств атмосферы и характеризуется значительной временной изменчивостью.

Так, дневная амплитуда аэрозольной оптической толщины в Москве значительна и изменяется от 18% (январь) до 87% (август) от среднего суточного значения, а годовая амплитуда в среднем равна 0.14. С уменьшением широты максимум повторяемости та смещается в сторону больших значений. Наибольшая повторяемость та на станциях Архангельск и Воейково приходится на градации 0.00-0.05, 0.05- 0.10; на станции Верхнее Дуброво , в Куйбышеве и Тбилиси на градации 0.05- 0.10, 0.10-0.15; в Москве 0.15-0.20; в Одессе на градация 0.20-0.25, 0.25-0.30.

Сезонная изменчивость аэрозольной оптической толщины атмосферы отражает характер преобладания тех или иных типов циркуляции атмосферы, сезонной смены зоздушных масс, состояния подстилающей поверхности. Анализ та на территории бывшего СССР позволил впервые выделить шесть хорошо выраженных типов годового хода та

Тип I характеризуется двумя максимумами та весенним и летним. В первом типе выделены три подтипа, различающихся наступлением основного и вторичного максимумов.

Тип II,. характеризующийся максимумом летом и минимумом зимой, отмечается на станциях , где не устанавливается снежный покров. Для этого типа отмечается наибольшая (0.15-0.20) годовая амплитуда та ^ .

Тип III с максимальными значениями та зимой и минимальными осенью наблюдается в замкнутых горных котловинах.

Тип IV отмечается на самых чистых станциях. Он характеризуется максимальными значениями та весной, минимальными осенью и наименьшей (0.05-0.09) годовой амплитудой та

" Тип V отмечается в районе муссоного климата, где максимальные значения - та зимой и весной связаны с господством континентальных воздушных масс, минимальные летом и осенью - с господством морских воздушных масс.

Тип VI характеризуется слабо выраженным годовым ходом та Анализ межгодовой изменчивости т:а на десяти станциях с различной промышленной нагрузкой (Архангельск, Воейково, Верхнее Дуброво, Куйбышев, Москва, Подмосковная, Одесса, Тбилиси, Бишкек, Тянь-Шань) показал глобальный характер

злияния естественных факторов на аэрозольное замутнение атмосферы. Однако, значимый тпенд т . (с доветательной

* Е)АО "

вероятностью 0.99) отмечен только в городах. В последние десятилетия наблюдается тенденция к увеличению разности между средними годовыми значениями та в Москве и пригороде, что свидетельствует о существенном и возрастающем влиянии промышленных центров на аэрозольное загрязнение атмосферы.

В главе 3 оценивается влияние естественных факторов на изменчивость аэрозольной оптической толщины и радиационный режим атмосферы.

Выявлено, что значительные изменения оптического состояния атмосферы связаны с влиянием вулканических извержений, которое сказывается на протяжении примерно 2-х последующих лет. Данные табл.1 свидетельствуют о значительной чувствительности та к изменению прозрачности атмосферы после вулканических извержений.

Таблица I

Сравнение та для периодов до и после извержения вулканов.

Вулкан,время Сравниваемые Число Сред- Макс.

извешения пешоды случаев нее значение

Агунг, III 1960-И 1963 272 0.19 0. 10 0.4S

17 III 1963 IV 1963-III 1965 218 0.24 0. 11 0.80

Фуэго, X 1971-IX 1974 341 0.24 0. 13 0.66

17 X 1974 XI 1974-Х 1976 246 0.24 0. 14 0.83

Сент-Хеленс, V 1977-Г7 1980 249 0.23 0. 14 0.71

Алаид

18 V 1980 VI 1980-V 1982 170 0.28 0. 16 0.79

Эль-Чичон, IV 1979-III 1982 243 0.25 0. 16 0.79

4 IV 1982 V 1982-IV 1984 179 0.34 0. 16 0.91

Пинатубо V 1988-V 1991 189 0.20 0. 15 0.82

15 VI 1991 VII 1991-VI 1993 167 о.зо 0. 13 0.70

Впервые проведен анализ повторяемости та для периодов до и после последних зулканических извержений. Наибольшие изменения значений та (на 50") произошли после извержений вулканов Эль-Чичон и Пинатубо.

Значительное внимание уделено исследованию радиационных эффектов вулкана Пинатубо. По влиянию на оптические свойства атмосферы это извержение, наряду с извержением вулкана Эль-Чичон, самое значительное за последние десятилетия.По данным МО МГУ после извержений вулкана Пинатубо прямая радиация уменьшилась з среднем на 163 , а рассеянная радиация увеличилась на 20%. В результате суммарная радиация уменьшилась на 2-7%.

Дана оценка влияния лесных пожаров на аэрозольную мутность атмосферы и приход солнечной радиации. Обнаружено, что влияние лесных пожаров сравнимо с влиянием вулканических извержений, в среднем за период лесных пожаров значение та д_0= 0.51, но действие дымового аэрозоля кратковременно, так как он быстро вымывается из атмосферы.

Впервые по данным наземных измерений солнечной радиации при безоблачном небе определено альбедо однократного рассеяния ша А.о" Остановлено, что в дни с дымной мглой ша лежит в пределах от 0.8 до 0.9, в то время как в период влияния извержения вулканов ша = 0.Э5. Это свидетельствует о большем влиянии дымового аэрозоля, в отличие от вулканического, на поглощающие свойства атмосферы.

В главе 4 рассмотрена роль метеорологических условий в формировании аэрозольной мутности атмосферы города Москвы. Проанализирована зависимость та ^0 от синоптических условий,

напразления и скорости ветра, влажности воздуха, влагосодержания атмосферы, стратификации атмосферы, оценено вымывающее действие осадков. Показано, что аэрозольное загрязнение атмосферы в городе существенно зависит от метеорологических условий, но связи эти сложные и нелинейные.

Наименьшие величины аэрозольной оптической толщины атмосферы, нормированной на соответствующие средние многолетние месячные значения (^'ад0). наблюдаются на восточной, южной периферии антициклона, передней и тыловой части циклонов, центральной части антициклонов и в условиях гребня. Нахождение Москвы в теплом секторе циклона, на западной и северной периферии антициклона и в малоградиентном барическом поле определяет чаще всего повышение т'а ^0.

Наибольшие значения та отмечаются при ветрах с восточной составляющей при малых скоростях ветра. Этот максимум выражен больше зимой. Второй максимум д^при скорости ветра больше 5 м/с отмечается в основном летом. Влияние устойчивости атмосферы на аэрозольную мутность значительно и основной параметр, определяющий это влияние -высота слоя перемешивания. Коэффициент множественной корреляции между ^ад0 и высотой слоя перемешивания с учетом скорости ветра равен 0.73.

Процесс вымывания аэрозоля из атмосферы осадками определяется совокупностью факторов: количеством, продолжительностью и интенсивностью осадков, характером их выпадения (действие повторяющихся дождей больше, чем отдельных эпизодических). Химический состав атмосферных осадков и общая их минерализация могут быть показатели уровня аэрозольного

загрязнения атмосферы. 00 этом свидетельствует согласованность годового хода та я концентраций химических элементов в осадках.

Для городских условий не установлено зависимости аэрозольной оптической толщины атмосферы от относительной влажности, а ее зависимость от влагосодержания атмосферы наблюдается только в теплый период (наибольший коэффициент корреляции в июне равен 0.75).

Глава 5 посвящена изучению вклада антропогенных факторов в изменчивость аэрозольной мутности атмосферы. Проведен сравнительный анализ многолетних наблюдений в Москве ( МО МГУ) и на ст. Подмосковной, расположенной в 30 км к западу от Москвы. Средние месячные многолетние значения та в Москве в течение всего года превышают соответствующие значения т . на

** 3,9 ло

станции Подмосковная (от 3% в июле до 31% в декабре). Оценка статистической значимости найденных различий показала, что при доверительной вероятности 0.95 эти расхождения значимы для всех месяцев, кроме октября.

При наибольшей повторяемости в течение всего рассматриваемого периода и в Москве,и на ст. Подмосковная нормальной прозрачности , в Москве чаще наблюдается низкая и пониженная прозрачность (на 8-10%), в пригороде - повышенная и высокая (на 6-9%). Эта закономерность прослеживается во все сезоны года .

Показано значительное влияние Москвы на ближайший пригород: среднее годовое значение та за период 1955-1980 гг. на ст. Подмосковная такое же , как и среднее годовое значение та за этот же период з средних промышленных

городах той; :ке широтной зоны. Различия между та в городе и пригороде возрастают с увеличением расстояния от Москвы . Средние годовые значения га за период 1972-1976 гг. в Москве на 21% больше , чем на ст. Подмосковная и на 58% больше , чем на ст. Красновидово, расположенной в 100 км к западу от Москвы .

Суммарная радиация в городе в среднем на Ъ% меньше, чем в пригороде. Влияние города на увеличение аэрозольной мутности атмосферы и приход солнечной радиации сопоставимо с влиянием значительных вулканических извержений, но, в отличие от последних, оно постоянно.

При анализе аэрозольной мутности атмосферы в Москве и Звенигороде, расположенном в 70 км к западу от Москвы, установлено, что различия в средних суточных значениях города и пригорода определяются прежде всего синоптическими условиями. Также эти различия существенно зависят от направления ветра , которое определяет влияние промышленных районов на аэрозольное замутнение над МОМГУ . Наибольшая разница отмечается при господстве чистых воздушных масс над Москвой и пригородом с преобладанием в МОМГУ приземных ветров восточных направлений. В условиях повышенной аэрозольной мутности и при постоянном вымывании аэрозоля осадками различия между аэрозольной оптической толщиной в городе и пригороде не отмечаются.

В этой главе также оценено влияние металлургического комбината, расположенного в городе Мончегорске на аэрозольное загрязнение Лапланского заповедника. Даже непродолжительные одновременные наблюдения на двух точках: подверженной

я неподверженнсй (^^^=0.15) антропогенному влиянию, свидетельствуют о значительности этого воздействия.

В главе б исследованы географические особенности распределения, пространственная изменчивость фоновых значений Та д_0 и оценено увеличение аэрозольной мутности в городах относительно своего регионального фона.

В течение всех месяцев года прослеживается общая тенденция к увеличению аэрозольной оптической толщины с севера на юг как для европейской, так и азиатской территорий. Фоновые значения та ^ с севера на юг меняются зимой от 0.07 до 0.1I, весной от 0.1I до 0.16, летом от 0.08 до 0.18 и осенью от 0.05 до 0.13. Но учет изменения аэрозольной мутности только в широтном направлении, как это обычно делается, недостаточен. В зависимости от сочетания факторов, влияющих на аэрозольную мутность атмосферы , пространственная изменчивость та ^0 более сложная . Общая тенденция уменьшения та с запада на восток для различных широтных зон в некоторые сезоны не наблюдается из-за сезонных особенностей изменчивости та (табл.2).

Для' более наглядного представления особенностей пространственной изменчивости аэрозольной оптической толщины атмосферы в работе приведены карты та Анализ распределения фоновых значений та на территории бывшего СССР показал, что наибольшая аэрозольная мутность отмечается в юго-западной части ЕТС и Средней Азии.

Таблица 2.

Изменения фоновых значений та с широтой и долготой.

широта ттттр *]/") долгота (Гду^аев зима весна лето осень

<60° 27 0.07(9) 0.11 0.11 0.05

б9°-60° 60°-120° 21 0.03 0.11 0.07 0.04

> 120° 33 0.03 0.11 0.05 0.03

<60° 36 0.05 о.13. 0.14 0.08

0 0

60 - 55 60°- 120° 15 0.09 0.14 0.13 0.09

>120° 6 0.04 0.08 0.04 0.03

<60° 36 0.10 0.17 0.20 0.12

55°- 50° 60°-120° 18 0.14 0.15 0.12 0.09

>120° 12 0.09 0.12 0.09 0.07

<60° 39 0.12 0.18 0.21 0.13

50°- 45° 60°- 120° 24 0.09 0.14 0.08 0.07

>120 0 9 0.10 0.14 0.08 0.07

<60° 31 0.09 0.15 0.19 0.14

45°- 37° б0°-120° 23 0.12 0.17 0.22 0.16

>120 13 0.13 0.17 0.19 0.13

Отмеченные закономерности изменения аэрозольной оптической толщины атмосферы в зависимости от широты и долготы нарушаются в промышленных городах. Наиболее "грязными" являются южные города, такие как Одесса, Алма-Ата, Фергана, где средние годовые значения та равны соответственно 0.22,0.23,0.29; в умеренной зоне выделяется Москва (0.21). Наиболее чистые города с четвертым и пятым типом годового хода -Якутск (0.08), Хабаровск (0.12), Архангельск (О.П). Однако, сравнение с "чистыми" станциями показало, что даже в городах с небольшими абсолютными значениями %а превышение над значениями пригородных станций существенно: 27% з Архангельске относительно ст.Умба, 25% в Якутске относительно Чернышевска. Значения та ^0 в городе и пригороде могут различаются на

ОЦ—СП0'

МО и^/уЦ •

Для более корректной оценки загрязнения городов предложено оценивать аэрозольную оптическую толщину атмосферы городов относительно своего регионального фона (см.табл.2). Превышение та в городах по сравнению с фоном более заметно в зимний период , что по-видимому, связано с большей устойчивостью атмосферы в это время года , летом же с ростом неустойчивости и увеличением количества осадков отличие %а в городах от средних широтных значений уменьшается. Наибольшее отклонение от.регионального фона в Москве: зимой в 2 - 3 раза, летом 1.5-2 раза. В Алма- Ата зимние значения та также в два раза превышают фоновые, а летние ниже , что связано с годовой изменчивостью та (третий тип годового хода та не характерной для станций этого региона.

Полученные результаты свидетельствуют о необходимости учета всех региональных особенностей климата и рельефа при оценке влияния города на аэрозольную мутность атмосферы.

Предложенный в работе количественный критерий оценки степени экологического неблагополучия регионов, основанный на рассмотрении та ^0 относительно регионального фона одновременно на "грязных" и "чистых" станциях, показал, что наиболее неблагоприятные условия наблюдаются в Курской, Ферганской, Московской и Одесской областях.

В заключении перечислены основные результаты и выводы работы.

I. Предложена методика расчета аэрозольной оптической толщины атмосферы та для эффективной длины волны солнечного спектра А-О=о.55 мкм по данным измерений прямой интегральной и

фотсс:штетически активной (380<Л.<7Ю нм) солнечной радиации. Получены формулы расчета та для аэрозольных частиц различных размеров. Выполнено детальное исследование злияния погрешности определения входных параметров на точность определения та и сравнение с методами других авторов. Предложенный метод предполагает использование стандартной актинометрической информации, что делает его универсальным.

2. Проведены климатические оценки та д_0 и анализ временных колебаний та в пунктах с различной антропогенной нагрузкой.

3. Приведена типизация годового хода аэрозольной оптической толщины атмосферы на территории бывшего СССР, выделено шесть хорошо выраженных годовых хода та

4. Выявлена общая тенденция к увеличению аэрозольной оптической толщины атмосферы з городах, расположенных в различных климатических регионах.

5. Исследованы и оценены ппеделы изменчивости т ,

А , АО

прямой, рассеянной и суммарной радиации, вызванные вулканическими извержениями, лесными пожарами и антропогенным воздействием.

6. Оценено альбедо однократного рассеяния вулканического, дымового и городского аэрозоля.

7. Установлена степень зависимости аэрозольной оптической толщины атмосферы от метеорологических условий: синоптических ситуаций, скорости и направления ветра, влажности и влагосодержания атмосферы, высоты слоя перемешивания, количества и продолжительности осадков.

3. Выявлены географические закономерности распределения

аэрозольной оптической толщины атмосферы. Построены карты распределения та на территории бывшего СССР.

9. Предложены количественные критерии оценки степени экологического неблагополучия региона. Проведена оценка степени аэрозольного загрязнения относительно регионального фона для двадцати крупных городов.

10.Показана целесообразность привлечения данных сети

актинометрических станций как для оперативного, так и для

климатологического контроля аэрозольного загрязнения атмосферы

на территории .бывшего СССР.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Определение аэрозольной оптической толщины атмосферы по наземным измерениям прямой интегральной солнечной радиации. Метеорология и гидрология,1991 ,.'612,с.66-71.

(совместно с Тарасовой Т.А.)

2. Изменение аэрозольной оптической толщины атмосферы в Москве за последние 37 лет. Метеорология и гидрология , 1992 , N 11, о.Ю7-113.(совместно с Абакумовой Г.М.)

3. Определение аэрозольной оптической толщины атмосферы по прямой фотосинтетически активной радиации.- Метеорология и гидрология , 1992 , Н 9.с.63-67. (совместно с Абакумовой Г.М., Тарасовой Т.А.)

4. Пространственно-временная изменчивость 'аэрозольной оигической толщины атмосферы в различных климатических регионах. Тезисы Российской аэрозольной конференции. Москва, 1993,с.147(совместно с Абакумовой Г.М.)

5. Радиационные параметры безоблачной атмосферы Москвы и

-го-

Звенигорода в июле-сентябре 1292 г. Известия АНСССР ФАО, 1994, т.30,N2,с.204-209 (совместно с Абакумовой Г.М., Плахиной И.Н., Репиной И.А.)

6. Оценка влияния вулкана Пинатубо на солнечную радиацию и прозрачность атмосферы по данным наземных измерений в г.Москве. Известия АНСССР ФАО, 1994,т.30,113,с.405-410. (совместно с Абакумовой Г.М.)

7. Временная изменчивость аэрозольной оптической толщины атмосферы в различных климатических регионах. Известия АН ФАО,1994, Т.30, N3,0417-424.

Лицензия й 020456 от 04.03.92. Подписано з печать 05.04.95. Формат 60 х 84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. 7сл.печ.л. 1,16. Усл.хр.-отт. 4,64. Уч.-изд.л. 1,25. Тиран 100 экз. Заказ 252. Бесплатно.

Московский государственный! институт радиотехники, электроники и автоматики технический университет).

117454 Москва, просп.Вернадского, 78