Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Стратосферный источник тропосферного озона и его связь с динамикой атмосферы

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Куколева, Анна Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Обзор литературы. Современное состояние исследований процессов воздухообмена через тропопаузу.

§1.1. Тропопауза.

1.1.1. Определение тропопаузы.

1.1.2. Структура и режим тропопаузы. 15 1.1.3 Озонопауза и ее связь с тропопаузой.

§1.2. Стратосферно-тропосферный обмен

1.2.1. Воздухообмен между стратосферой и тропосферой и общая циркуляция атмосферы

1.2.2. Отдельные механизмы СТО

1.2.3. Воздухообмен через тропопаузу в тропиках

1.2.4. Глобальные модели циркуляции атмосферы, включающие СТО

§1.3. Существующие оценки стратосферно-тропосферных потоков.

§ 1.4. Тренды атмосферного озона.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Стратосферный источник тропосферного озона и его связь с динамикой атмосферы"

§3.2. Методика расчетов 52

§3.3. Оценки фотохимических источников озона в тропосфере по данным из литературы 53

§3.4. Результаты расчетов потоков озона через тропопаузу 56

Выводы главы 3 62

ГЛАВА 4. Опенки потоков озона через поверхность тропопаузы при мезомасштабных процессах.

§4.1. Введение. 63

§4.2. Оценки потоков озона через тропопаузу по данным озонного зондирования. 64

§4.3. Методика оценок потоков озона через тропопаузу по данным ежедневных карт геопотенциала. 65

4.3.1. Расчет полей динамических параметров на стандартных уровнях 66

4.3.2. Расчеты по Wei-методу 67

4.3.3. О точности проделанных расчетов 68 §4.4. Методика учета эффекта обратимого» обмена 70

§4.5. Анализ полученных результатов. 72

4.5.1. Общая характеристика. 72

4.5.2. Отдельный эпизод воздухообмена через тропопаузу над Западной Европой 28.03-31.03.85 77 §4.6. Сравнение результатов расчетов с оценками других авторов. 82

Выводы главы 4. 83

Рисунки к главе 4 84

ГЛАВА 5. Оценки потоков озона через тропопаузу в планетарных высотных фронтальных зонах Северного полушария. 92

§5.1. Введение. 92

§5.2. Анализ связи случаев аномально высоких концентраций озона в тропосфере с особенностями динамики атмосферы. 93

§5.3. Методика оценок потоков озона через тропопаузу. 96

§5.4. Результаты расчета потоков озона через тропопаузу в ПВФЗ. 102

§5.5. Возможные вариации потоков озона через тропопаузу, связанные с изменениями циркуляции атмосферы за последнее столетие. 105

Выводы главы 5. 110

Рисунки к главе 5 111

Заключение. 114

Приложение 1 117

Приложение 2. 121

Список сокращений 122

Литература. 123

ВВЕДЕНИЕ

В диссертационной работе проведено исследование связей переноса озона через тропопаузу с динамикой атмосферы, сделаны оценки глобальных и региональных средних значений потоков озона из стратосферы в тропосферу по различным методикам, рассмотрены процессы переноса воздуха между стратосферой и тропосферой в мезомасштабе.

Актуальность выбранной темы.

Последние десятилетия проблеме исследования атмосферного озона, защищающего биосферу Земли от ультрафиолетовой радиации Солнца (А,< 360 нм), посвящено много научных работ. Обнаруженные отрицательные тренды озона привлекли к проблеме изучения Оз внимание широкой общественности и придали импульс исследованиям в этой области. Был заключен ряд международных соглашений, направленных на защиту озонового слоя [21].

Для понимания процессов, приводящих к уменьшению содержания Оз в атмосфере, необходимо иметь полное представление о жизненном цикле, бюджете атмосферного озона. Необходимо знание управляющих образованием и разрушением озона реакций, учет переносящих его горизонтальных и вертикальных потоков воздуха. Как известно, средняя стратосфера тропических широт - область фотохимического образования озона в результате кислородного, водородного и азотного циклов. Из этой области озон распространяется в высокие широты, главным образом, зимнего полушария. Далее нисходящими движениями озон переносится в нижнюю стратосферу и тропосферу. Таким образом, озон включается в систему общей циркуляции атмосферы, и перенос через тропопаузу является одним из этапов жизненного цикла Оз.

Тропосферные источники и стоки озона широко исследуются и обсуждаются последние годы ([16-18, 44, 48, 50-52, 103-108, 112, 116, 149-151]). В настоящее время установлено, что оба фактора - перенос из стратосферы и фотохимическое образование «in situ» - контролируют распределение озона в тропосфере. Однако в отношении вклада каждого из этих источников существует большой разброс мнений. Таким образом, стратосферно-тропосферный обмен (СТО) является 1 Существенным источником озона тропосферы, поскольку время жизни озона в тропосфере велико; 2)областью стока озона нижней стратосферы, так как переносимый к поверхности Земли вертикальными и турбулентными потоками Оз разрушается в ходе различных окислительных реакций.

Несмотря на то, что содержание озона в тропосфере относительно мало (10-15% от общего содержания), он имеет большое значение, так как оказывает непосредственное влияние на условия жизни человека. Его изучение имеет большое научное и практическое значение в силу ряда свойств Оз.

1) Озон является парниковым газом: его вклад в общее нагревание воздуха, обусловленное поглощением длинноволнового излучения Земли, превышает 8%.

2) Озон - сильный окислитель, влияющий на состав атмосферы. Кроме того, он является источником гидроксильного радикала, также определяющего окислительную способность атмосферы. Озон разрушает резину, каучук, окисляет многие металлы, даже платиновой группы. По этим причинам озон рассматривается как серьезный фактор загрязнения воздуха.

3) Озон в большой концентрации (более 10"6 по весу) - отрицательно действует на здоровье человека. Он раздражает дыхательные пути человека, способен вызвать спазм бронхов и отек легких. По степени токсичности он превосходит синильную кислоту. Озон обладает канцерогенными, мутагенными свойствами, действует на кровь подобно ионизирующей радиации. Концентрации озона, превышающие предельно допустимое значение (около 240 мкг/м ), наблюдаются при определенных условиях в приземном воздухе больших городов, а также в верхней и средней тропосфере в результате проникновения через тропопаузу стратосферного воздуха (например, в высотных циклонах). В связи с деструктивными и токсичными свойствами Оз изучение и прогноз случаев вторжения стратосферного воздуха в тропосферу имеет особое значение для безопасности полетов авиалайнеров, использующих забортный воздух. Повышение концентрации озона также ведет к уменьшению урожайности различных сельскохозяйственных культур [31].

В последнее время наблюдается перераспределение озона в атмосфере: содержание Оз в стратосфере уменьшается, а тропосфере растет. Причину таких тенденций многие исследователи видят в антропогенном загрязнении атмосферы, приводящем к ряду химических реакций, уменьшающих содержание озона в стратосфере и увеличивающих - ниже тропопаузы [48,131, 149-151 и др.]. Существует также ряд указаний на связь наблюдаемых изменений озона с динамикой атмосферы, однако механизм этих взаимодействий неясен.

Воздухообмен между стратосферой и тропосферой также имеет большое значение для динамических, химических и радиационных атмосферных процессов. Антропогенные загрязнения, перенесенные в стратосферу, ответственны за многие реакции, ведущие к уменьшению стратосферного озона. Химический эффект обмена может, в свою очередь, влиять на баланс радиационных потоков в тропосфере и нижней стратосфере и, следовательно, играть значительную роль в механизмах глобальных изменений климата [129, 143]. Для моделирования фотохимии и динамики стратосферы и тропосферы необходимы знания временного и пространственного распределения переноса примесей.

Несмотря на то, что процессы СТО давно привлекают внимание исследователей, полной картины механизмов переноса, их относительного вклада пока нет. Различные трехмерные (ЗД) циркуляционные модели хорошо развиты последние годы и дают в перспективе возможность для климатических прогнозов. Модели [52,53,110-112] основаны на уравнениях гидродинамики и включают систему уравнений фотохимии атмосферы, взаимодействие химии и переноса в сравнимых временных масштабах. Они качественно хорошо описывают перенос озона, его сезонные изменения, однако по величине результаты часто расходятся с данными наблюдений. Использование ЗД-моделей для прогнозов годовых и более длительных изменений распределения примесей ограничено неопределенностями неадиабатической циркуляции [82]. Например, расчеты в [70,84] преувеличили убыль озона в нижней стратосфере в зимне-весенний период на 40-50% по сравнению с данными наблюдений. Согласно [150], расхождения этих и других модельных оценок с экспериментальными данными связаны с тем, что модели дают сильно завышенные по сравнению с действительными скорости нисходящего движения воздуха. Модели не отражают также многие детали вертикального переноса воздуха, которые могут быть важны для количественных оценок. Как отмечено в [150], для дальнейшего успешного развития ЗД-моделей необходим метеорологический анализ процессов СТО, уточнение их деталей.

Изучение процессов переноса через тропопаузу необходимо для уточнения наших представлений о жизненном цикле атмосферного озона, для оценки значения различных факторов в формировании его бюджета. Для понимания и успешного моделирования динамики и фотохимии стратосферы и тропосферы необходимо изучение процессов вертикального и горизонтального переноса, их деталей синоптического и более мелкого масштабов. Подобные исследования помогут лучше понять механизм СТО, уяснить факторы, усиливающие и ослабляющие обмен. Решению указанных задач и посвящена представляемая работа.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является исследование процессов стратосферно- тропосферного обмена в контексте переноса стратосферного озона через тропопаузу при мезомасштабных динамических процессах; оценка вклада стратосферного источника тропосферного озона в общий бюджет озона тропосферы. Для достижения поставленной цели в рамках данной работы решались следующие задачи:

1. Создать среднеклиматические модели вертикального распределения озона (ВРО) в тропосфере на сети станций Северного полушария.

2. Исследовать распределение вертикальных движений воздуха обоих направлений в районе тропопаузе в различных синоптических ситуациях, уточнить мезомасштабные (100-1000 км, продолжительность 1-3 суток) детали воздухообмена с помощью скорректированной методики [152]. Для решения поставленной задачи необходимо разработать способ оценок потоков через тропопаузу с учетом эффекта «обратимого переноса», получить его количественные характеристики.

3. Оценить вклад воздухообмена на тропопаузе в бюджет тропосферного озона, используя количественные оценки вертикального переноса озона через тропопаузу при мезомасштабных процессах.

4. Разработать методику, связывающую перенос озона через тропопаузу с параметрами циркуляции атмосферы, позволяющую прогнозировать изменения потоков озона через тропопаузу, вызванные долговременными изменениями динамики атмосферы. Оценить возможные долговременные колебания интегрального переноса озона через тропопаузу в Северном полушарии за последнее столетие.

Научная новизна.

1. Впервые показано, что классический сезонный ход плотности озона в тропосфере с максимумом летом и минимумом зимой наблюдается только в регионах, где повторяемость струйных течений со скоростью ветра на оси более 100 км/ч не превышает 40%. В регионах с большей повторяемостью струйных течений в верхней и средней тропосфере наблюдается характерный для нижней стратосферы годовой ход парциального давления озона: максимум - весной, минимум - осенью.

2. Впервые представлена методика расчета потоков через тропопаузу при мезомасштабных динамических процессах в атмосфере с учетом эффекта «обратимости» переноса.

3. Методика расчета потоков через тропопаузу [74,75] уточнена и дополнена: используется ряд современных данных о значениях динамических параметров модели, учтен вклад фотохимии тропосферы, оценки проведены на основе более широкого статистического материала.

4. Разработана методика, связывающая параметры циркуляции атмосферы с переносом озона через тропопаузу (гл.5). На ее основе впервые, только с помощью данных об изменении параметров циркуляции атмосферы, получен положительный тренд потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии за последнее столетие. Эти оценки соответствуют данным наблюдений.

Практическая ценность.

1. В работе представлены среднеклиматические модели парциального давления озона в тропосфере для 30 пунктов Северного полушария, которые могут использоваться как справочные данные при изучении содержания и изменения тропосферного озона, модельных расчетах.

2. Методика оценки потоков через тропопаузу с учетом эффекта «обратимого» переноса может помочь в изучении переноса и эволюции примесей различного происхождения, а также помочь выяснить роль мезомасштабных вертикальных движений через тропопаузу по отношению к другим механизмами переноса.

3. Методика, связывающая перенос через тропопаузу с некоторыми параметрами циркуляции атмосферы, может быть использована для прогноза изменений процессов СТО и соответствующих изменений фотохимии стратосферы и тропосферы.

4. Полученные данные о повторяемости повышенного содержания озона в тропосфере в различных синоптических ситуациях, при разных типах тропопаузы и в отдельные сезоны могут иметь практическое значение для высотной авиации. Эти результаты могут быть использованы при прогнозах токсической опасности, связанной с повышением концентрации озона (выше предельно допустимой концентрации) в условиях полета авиалайнеров, использующих забортный воздух.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из Введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы из 155 наименований. Рукопись содержит 137 страницы, 24 рисунка, 16 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Куколева, Анна Александровна

Выводы главы 5.

1. Разработана методика оценок потоков озона через тропопаузу в ПВФЗ с использованием оценок главы 4 и статистических данных о динамике атмосферы в ПВФЗ по [6].

2. Полученные оценки потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии по двум различным моделям (изложенным в главе 3 и 5) в целом согласуются между собой. Потоки озона через тропопаузу максимальны весной в поясе 30-50° N. Среднегодовой поток озона составляет в среднем по Северному полушарию (0.4-0.6)-10"11 (г/(см2сек)).

3. В тропосферу Северного полушария ежегодно переносится из стратосферы в среднем (0.2-0.4)-109т озона (до 25% от общего среднегодового количества озона). Этот процесс играет значительную роль в балансе атмосферного озона.

4. . Потоки озона через тропопаузу в отдельных долготных секторах Северного полушария, примерно равны и составляют в среднем за год около 0.3 107(г/сек). Мощности стратосферного и фотохимического источников озона тропосферы примерно равны, что совпадает с выводами независимых исследований в главе 3.

5. На основе данных о изменении повторяемости меридиональных форм циркуляции и продолжительности элементарного синоптического процесса за последнее столетие обнаружен значительный линейный тренд потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии: (0.6-0.8) %/год. Сделано предположение, что наблюдаемое увеличение озона в свободной тропосфере Северного полушария за этот период отчасти определяется изменениями параметров циркуляции атмосферы.

6. Наблюдаемое с 80-х гг. уменьшение общего содержания озона в Северном полушарии, наиболее существенное в весенние месяцы, отчасти может быть связано с увеличением переноса стратосферного озона в тропосферу, где озон разрушается фотохимически.

Рис. 5.2. Временные ряды среднегодовой продолжительности элементарного синоптического процесса t, сут.

Q(Pm) Q(Pm,t)

Q(t)

Линейный (Q(Pm,t))

Рис. 5.4. Изменения потоков озона через тропопаузу, построенные на основе данных типизации Дзердзиевского. год

Q, (Е+7),г/сек 1

0,9 ^ 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 о

СП со о о

СП о т— СП о см

СП о со

СП о

СП о ю

СП о

О СП о ст> год о 00 СТ> о

О) О)

Q(P,t) •Q(j)

•Q(P,tj)

•Линеиный (Q(P,t,i))

Рисунок 5.5. Изменения потоков озона через тропопаузу, построенные на основе данных типизации Вангенгейма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение перечислим основные результаты диссертационной работы:

1. На основе данных мировой озономегрической сети построены модели вертикального распределения озона в тропосфере. Показано, что на станциях, расположенных в зоне повышенной повторяемости СТ (более 40% для СТ со скоростью ветра на оси более 100 км/ч), в регионах расположения тропосферных ПВФЗ и зоне разрыва ТП, среднеклиматические годовые колебания озона в свободной тропосфере показывают максимум в зимне-весенний период, а минимум - летом и осенью (то есть годовой ход, характерный для стратосферы).

2. По усовершенствованной методике П.Фабиана [74,75] с учетом фотохимии тропосферы, сезонной зависимости используемых параметров, а также на основе существенно большего статистического материала, получены средние по отдельным широтным поясам, регионам и полушарию в целом оценки потоков п озона через тропопаузу: (1.4-2.1) х10 г/сек. Показано, что вклад стратосферного источника озона тропосферы составляет 49-58 % от суммарной мощности обоих источников (фотохимического и стратосферного). Вклад сезонных изменений высоты тропосферы обычно не превышает 4-13 % от суммарной мощности фотохимического и стратосферного источников тропосферного озона.

3. Разработана методика определения полей обратимого и необратимого обмена, опирающаяся на расчеты по Wei-методике [148], которая позволяет оценить интенсивность и распределение вертикальных движений через тропопаузу при мезомасштабных процессах. На основе данных озонного зондирования атмосферы и ежедневных данных о геопотенциале изобарических поверхностей были сделаны оценки потоков воздуха и озона через тропопаузу в отдельные дни, получены оценки площади, охваченной процессами необратимого переноса обоих направлений через тропопаузу. Потоки

1 1 9 озона составили (12-63)'10~ г/(см с). Это совпадает по порядку с результатами аналогичных оценок других авторов, однако превосходит их по величине. По-видимому, это связано с тем, что наши результаты получены по методике, учитывающей эффект «обратимости переноса». Сделан вывод о преобладании нисходящих потоков на тропопаузе в области высотных ложбин и циклонической периферии струйных течений. Отношение интегральных восходящих потоков воздуха к нисходящим оказалось равным примерно 0.5. Показано, что в результате интенсивного воздухообмена между стратосферой и тропосферой суммарное содержание озона в тропосфере может увеличиваться на 10-60%. При этом потери интегрального озона в столбе атмосферы, обусловленные фотохимическим стоком Оз в тропосфере, могут составить 1-4 %.

4. Получены статистически значимые с надежностью 0.95 данные о повторяемости повышенного содержания озона в тропосфере в отдельные сезоны, в различных синоптических ситуациях, а также расположению в зоне СТ.

5. На основе ранее полученных результатов и с использованием данных о характеристиках циркуляции атмосферы разработана методика, позволяющая получать оценки потоков озона через тропопаузу в ПВФЗ без привлечения данных об озоне и прогнозировать возможные изменения воздухообмена «ерез тропопаузу. Получены оценки потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии, согласующиеся с оценками, полученными независимым путем по данным о средних ВРО. Согласно результатам расчетов по обеим методикам, потоки озона через тропопаузу максимальны весной в поясе 30-50° N. Среднегодовой поток озона составляет в среднем по

11 9

Северному полушарию (0.4-0.6)-10" (г/(см сек)). Потоки озона через тропопаузу в отдельных секторах Северного полушария примерно равны и составляют в среднем за год около 0.3 10 (г/сек).

6. На основе данных о изменении повторяемости меридиональных форм циркуляции и продолжительности элементарного синоптического процесса за последнее столетие, пользуясь разработанной методикой, обнаружен значительный положительный линейный тренд потоков озона через тропопаузу в Северном полушарии: (0.6-0.8) %/год. Сделано предположение, что наблюдаемое увеличение озона в свободной тропосфере Северного полушария за этот период отчасти определяется изменениями параметров циркуляции атмосферы. Наблюдаемое с 80-х гг. XX века уменьшение общего содержания озона в Северном полушарии, наиболее существенное в весенние месяцы, отчасти может быть связано с увеличением переноса стратосферного озона в тропосферу, где озон разрушается фотохимически.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Куколева, Анна Александровна, г. Долгопрудный

1. Байдал М.Х, Неушкин А.И., Санина А.Т. Структура и изменчивость климата. Параметры атмосферной циркуляции. Северное полушарие. -Обнинск 1994.

2. Бекорюков В.И., Куколева А.А. Модели вертикального распределения тропосферного озона и циркуляция атмосферы. //Метеорология и гидрология, 1993, №6, с.53-57.

3. Бекорюков В.И., Захаров Г.Р., Куколева А.А., Фиолетов В.Э. О связи областей аномально низкого содержания озона с барической ситуацией. Метеорология игидрология, 1990г.,№2,стр. 103-105.

4. Бритвина Р.А., Кошельков Ю.П. О возможных районах и общей повторяемости квазигоризонтального воздухообмена между тропосферой и стратосферой. Труды ЦАО, 1968, вып. 85, с. 106-116.

5. Вентцель Е.С., А.А. Овчаров. Теория вероятностей и ее инженерные приложения.- М, Наука, 1988,480 с.

6. Воробьев В.И. Высотные фронтальные зоны северного полушария JI., ГМИ, 1968, 230 с.

7. Воробьев В.И. Струйные течения в высоких и умеренных широтах северного полушария. JL, ГМИ, 1960. 234 с.

8. Гире А.А. Макроциркуляционный метод долгосрочных метеорологических прогнозов. Л., ГМИ, 1974. 488 е.

9. Глущенко Ю.В. О связи озона верхней и средней тропосферы с синоптической ситуацией. //Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1988, 24, №3, с.420-425

10. Глущенко Ю.В. О связи вертикального распределения озона верхней и средней тропосферы с динамикой атмосферы. //Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1990,26 №3 с. 318-321.

11. П.Глущенко Ю.В. О связи общего содержания озона с барическими образованиями // Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1991. 27, №6, с.666-668.

12. Голицын Г.С., Арефьев В.Н., Гречко Е.И., Еланский Н.Ф. Газовый состав тропосферы и его изменения// Глобальные изменения природной среды и климата: Избранные научные труды ведущих ученых России. М. 1997. - с. 307-317.

13. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Климатическая изменчивость повторяемости и продолжительности основных форм циркуляции в умеренных широтах Северного полушария. // Метеорология и гидрология, 1996, №1, с. 12-23

14. Груздев А.Н., Ситнов С.А. Анализ годового хода тропосферного и стратосферного озона по данным озонозондов. Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1994, 30, №4 с. 491-500.

15. Елагина Л.Г., Еланский Н.Ф., Копров Б.Н. и др. Вертикальные потоки озона, углекислого газа и водяного пара в приземном слое воздуха над городом.// Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1996. т.32, №6. с. 803-807.

16. Еланский Н.Ф., Перов С.П., Хаттатов В.У. Рабочее совещание по тропосферному озону. Международный симп. по атмосферному озону (Геттинген, ФРГ, 4-13 августа 1988 г.). // Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1989. 25, №5, с.555-559.

17. Еланский Н.Ф., Смирнова О.И. Концентрация озона и окислов азота в приземном воздухе г. Москвы. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана, 1997, т. 33, №5, с. 597-611.

18. Зверев А.С. Синоптическая метеорология. Л. Гидрометеоиздат, 1977, 711 с.

19. Кадыгров В.Е. Жадин Е.А. Аномалии и тренды содержания озона в 19791999гг. Оптика атмосферы и океана. Т. 12, №1, с. 46-53.

20. Кароль И.JI. Радиоактивные изотопы и глобальный перенос в атмосфере- Л. ГМИ, 1972, 363 с.

21. Кароль И.Л. Озонный щит Земли и человек. СПб., Знание, 1992,32 с.

22. Кузнецова И. Н. Юго-восточный перенос воздушных масс один из факторов формирования повышенных уровней суммарной бета-активности на востоке европейской территории России.// Метеорология и гидрология. 1996, №6, с. 5-10.

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

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

25. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. Л., Гидрометеоиздат, 1984.

26. Маховер З.М. Климатология тропопаузы. Л. Гидрометеоиздат, 1983,254 с.

27. Осечкин В.В. Особенности пространственно-временного распределения концентрации озона в тропосфере и нижней стратосфере по результатам самолетных измерений. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата географических наук. Л.: 1983.

28. Свешников Л.А. Основы ошибок. Л., Издательство ЛГУ, 1972. 136 с.

29. Синоптический бюллетень. Обнинск, 1970-1990.

30. Трешоу М. Влияние атмосферных загрязнителей на растительность.// Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник под ред. Калверта С. и Инглунда Г.М., Металлургия, 1988, т.1, с. 34-65.

31. Хргиан А.Х. Физика атмосферного озона. Гидрометеоиздат, 1973, 291 стр.

32. Шакина Н.П., Виноградова Л.И. Вертикальная циркуляция в высотной фронтальной зоне над Западной Сибирью и Красноярским краем.// "Метеорология и гидрология". 1981, №8, с.26-35.

33. Шакина Н.П., И.Н. Кузнецова. Повышение суммарной бета-активности в приземном слое воздуха в результате стратосферных вторжений.// Доклады РАН, 1997, т. 356, №3, с. 390-392.

34. Шакина Н.П., И. Н. Кузнецова, А. Р. Иванова. Анализ случаев стратосферных вторжений, сопровождаемых повышением радиоактивности в приземном воздухе. // Метеорология и гидрология. 2000, №2, с.53-61.

35. Юшков В.А., Дорохов В.М., Цветкова Н.Д. Лукьянов А.Н., Зайцев И.Г., Меркулов С.Н. Анализ высот тропо-, озоно- и гигропаузы над Якутском в зимне-весенние периоды 1995-1997 гг. Метеорология и гидрология, №2, 1999, с. 81-86.

36. Allaart М., Heijboer L.C., Kelder Н On the transport of trace gases by extra-tropical cyclones // NASA Conference Publication 3266, Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium 1992 held in Charlottesvill, Virginia, USA, June 4-13, p.82-84.

37. Allam R.J., Groves K.S., and Tuck A.F. Transport of water vapor in stratosphere general circulation model// Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 1984, 110, 321-392.

38. Ancellet G., Beekmann M., Papayannis A., Megie G. Impact of a cutoff low development on downward transport J.Roy .Meteorol.Soc., 120,1085-1103,1994.

39. 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, 22401 -22421,1991. stratosphere-troposphere.

40. Andrews D.G., J.R. Holton, C.B.Leovy, Middle Atmospheric Dynamics, 489 pp., Academic Press, New York, 1987

41. Anfossi D. et al. Tropospheric ozone in the nineteenth century: the Moncallieri Series. / G. Geophis. Res. D. 1991,96, N9, p.1868-1893.

42. Appenzeller C., Davies H.C., Norton W.A. Fragmentation of stratospheric intrusions.//J. Geoph. Res., vol. 101, NO. Dl, p. 1435-1456, january 20, 1996.

43. Appenzeller C. and H.C.Davies, Structure of stratospheric intrusions into troposphere, Nature, 358,570-572, 1992.

44. Appenzeller Chr, Holton J. R., Rosenlof K.H. Seasonal variation of mass transport across the tropopause, J. of Geoph. Res., vol.101, N D10, p. 1507115078, june 27, 1996.

45. Atm. Ozone 1985. Assessment of our understanding of the processes controlling its present distribution and change. Vol. III. World Meteorological organization. Global ozone research and monitoring project. Report N 16, Geneva, 1986.

46. Beagley S.R., J. de Grandpre, J.N.Koshyk, N.A. McFarlane, T.G. Shepherd Radiative-dynamical climatology of the first generation Canadian middle atmosphere model, Atmos.-Ocean, 35,293-331,1997

47. Beekmann M., G. Ancellet et al. Regional and global Tropopause FOLD occurrence and related Ozone Fluxe across the tropopause. J. of Atmos. Chemistry, v.28, p. 29-44, 1997.

48. Berntsen Т.К. and I.S.A. Isaksen A global three-dimensional chemical transport model for the troposphere: 1, Model description and CO and ozone resultes, J. Geophys. Res., 102, 21239-21280, 1997.

49. Boville B.A. Middle atmosphere version of CCM2 (MACCM2): Annual cycle and interannual variability, J. Geophys. Res. 100, 9017-9039, 1995

50. Brewer A.W. Dutsch H.U. Distribution vertical de l'ozone atmospherique. -Annal. Geoph., 1960, v. 16,N2, p. 196.

51. Browell E.V. et al., Tropopause fold structure determined from airborne lidar and in situ measurements, J. Geoph.Res., 92, 2112-2120, 1987.

52. Bush A.B.G. and W.R.Peltier, Tropopause fold and synoptic-scale baroclinic wave live cycles, J.Atmos. Sci., 51,1581-1604,1994.

53. Chandra S., Varotsos c., Flynn L.E. The mid-latitude total ozone trends in the northern hemisphere. // Geophys. Res. Lett. 1996, Y.23, N5, P. 555-558

54. Chen P. et al., Isentropic mass exchange between the tropics and extratropics in the stratosphere,J.Atmos.Sci.,51,3006-3018,1994.

55. Danielsen and Mohnen. Project Dustorm Report: Ozone transport, in situ measurements, and meteorological analyses of tropopause folding. J.Geophys. Res., 101, 1429-1434, 1977.

56. Darryn W.Waugh. Seasonal variation of isentropic out of the tropical stratosphere, J.Geophis. Res., 1996, v.101, N D2, p. 4007-4023.

57. Davis D.D. , J. Crawford, G. Chen et al. Assesment of ozone photochemistry in the western North Pacific as inferred from PEM-West A observations during the fall 1991. J. Geoph. Res., v.101, NO Dl, P. 2111 -2134, 1996.

58. Dewan E.M. Turbulent vertical transport due to thin intermittent mixing layers in the stratosphere and other stable fluids, Science, 211,1041-1042,1981.

59. Dickinson R.E., Analytic model for zonal winds in the tropics,I-II, Mon. Weather Rev., 99, 501-523, 1971.

60. Dickinson R.E., On the excitation and propagation of zonal winds in an atmosphere with Newtonian cooling, J. Atmos.Sci.,25,269-279, 1968.

61. Diitsch H.U. Two years of regular ozone soundings over Boulder. Colorado, NCAR, Tech Notss, 1966, 441 p.

62. Diitsch H.U., Ziillig W., Zihg Ch. Regular ozone observation at Thalwil, Switzerland and at Boulder, Colorado. Laboratorium fur Atmospharenphysik ETH, Zurich, Switzerland Report ZAPETH-1. Januaiy 1970. 279 p.

63. Ebel A. et al. Stratosphere-troposphere exchange and its impact on the structure of the lower stratosphere.// J. Geomag. Geoelectr. 1996, 48, 135-144.1.>R

64. Ebel A., et al. Assesment of cross-tropopause aii mass flux estimats based on mesoscale numerical simulations. Proc. of the first spars general assembly (Melbourne, Australia, 2-6 Dec. 1996), v. 2, pp. 374-377, 1997.

65. Ebel A. et al. Simulation of ozone intrusion caused by a tropopause fold and cutoff low. Atmos. Environment, 25A, 2131-2144, 1991.

66. Edouard S., B. Legras, F. Lefevre, R. Eymard, The effect of small-scale inhomogeneities on ozone depletion in the Arctic, Nature, 384,444-447,1996

67. Elbern et al. A climatology of tropopause folds by global analyses. Theor. and Appl. Climat., 59,181-200,1998.

68. Eliassen A., Slow thermally or frictionally controlled meridional circulation in circular vortex, Astrophys. Norvegica, 5(2), 19-60,1951.

69. Eisele H., Scheel H.E., Sladkovic R., Trickl T. High-Resolution Lidar Measurements of Stratocphere-Troposphere Exchange. J. Atm. Sci., v.56, pp.319330, 1999.

70. Fabian P. A theoretical investigation of tropospheric ozone and stratosphere-troposphere exchange processes // Pure and Appl. Geoph. 1973. v. 106-108, N 57, p.1044-1053

71. Fabian P., Pruchniewicz P.G. // Proceeding of the Joint Symposium on Atmospheric Ozone, Dresden, 9-17 August, 1976. v.3. P.279-299.

72. Feister U, Warmbt W, Long-team measurements surface ozone in German D.R., // J. Atm. Chem., N5, p. 1-22,1987.

73. Fukao Sh., Manabu D. Yamanaka, Naoki Ao, et al. Seasonal variability of vertical eddy diffusivity in the middle atmosphere- J. Geoph. Res., v.99, NO.D9, p. 1897318987,1994.

74. Gettelman A„ Appenzeller C., Holton J.R.,Rosenlof K.H. The global exchange of ozone between the stratosphere and the troposphere.(Proc. of the general assembly(Melbourne, Australia, 206 dec. 1996), p.359-362.

75. Gettelman A. Sobel A.H. Direct diagnoses of stratosphere-troposphere exchange. J. of Atm. Sci., vol. 57, No 1, 2000, p. 3-16.

76. Gidel L.T. and M.A. Shapiro. General circulation model estimates of the net vertical flux of ozone in the lower stratosphere and the implications for the troposheric ozone budget. // J. Geophys. Res., 1980, 85,4049-4058.

77. Grewe and Dameris. Calculating the global mass exchange between stratosphere and troposphere. Annales Geophysicae, 14,431-442,1996.

78. Grose W.L., J.E. Nealy, R.E.Turner, W.T Blackshear, Modeling the transport of chemically active constituents in the stratosphere, in Transport Processes in the Middle Atmosphere, pp. 229-250, Reidel, Dordrecht, Holland,1987.

79. Gruzdev A.N.,Bezverkhny Y.A. Estimation of possible trends in ozone flux across the tropopause. // Proc. of the First SPARC General Assembly(Melburne, Astralia, 2-6 december 1996), v.2, pp. 378-381, 1987.)

80. Hansen G., T. Svenoe, M. Chipperfield, A.Dahlback et al. Evidence of substantial ozone depletion in winter 1996/97 over northern Norway, Geophys. Res. Lett., 24, 799-802, 1997

81. Harald J.B., D. A. Jaffe, J.A. Herring et al. High-Latitude Springtime Photochemistry. Part I: NOx, PAN, and ozone relationships.// J. of Atm. Chem. 1997, V. 27, p. 127-153.

82. Haver P. V. and Dirk De Muer, Matthias Beekmann and Christelle Mancier. Climatology of tropopause folds at midlatitudes. Gephys. res. let., vol.23, N9, p. 1033-1036, may 1,1996.

83. Held I. M. On the height of the tropopause and the static stability of the troposphere, J. Atmos. Sci., 39, 412-417,1982.

84. Hering W.S. Ozone observation over North America. Air Force Cambridge Research Laboraties, 1964, vol. 1, 512 p.

85. Hering W.S., Borden T.R. Ozone observation over North America. Air Force Cambridge Research Laboraties, 1965, vol. 3, 288 p.

86. Hering W.S., Borden T.R. Ozone observation over North America. Air Force Cambridge Research Laboraties, 1967, vol. 4, 365 p.

87. Hess S.L. Some new mean, meridional cross-sectio is through the atmosphere. J. Met., v.5, p.293-300, 1948.

88. Hoerling et al., A global analysis of stratospheric-tropospheric exchange during northern witer. Mon. Weather Rev., 121,162-172,1993.

89. Hoerling M.T., Т.К. Schaack, A.J. Lenzen. Global objective tropopause analysis. -Mon. Wea. Rev., 119, 1816-1831, 1991.

90. Holton J., P.H.Haynes, M.E. Mclntyre et. al. Stratosphere-Troposphere exchange. Reviews of Geophysics, 33, 4, november 1995, p. 403-439.

91. Hoskins , Draghici I., Davies H. C. et al., On the use and significance of isentropic potential vorticity maps, Q.J.R. Meteorol. Soc., 111,877-946,1985.

92. Houweling S., F. Dentener, J. Lelieveld The impact of non-methane hydrocarbon compound on tropospheric photochemistry, J. Geo )hys. Res., 103, 10673-10696, 1998.

93. Mclntyre M.E. and Palmer, The "surf zone"in the stratosphere, J.Atmos. Terr. Phys., 46,825-849,1984.

94. Mclntyre M.E. On the role of wave propagation and wave breaking in atmosphere-ocean dynamics, in Theoretical and Appl. Mechanics 1992, edited by SS.RBodner et al., pp.281-304, Elsevier Sci. Publishers В. V., Amsterdam, New York, 1993.

95. Juckes M.N. and M.E.McIntyre, A high resolution, one-layer model of breaking planetary waves in the stratosphere, Nature, 328, 590-596,1987.

96. Keyser D. and Shapiro M.A., A review of the structure and dynamics of upper level frontal zones, Mon. Weather Rev.,118,1914-1921,1986.

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

98. Kritz M. et al., Air mass origins and troposphere-to-stratosphere exchange associated with midlatitude cyclogenesis and tropopause folding inferred from Be measurements, J.Geophys. Res., 96 17405-17414,1991

99. Isaksen I.S.A. Is the oxidising capacity of the atmosphere changing? // in The changing Atnosphere 1988, F. Rowland, I.S.A. Isaksen,(ed.), Dahlem Workshop Reports, p. 141-158, J.Wiley and Sons, Chichester.

100. Laurila Т. Observational study of transport and photochemical formation of ozone over northern Europe. J. Geoph. Res. V. 104, NO D21, P 26235-26243, 1999.

101. Lamarque J.-F., P.G. Hess. Cross- tropopause mass exchange and potential vorticity budget in a simulated tropopause folding. J.Atmos. Sci., 51, 22462269, 1994.

102. Levy H. II, P.S.Kasibhatla, W.J. Moxim et al., The global impact of human activity on tropospheric ozone, Geophys. Res. Lett., 24, 791-794, 1997.

103. Lindzen R.S., The Eady problem for a basic state with zero PV gradient but P=0, J. Atmos. Sci.,51,3221-3226,1994.

104. Logan J. Trends in vertical distribution of ozone: An anallysis of ozonesonde data // Journal of Geoph. Res., 1994, v.99, N D12, p. 25553-25585.

105. London J. . Long-Term observed ozone trend in the free troposphere and lower strastosphere. // NASA Conference Publication 3266, Proceedings of the Quadrennial Ozone Symposium 1992 held in Charlottesvill, Virginia, USA, June 4-136,p 181.

106. Mahlman J.D.et al., Transport of trace constituents in the stratosphere, in Dynamics of the Middle Atmosphere, edited by J.R.Holton and T.Matsuno, pp 387-416, 1984.

107. Mahlman J.D., Levy H.B. and Moxim W.J. Three-dimensional traser structure and behavior as simulated in two ozone precursor experiments. // J. Atmos. Sci., 1980,37, 665-685.

108. Muller J.F., Brasseur G. IMAGES: A three-dimensional chemical transport model of the global troposphere.// J. Geoph. Res., 1995, v.100, NO. D8, pp 16445-1649

109. Murphy and Fahey, 1994, An estimate of the flux of stratospheric reactive nitrogen and ozone into the troposphere. J. Geophys. Res., 99, 5325-5332, 1994.

110. Newell R.E. Transfer through the tropopause and within the stratosphere. -Quart. J. Roy. Soc., 1963, v. 89, N 380, p. 167-204.

111. Norton W.A. Breaking Rossby waves in a model stratosphere diagnosed by a vortex-following coordinate system and a technique for advecting material contours, J. Atm. Sci, 51,654-673,1994.

112. Oltmans S.J. et al. Summer and spring ozone profiles over the north Atlantic from ozonesonde measurements// J. of Geoph. Res. V. 101, NO D22, 1996, p.29179-29200.

113. Oltmans S.J., Levy H. Trends of ozone in the troposphere. Geophysical Research Letters,Volume 25, Number 2, January 15, 1998, p 139-142.

114. Observations d'Ozone. Institut Royal Meteorologique de Belgique, 1965-1992.

115. Ozone data for the world. Canada. 1960-1992.

116. Penkett S.A. Increased tropospheric ozone. //Nature, 1988,332, N6161, p.204-205.

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

118. Plumb R.A., Zonally symmetric Hough modes and meridional circulations in the middle atmosphere, J. Atm. Sci.,39,983-991, 1982.

119. Plumb R.A. and J.D. Mahlman, The zonally averaged transport characteristics of the GFDL general circulation transport model, J. Atmos. Sci., 44, 298-327, 1987.

120. Polvani L.M. et al., On the subtropical edge of the stratospheric surf zone, J.Atm. Sci.,52,1288-1309,1995.

121. Price and Vaughan . On the potential for stratosphrer-troposphere exchange in cut-off low systems, Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 119, 343-365, 1993.

122. Philippe Van Haver and Dirk De Muer, Matthias Beekmann and Christelle Mancier. Climatology of tropopause folds at midlatitudes. .Gephys. res. let., vol.23, N9, p. 1033-1036, may 1, 1996.

123. Randel W.J. et al., Stratospheric transport from the tropics to the middle latitudes by planetary wave mixing, Nature, 365, 533-535,1993.

124. Ramanathan K.R., Kulkarni R.N. Mean meridional distribution of ozone in different seasons calculated from Umkehr observations and probable vertical transports mechanism. Quart. J. Roy. Met. Soc., 1960, v.86, N 368, p. 144-155.

125. Ramaswamy et al., Radiative forcing of climat from halocarbon-induced global stratospheric ozone loss, Nature 1992, 355, 810-812

126. Reiter E.R., Graser M.E., Mahlman J.D. The role of the tropopause in stratospheric-tropospheric exchange processes. Pure and Appl. Geophys., 1969, v.75, IV, p. 185-218.

127. Rosenlof and Holton, Estimates of the stratospheric residual circulation using the downward control principle, J Geophys. Res., 1993, 98, 10465-10479.

128. Rosenlof K.H. The seasonal cycle of the residuel mean meridional circulation in the stratosphere J Geophys. Res., 1995 100, 5173 -5191.

129. Roelofs G. and Lelieveld J. Distribution and budget of Оз in the troposphere calculated with a chemistry general circulation model.// J. Geoph. Res., 1995, v. 100, NO. D10, pp 20983-20998.

130. Roelofs G.-J., J. Lelieveld, Model study of the influence of cross-tropopause O3 transpotr on tropospheric O3 levels, Tellus, 49B, 38-55, 1997.

131. Rotunno R.et al., An analysis of frontogenesis in numerical simulations of baroclinic waves, J.Atmos. Sci., 51, 3373-3398,1994.

132. Siegmund P.C., P.F.J, van Velthoven, H. Kelder. Cross-tropopause transport in the extratropical northern winter hemisphere, diagnosed from high-resolution ECMWF data. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 122, 1921-1941, 1996.

133. Sillman S., Logan J.A. Wofsy S.C. The sensitivity of ozone to nitrogen oxides and hydrocarbons in regional ozone episode// J/ Geoph. Res. 1990, v.95, ND2, P. 1837-1851.

134. Scientific Assessment of Ozone Depletion, Report N25, WMO, 1991.

135. Solomon S. Portmann R. Garsia R. et al. Ozone depletion at mid-latitude: coupling of volcanic aerosoles and temperature variability to antropogenic chlorine. Geoph. Res. Let., 1998, V. 25, N11, P. 1871-1874

136. Spaete P., D.R.Johnson, Т.К. Schaack. Stratospheric-tropospheric mass exchange during the Presidents'Day storm. Mon. Wea. Rev., 122, 424-439, 1994.

137. Steinbrecht W., Claude H., Kohler U. et al. Correlations between tropopause height and total ozone: Implications for long-ter n changes. J. Geoph. Res.D. 1998, V.103, N15, P.19183-19192.

138. Thompson D.W., J.M. Wallace. Annular Modes in the Extratropical Circulation. Part 2. Trends. J. of climate. 2000, V.13, P.l 018-1035.

139. Toumi, R., S. Bekki, and K.S. Law, Indirect influence of ozone depletion on climate forcing by clouds, Nature, 372, 348-351, 1994.

140. Trepte C.R. and M.H.Hitchman, Tropical stratospheric circulation deduced from satellite aerosol data, Nature, 355, 626-628,1992.

141. Tsutsumi Y., Igarashi Y., Zaizen Y. et al. Case studies of tropospheric ozone events observed at the summit of Mount Fuji// J. Geoph. Res. D. -1998,103,N14,p. 16935-16951.

142. Tuovinen J.-P., K. Barrett, H. Styve. Resistances to ozone deposition to a flare fen in the northern aapa mire zone. // J. Geoph. Res. D., 1998, v.103, 14, p.16953-16966.

143. Vaughan et al., Transport into the troposphere in tropopause fold. Quart. J.Roy. Meteorol. Soc., 120, 1085-1103; 1994.

144. Viezee et al. 1983, Stratospheric ozone in the lower troposphere-II. Assesssment of downward flux and ground-level impact. Atmos. Environment, 17,1979-1993.

145. WMO, Scientific assessment of ozone depletion: 1994, WMO 37, Geneva, Switzerland, 1995.

146. World Meteorological Organization. Global Ozone Research and Monitoring Project Report No. 44. Scientific Assessment of Ozone Depletion: 1998.

147. Wang Y.H., J.A. Logan, D.J. Jacob, Global simulation of tropospheric O3 -NOx-hydrocarbon chemistry: 2, Model evaluation, J.Geophys. Res., 103, 1071310726,1998

148. Wei, M.Y., A new formulation of the exchange of mass and trace constituents between the stratosphere and troposphere. J. Atmos. Sci., v.44, N 20, 30793086,1987.

149. Wirth H. Diabatic heating in an axisymmetric cut-off cyclone and related stratospheric-tropospheric exchange. Quart. J. Roy. Meteorol. Soc., 121, 127147,1995.

150. Wirth. H., J. Egger. Diagnosing extratropical synoptic-scale stratosphere-troposphere exchange: A case study. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 125, 635-655, 1999.

151. Wu M.-F. Geller Marvin A. A study of global ozone transport and the role of planetary waves using satellite data. J/ Geophys. Res. 1987, D 92, N3, 30813091.