Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Вулканогенные факторы разрушения стратосферного озона

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Вулканогенные факторы разрушения стратосферного озона"

На правах рукописи

Ь!'

Савельева Екатерина Сергеевна

ВУЛКАНОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ РАЗРУШЕНИЯ СТРАТОСФЕРНОГО ОЗОНА

Специальность 25.00.29 — Физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005558174

Томск-2014

005558174

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН

Научный руководитель: член-корреспондент РАН, доктор физико-

математических наук, профессор Зуев Владимир Владимирович

Официальные оппоненты: Кашкин Валентин Борисович, доктор

технических наук, профессор, Институт инженерной физики и радиоэлектроники СФУ

Боровко Ирина Владимировна, кандидат физико-математических наук, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, м.н.с.

Ведущая организация: Национальный исследовательский Томский

государственный университет

Защита состоится 5 декабря 2014 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 003.029.01 в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, http://www.iao.ru/ru/theses

Автореферат разослан 17 октября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

В.В. Веретенников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

' Актуальность работы. Озоновый слой является одной из основ поддержания жизни на Земле, защищая биосферу от губительного действия ультрафиолетового (УФ) излучения на длинах волн короче 315 нм. У растений УФ-В радиация (X ~ 28СИ-315 нм) вызывает депрессию фотосинтеза вплоть до разрушения фотосинтетического аппарата. В океане коротковолновое УФ излучение губительно воздействует на фитопланктон и макрофиты. Для человека действие УФ-В излучения может иметь негативные последствия, вызывая развитие карциномы, катаракты, а также изменения в иммунной системе. Таким образом, исследование механизмов разрушения озоносферы является актуальной проблемой.

Наблюдаемые с начала 70-х гг. XX в. процессы деструкции стратосферного озона обычно трактуют с позиции фреоновой концепции разрушения озонового слоя. Вследствие химической инертности в тропосфере фреоны имеют время жизни сотни лет. Попадая в стратосферу, под действием УФ радиации длин волн X < 240 нм они разлагаются с высвобождением атомов хлора, активно разрушающих озон. В 70-х гг. выбросы техногенных фреонов превысили экологический порог. Однако в этот же период активизировались серийные возмущения стратосферы вулканогенным аэрозолем.

Принято считать, что основную роль в длительной депрессии озона играет долгоживущий сернокислотный аэрозоль, в больших количествах образующийся в стратосфере при вулканических выбросах диоксида серы 802. Но для сернокислотного аэрозоля характерны крайне низкие значения константы взаимодействия с озоном (в условиях стратосферы а < 10~8), не позволяющие связать с ним наблюдаемые в течение 1,5-2 лет после вулканических извержений аномальные истощения озона. Достаточно высокую константу взаимодействия с озоном имеет вулканический пепел (1,2-10"'), наличие которого в стратосфере провоцирует истощение озона в начальный период после извержения. Но время жизни вулканического пепла в стратосфере ограничено быстрым осаждением и составляет не более полугода. Помимо пролонгированной депрессии озоносферы, после крупных вулканических извержений наблюдается аномальный разогрев тропической стратосферы, сохраняющийся в течение 1,5-2 лет, который не может быть обусловлен присутствием сернокислотного аэрозоля. Таким образом, актуальной задачей становится поиск нового типа вулканогенного аэрозоля, который имеет высокую константу взаимодействия с озоном, способность эффективно поглощать коротковолновую солнечную радиацию и длительное время жизни в стратосфере.

Не менее важной проблемой является изучение механизмов разрушения стратосферного озона в полярных регионах в весенний период, тем более что именно факт регистрации антарктической озоновой дыры стал основным аргументом фреоновой концепции разрушения озоносферы. До сих пор слабо

изучены причины разительного отличия в поведении весенних озоновых аномалий в северной и южной полярных областях. В начале 80-х гг. XX в. произошло стремительное понижение значений общего содержания озона (ОСО) в Антарктиде, в то время как межгодовой ход весенних значений ОСО в Арктике существенно не менялся в течение всего периода наблюдений (с 1973 г.).

Существенное, более чем на порядок, увеличение площади антарктической озоновой дыры, в первую очередь, может быть обусловлено тем, что географически внутри этой площади расположен вулкан Эребус, активность которого усилилась именно в эти годы, а в состав вулканогенных выбросов входят компоненты, играющие важную роль в каталитических циклах разрушения стратосферного озона. Следовательно, актуальной задачей является изучение механизмов попадания в стратосферу выбросов вулкана Эребус.

Цели и задачи исследования. Основная цель работы — выявить причины формирования длительных вулканогенных озоновых и температурных аномалий в стратосфере и оценить роль вулкана Эребус в усилении антарктической озоновой дыры. Основные задачи:

1. Обосновать существование долгоживущего вулканогенного аэрозоля сложного состава и изучить механизмы формирования вулканогенной сажи в эруптивной колонне.

2. Исследовать взаимосвязь озоновых и температурных аномалий, наблюдаемых в тропической стратосфере после извержения вулкана Пинатубо в июне 1991 г., с присутствием в выбросах вулканогенной сажи.

3. Изучить роль сажи, содержащейся в выброшенных в верхнюю тропосферу газопепловых облаках вулкана Эйяфьятлайёкудль в апреле-мае 2010 г., в конвективном подъеме легких фракций облаков в стратосферу и формировании температурных аномалий на высотах тропопаузы.

4. Проанализировать условия формирования весенних озоновых аномалий в Арктике и Антарктике.

5. Изучить возможности попадания газовых выбросов антарктического вулкана Эребус на стратосферные высоты в области формирования озоновой дыры.

6. Оценить количество стратосферного хлороводорода HCl, необходимого для формирования антарктической озоновой дыры, и сопоставить со среднегодовым выбросом HCl вулкана Эребус.

Исходные данные и методы исследования. В работе использовались общедоступные спутниковые данные по основным параметрам полярных озоновых аномалий Центра космических полетов им. Годдарда (Goddard Space Flight Center NASA), глобальные шар-зондовые данные вертикальных

профилей температуры Университета Вайоминга (University of Wyoming, College of Enineering), шар-зондовые данные вертикальных профилей озона WOUDC (World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre), данные реанализа полей озона за 1979-2008 гг. TEMIS (Tropospheric Emission Monitoring Internet Service), данные о вулканических извержениях, представленные на сайте Global Volcanism Program Смитсоновского института (Smithsonian Institution), метеоданные NOAA для расчета траекторий перемещения воздушных масс по модели NOAA HYSPLIT (Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model). При решении поставленных задач использовались методы численного анализа, в частности корреляционный анализ. Обработка данных и анализ временных рядов проводились в среде Origin.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Причиной долговременных температурных и озоновых стратосферных аномалий после извержений плинианского типа является выброс в стратосферу наноразмерной вулканогенной сажи, формирующейся в эруптивной колонне при термическом разложении синтезированного метана.

2. Основным механизмом разрушения тропопаузы и проникновения вулканогенных аэрозолей в нижнюю стратосферу, при потолке вулканического выброса ниже тропопаузы, является радиационный разогрев и конвективный подъем нанодисперсной сажи над разогретой верхней кромкой газопепловой тучи.

3. При активной дегазации вулкана Эребус циклональный подъем воздушных масс внутри циркумполярного вихря обеспечивает транспорт вулканогенных газов в высотный диапазон формирования озоновой дыры в стратосфере от 14 до 22 км.

4. Основным фактором значительного увеличения масштабов антарктической озоновой дыры в начале 80-х гг. XX в. стала аномально высокая активность вулкана Эребус.

Научная новизна работы:

1. Впервые рассмотрен механизм образования нанодисперсной сажи в эруптивной колонне при вулканическом извержении плинианского типа.

2. Показана определяющая роль вулканогенной сажи в формировании озоновых и температурных аномалий, наблюдающихся в стратосфере в течение 1,5-2 лет после крупных вулканических извержений.

3. Предложен механизм перемещения вулканогенных аэрозолей в нижнюю стратосферу при извержениях с максимальной высотой выброса в верхнюю тропосферу, основанный на конвективном подъеме вулканогенной сажи, сопровождающимся разрушением тропопаузы.

4. Показан механизм выноса газовых выбросов вулкана Эребус в антарктическую стратосферу в зимне-весенний период в область формирования озоновой дыры.

5. Показано, что аномально высокая активность вулкана Эребус в начале 80-х гг. XX в. скачкообразно перевела антарктическую озоновую аномалию из одного стационарного состояния в другое, характеризующееся значительным увеличением, как площади озоновой дыры, так и ее глубины.

Научная и практическая значимость. Результаты работы расширяют представления о причинах формирования продолжительных стратосферных озоновых и температурных аномалий после крупных вулканических извержений плинианского типа, а также о роли вулкана Эребус в формировании антарктической озоновой дыры и могут быть использованы при моделировании глобальных и региональных климатических изменений.

Достоверность результатов диссертационной работы определяется статистической обеспеченностью исследуемых временных рядов данных космических и аэрологических наблюдений, использованием апробированных статистических методов обработки данных и аттестованной модели транспорта воздушных масс HYSPLIT.

Личный вклад автора. Тема и основная задача диссертационной работы сформулированы членом-корреспондентом РАН, д.ф.-м.н., профессором В.В. Зуевым. Автором проведен анализ литературных источников, осуществлен поиск и проведена математическая обработка данных спутниковых и шар-зондовых наблюдений, выполнены основные расчеты. Анализ полученных результатов осуществлялся совместно с профессором В.В. Зуевым и к.ф.-м.н. Н.Е. Зуевой.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международных и всероссийских научных конференциях: XIX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов - 2012" (Москва, 9-13 апреля 2012 г.), XVI Международная школа-конференция молодых ученых "Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы" (Звенигород, 28 мая - 1 июня 2012 г.), Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды "ENVIROMIS - 2012" (Иркутск, 24 июня - 1 июля 2012 г.), Международная конференция, посвященная памяти академика A.M. Обухова "Турбулентность, динамика атмосферы и климата" (Москва, 13-16 мая 2013 г.), X Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу (Томск, 14-17 октября 2013 г.). Всего сделано 5 докладов, из них 4 устных.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей в "изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в сборнике трудов научной конференции и 3 тезиса докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографического списка. Работа изложена на 112

страницах, включает 9 таблиц, 36 рисунков и список библиографических источников из 163 наименования.

Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, члену-корреспонденту РАН, д.ф.-м.н., профессору В.В. Зуеву за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах работы над диссертацией, за привитый автору интерес к научной деятельности, а также к.ф.-м.н. Н.Е. Зуевой - соавтору статей, лежащих в основе диссертации.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цели и задачи исследования, сформулированы основные защищаемые положения, определена научная новизна и научная и практическая значимость работы.

В первой главе диссертации представлена общая характеристика озоносферы и вулканогенного аэрозоля. В разделе 1.1 рассмотрена химия стратосферного озона, в том числе роль гетерогенной химии в формировании полярных озоновых , аномалий. В разделе 1.2 охарактеризовано пространственное распределение озона в стратосфере. Раздел 1.3 посвящен рассмотрению вулканогенного аэрозоля. Охарактеризованы вулканические извержения плинианского типа. Приведен список извержений вулканов, продукты которых зарегистрированы в стратосфере, за период 1857-2011 гг.

Влияние крупных вулканических извержений на озоносферу детально исследовал член-корр. РАН, д.ф.-м.н., проф. В.В. Зуев [1-4]. Наиболее сильное влияние на стратосферный озон оказывают извержения вулканов тропических широт с VEI > 4 (Volcanic Explosivity Index определяется объемом и высотой выброшенного продукта по 8-баллыюй шкале). Вулканогенный аэрозоль разносится зональными ветрами по тропическому поясу и постепенно стягивается меридиональной циркуляцией в полярные зоны. На вулканогенном аэрозоле стратосферный озон разрушается в ходе гетерогенных реакций.

Вулканогенными аэрозолями в стратосфере принято считать довольно быстро оседающий пепел и замещающий его долгоживущий сернокислотный аэрозоль. Пепел представляет собой твердые частицы размерами от 1 мкм до 2 мм. Сернокислотный аэрозоль, формирующийся в стратосфере в результате окисления и обводнения диоксида серы S02, представляет собой микрокапли 75%-го водного раствора серной кислоты диаметром от 0,1 до 1 мкм.

Высокое содержание в вулканическом пепле оксида алюминия А1203 (18,29%) определяет его значимую роль в вулканогенной депрессии стратосферного озона за счет высокой константы взаимодействия озона с А1203 на поверхности пепельных частиц (1,2-КГ4 [5]), а высокий коэффициент "серости" пепла определяет его эффективную роль в радиационном нагреве стратосферы. Таким образом, в течение первого

полугодия после извержения вулкана и озоновые, и температурные аномалии в тропической стратосфере обусловлены присутствием вулканического пепла. В дальнейшем довольно тяжелые пепельные частицы высыпаются из стратосферы. Следовательно, сохраняющиеся в течение 1,5-2 лет после извержения температурные и озоновые аномалии в стратосфере не могут быть связаны с наличием пепельного аэрозоля. Для сернокислотного аэрозоля характерны крайне низкие значения коэффициента взаимодействия с озоном (< 1СГ8 [6]), не позволяющие объяснить аномальные истощения стратосферного озона после крупных вулканических извержений. Специфика температурных аномалий, регистрируемых в тропической стратосфере после крупных вулканических извержений, заключается в том, что дневные температуры систематически превышают ночные, что говорит о поглощении вулканогенным аэрозолем коротковолновой солнечной радиации. Сернокислотный аэрозоль имеет несколько полос поглощения в ИК диапазоне спектра, что позволяет ему разогревать стратосферу, перехватывая восходящую длинноволновую тепловую радиацию Земли, но в этом случае не должно наблюдаться существенной разницы между дневными и ночными температурами.

Однако, и озоновые, и температурные аномалии в стратосфере хорошо объясняются наличием в составе вулканогенного аэрозоля нанодисперсной сажи. В стратосфере ее время жизни может достигать 4-х лет. Сажа обладает высокой константой взаимодействия с озоном ~ 2-10-3 [7]. В то же время, максимальное приближение ее частиц по спектральным характеристикам к абсолютно черному телу, позволяет им эффективно разогревать стратосферу.

В разделе 1.4 рассмотрен механизм образования сажи в эруптивной колонне извержения и представлена общая характеристика вулканогенной сажи в стратосфере. Нанодисперсный сажевый аэрозоль образуется при вулканических извержениях плинианского типа при термическом разложении метана в нижней части эруптивной колонны. Синтез метана в эруптивной колонне происходит при гидрировании угарного газа в процессе Фишера-Тропша (при температуре 250-350 °С на поверхности минералов, содержащих железо или другие металлы VIII группы):

СО + ЗН2 -» СН4 + Н20. (1)

Синтезированный метан вовлекается турбулентными потоками в центральную часть эруптивной колонны, где в ее нижней части имеются все условия, необходимые для формирования "термической" сажи: высокая температура (~ 1200-1500 °С), недостаток кислорода и наличие множества раскаленных частиц пепла в качестве нагретых поверхностей:

СН4 —► С + 2Н2. (2)

В эруптивной колонне мольная доля углекислого газа составляет около 12,5%, а мольная доля метана ~ 0,005%. При извержении вулкана Пинатубо в

стратосферу было выброшено ~ 50 Мт С02. При условии полного термического разложения метана масса выброшенной в стратосферу сажи составила ~ 7,3 кт.

Вторая глава диссертации посвящена анализу озоновых и температурных аномалий при вулканогенных возмущениях стратосферы. В разделе 2.1 рассматриваются стратосферные озоновые и температурные аномалии, наблюдаемые после извержения вулкана Пинатубо. Извержение вулкана Пинатубо 15 июня 1991 г. привело к одному из самых мощных аэрозольных возмущений стратосферы с начала XX в. Высота эруптивной колонны по разным оценкам составляла от 30 до 40 км, а объем выброшенного материала ~ 5,5 км3.

Для детального рассмотрения озоновых и температурных аномалий, наблюдаемых в тропической стратосфере после извержения вулкана Пинатубо, была выбрана гавайская станция Hilo (19,7° с.ш., 155,1° з.д.). Для выявления аномалий (отрицательных - для озона, положительных - для температуры), превышающих климатическую норму на 2а, были изучены все вертикальные озоновые и температурные профили за период 1991—94 гг. Полученные высотные диапазоны аномалий сопоставлены с линиями осаждения вулканогенного аэрозоля (рис. 1). Для расчета скоростей седиментации аэрозолей с момента выброса продукта на высоту 35 км после извержения вулкана Пинатубо использовалась формула [8]:

2-Jñrpg.

2RT

(s + n)p КП

М -г- (3)

Кп +0,619

0,3 ЮКп

1 + -

Кп2 +1,152Кп +0,785

где г - радиус частиц, р - плотность частиц, g - ускорение свободного падения, Л - универсальная газовая постоянная, Т - температура на заданной высоте, М- молярная масса воздуха и Р — давление на заданной высоте, Кп -число Кнудсена:

Кп = —^ = —¡=-, (4)

г -у/2 жс{2гР

Здесь Хт — средняя длина свободного пробега молекул воздуха, к -постоянная Больцмана и г/ - эффективный диаметр молекул воздуха. Линии 1—4 характеризуют скорости гравитационного осаждения частиц пепла, линии 5-7 - сернокислотного аэрозоля и линии 8-18 - частиц сажи с радиусами 400, 250, 200, 150, 125, 75, 60, 50, 40, 25 и 15 нм соответственно. Высотные диапазоны температурных и озоновых аномалий не всегда совпадают друг с другом (рис. 1). Депрессия озона вулканогенным аэрозолем в стратосфере приводит к ее похолоданию, которое может компенсировать радиационный нагрев стратосферы тем же аэрозолем.

• Температурные аномалии

—i---1-■-1-1-1-1-1-1-1-■-1-•

07/1991 01/1992 07/1992 01/1993 07/1993 01/1994 07/1994 г.

Рис. 1. Высотные диапазоны температурных и озоновых аномалий, наблюдавшихся после извержения вулкана Пинатубо в стратосфере над станцией Hilo, и траектории снижения частиц пепла (штриховые линии), сернокислотного аэрозоля (пунктирные линии) и сажи (непрерывные линии) разных размеров и плотности

Линии 1—4, характеризующие скорость осаждения пепла, охватывают температурные и озоновые аномалии, наблюдавшиеся в течение полугода после извержения, затем пепел практически полностью выпадает из стратосферы (рис. 1). Наиболее крупные температурные аномалии в диапазоне

17—34 км в августе 1991 г. обусловлены пепельным аэрозолем. Озоновые аномалии, вызванные наличием пепельного аэрозоля, находились в основном в высотном диапазоне 17-25 км. Траектории осаждения сернокислотного аэрозоля (линии 5-7) накладываются на температурные аномалии первой половины 1992 г.

Озоновые аномалии, наблюдаемые в первой половине 1992 г. в диапазоне

18—27 км, скорее всего, связаны с наличием на этих высотах сажевого аэрозоля размером 250-400 нм (линии 8-9). Наиболее продолжительная аномалия озона на высотах 18,5-25,5 км во второй половине 1992 г. совпадает с осаждением сажи радиусом 125-250 нм (линии 9-12). Наконец, только присутствием в вулканическом выбросе сажевых частиц радиусом < 100 нм (линии 13-18) можно объяснить многочисленные температурные и озоновые аномалии, наблюдавшиеся в средней стратосфере на высотах более 25 км на протяжении почти 3-х лет после извержения вулкана Пинатубо.

В разделе 2.2 рассматриваются температурные аномалии, наблюдаемые после ряда извержений вулкана Эйяфьятлайёкудль (Исландия). Первая серия

10

извержений произошла 14-17 апреля с максимальной высотой выброса ~ 9,3 км. В мае взрывы наблюдались 5-6 и 12-18 с максимальной высотой выбросов ~ 7 км. Проводимые в этот период лидарные наблюдения фиксировали аэрозольные слои на высотах, превышающих высоту вулканического выброса. В частности, 23 и 24 апреля над Томском были зарегистрированы аэрозольные слои на высоте 10 км, а 20 и 23 апреля над Гармиш-Партенкирхеном (Германия) в стратосфере, на высотах до 14,5 км. Подобные события объясняются конвективным подъемом отдельных частей эруптивной тучи, протекающим с разрушением тропопаузы, усилением стратосферно-тропосферного обмена и проникновением вулканогенных аэрозолей в стратосферу.

При вулканических извержениях плинианского типа первоначальная температура на вершине эруптивной колонны составляет ~ 100-200 °С. Из-за низкого давления окружающего воздуха в верхней тропосфере или стратосфере образовавшаяся эруптивная туча быстро расширяется, адиабатически охлаждаясь до отрицательных температур, значительно более низких, чем температура окружающего воздуха. После резкого охлаждения происходит постепенное выравнивание температур эруптивной тучи и окружающего воздуха и перенос образовавшегося вулканического облака ветровыми потоками на значительные расстояния. При наличии в составе вулканического облака наноразмерного сажевого аэрозоля, возникают условия для радиационного нагрева облака. В результате происходит конвективный подъем легких фракций вулканогенных аэрозолей, в первую очередь, наноразмерной сажи, из тропосферы на стратосферные высоты, где их время жизни значительно увеличивается.

Для детального анализа температурных аномалий была выбрана траектория прохождения вулканических облаков на высоте 10-11 км после извержения вулкана Эйяфьятлайёкудль 14 мая 2010 г., полученная с использованием модели МОАА nYSPL.IT на 2 недели (рис. 2 а; звездочкой обозначена начальная точка).

ЫОАА HYSPl.IT МООЕ1.

Рогаагс! Цвейгу БШПтз а10000 ЦТС 14 Мау 10 С РАБ Мо1сого1од1са1 Оа!а

а

-36 н

-42-

О

о

я -48 Н о.

Г р>

-54-

-60

-66-

Расстояние, тыс. км 8 12

16

20

Рис. 2. Траектория прохождения вулканических облаков на высоте 10-11 км после извержения вулкана Эйяфьятлайекудль 14 мая 2010 г. (а). Температура на уровне тропопаузы до (светлые кружки), после (темные кружки) и во время (ромбы) прохождения вулканического облака (б), цифрами обозначены тренды изменений температур на уровне тропопаузы до (1), после (2) и во время (3) прохождения облака

На траектории точками отмечены метеостанции, температурные данные которых представлены на сайте Университета Вайоминга, а треугольниками — временные периоды длительностью в 1 сутки. На рис. 2 б приведены значения температур на высоте тропопаузы (от 9,5 до 12,7 км в зависимости от региона) над метеостанциями по траектории переноса вулканического облака для трех дат в среднем: за 2 суток до прохождения вулканического облака, во время его прохождения и через 2 суток после прохождения вулканического облака над регионом. На всех станциях в момент прохождения вулканического облака наблюдался значительный рост температур, в среднем на 12 °С, на высоте тропопаузы, приводящий к ее разрушению на период до 2 суток. На рис. 2 б показаны тренды изменения температур вдоль рассматриваемой траектории.

В области тропопаузы до и после прохождения вулканического облака изменения температур характеризуются практически нулевым трендом. Отрицательный тренд температур на даты прохождения вулканического облака над метеостанциями указывает на уменьшение степени его радиационного нагрева вследствие постепенной седиментации вулканогенной сажи. С использованием модели ЫОАА НУБРЫТ были получены траектории перемещения вулканических облаков после основных извержений вулкана Эйяфьятлайекудль в 2010 г. Воздушные массы, проходящие над вулканом на высоте 10-11 км 15 апреля и 13-14 мая, прошли в районе Штутгарта (Германия; 48,8° с.ш., 9,2° в.д.) 16 апреля, 19 мая и 20 июня. Анализ температурных профилей по данным шар-зондовых измерений для Штутгарта, представленных на сайте Университета Вайоминга, показал отсутствие тропопаузы на эти даты (рис. 3 а). Спустя около 4 суток после

прохождения вулканических облаков в нижней стратосфере, 19 апреля, 23 и 24 июня, на расположенной в относительной близости от Штутгарта станции БсЬашпБЬпс! (Германия; 47,9° с.ш., 1,9° в.д.) был зарегистрирован аномальный рост приземных концентраций озона, что является свидетельством усиления стратосферно-тропосферного обмена в результате разрушения тропопаузы (рис. 3 б).

а б

Рис. 3. Профили температур над Штутгартом в апреле, мае и июне (а). Временной ход среднесуточных значений ПКО на станции БсЬашг^апс! в 2010 г. в сравнении с многолетним средним (серая линия), рассчитанным за период 1990-2010 гт. по данным \VDCGG (эллипсами выделены аномальные значения ПКО, превышающие многолетнее среднее на 2а) (б)

В тех случаях, когда высота вулканического выброса не превышает высоты тропопаузы, попадание вулканического пепла в стратосферу затруднено и наблюдаемые стратосферные потепления можно объяснить только наличием в газопепловых облаках сажевого аэрозоля. При наличии в вулканических облаках нанодисперсной сажи происходит их разогрев, стимулирующий конвекцию. Конвективные потоки приводят к нагреву атмосферы в районе тропопаузы вплоть до ее разрушения, усиливая процессы стратосферно-тропосферного обмена, осуществляя подъем легких фракций вулканогенного аэрозоля, в нижнюю стратосферу, где он регистрируется в результате лидарных наблюдений.

В разделе 2.3 показана связь периодов долговременной деструкции озоносферы с вулканогенными возмущениями стратосферы. Представлен временной ход ОСО тропических широт и внетропических широт Северного полушария, в сопоставлении со стратосферной аэрозольной оптической толщей и вулканическими извержениями плинианского типа. Крупные извержения тропических вулканов, как правило, приводят к глобальной депрессии озоносферы. Извержения вулканов средних широт в основном проявляются в переделах соответствующего полушария, а извержения вулканов высоких широт приводят к разрушению стратосферного озона полярной области и проявляются не более 1 года. Долговременные понижения ОСО чаще всего инициируются сериями вулканических

извержений. Наиболее сильные всплески в ходе аэрозольной оптической толщи наблюдались после извержений вулканов Эль-Чичон (март-апрель 1982 г.) и Пинатубо (июнь 1991 г.), вызвавшие наиболее продолжительные понижения ОСО во всех широтных поясах.

Третья глава диссертации посвящена рассмотрению специфики формирования арктической и антарктической озоновых аномалий, а также роли вулкана Эребус в усилении последней. Антарктическая озоновая дыра формируется ежегодно в весенний период, охватывает большую площадь (> 20 млн. км2) и существует в течение нескольких месяцев. Арктические озоновые аномалии - крайне редкое явление, они имеют небольшую площадь (<10 млн. км2), непродолжительны по времени существования (1-3 недели), смещены относительно полюса и дрейфуют в течение своего времени жизни.

Масштабы и глубина озоновой аномалии зависят от силы и устойчивости циркумполярного вихря, формирующегося в стратосфере над зимним полюсом. Вихрь играет двойную роль в ее образовании. Во-первых, границы вихря создают барьер, блокируя меридиональный перенос стратосферного озона из тропических и средних широт. Во-вторых, внутри вихря в стратосфере при понижении температуры ниже -78 °С формируются устойчивые аэрозольные образования - полярные стратосферные облака (ПСО). На поверхности ПСО протекают гетерогенные реакции, в которых хлор переходит из своих резервуаров (HCl и C10N02) в активные формы (С12 и СЮ) и, с появлением солнечного излучения, запускается хлорный цикл разрушения озона.

В разделе 3.1 рассматриваются основные различия формирования озоновых аномалий в Арктике и Антарктике. Океаническая поверхность, окружающая Антарктиду, существенно усиливает зимний градиент температур у полярного фронта, в отличие от материкового окружения в Арктике. В результате образующийся южный циркумполярный вихрь значительно устойчивее северного: он превышает его более чем в 2,5 раза по скорости, в 1,7 раза по площади и в 1,5 раза по времени существования. На рис. 4 приведен внутригодовой ход скорости циркумполярного вихря на широте ±60°, минимальных температур и площади ПСО на уровне 50 мбар (~ 21 км) и ОСО для пояса широт ±(90-60°) над Арктикой и Антарктикой (по данным GSFC NASA и ТЕМ IS).

В Антарктике вследствие высокой устойчивости вихря ПСО регулярно сохраняются весной, когда при появлении в полярной стратосфере солнечной радиации запускается фотодиссоциация С12. В результате в весенний период происходит активное разрушение стратосферного озона. В Арктике стратосфера не выхолаживается так сильно, как над Антарктидой, поэтому арктическое ПСО - это редкое явление, особенно весной. На рис. 4 в видно, что при 34-летнем усреднении годового хода площади ПСО над Арктикой оно проявляется только в зимний период. В результате в усредненном ходе ОСО над Арктикой на рис. 4 г весной проявляется максимум ОСО, обусловленный усилением меридионального транспорта стратосферного озона из области его

О s

и

PI

I

о о

60 45 30 15 0

-60 -70 -80 -40 . 26 i

5 18 <10

i 2 400 340 280 220

-90-60° ю.ш.

-- 90-60° с.ш.

""" 4 ч - -Г i . 1 ^ -

\ч ✓ / / / / / / /

lie о - : У

/ ✓ \

■ s у ч ч ч ч Г—-"; 1

1 . .

Лето Осень

Зима

Иссна

Рис. 4. Средний внутригодовой ход скорости циркумполярного вихря (о), минимальных температур (б) и площади ПСО (в) на уровне 50 мбар за 1979-2012 гг., а также средний внутригодовой ход ОСО (г) над Антарктидой и Арктикой за 1979-2008 гг.

генерации в тропиках в зимне-весенний период. Хотя и эпизодически, озоновые

аномалии регистрировались в Северном полушарии в феврале-марте 1986, 1993, 1995, 1997, 2000, 2005 и 2011 гг. Самые крупные из них наблюдались в 1997 и 2011 гг., когда ОСО в центральной части аномалии сохранялось ниже 240 е.Д. в течение около 3 недель и эпизодически понижалось до 220 е.Д.

Охарактеризованы основные версии формирования антарктической озоновой дыры: фреоновая концепция, аэродинамическая модель (д.т.н. В.Б. Кашкин, д.ф.-м.н. Р.Г. Хлебопрос), а также влияние изменений температуры поверхности океана (д.ф.-м.н. Е.А. Жадин), солнечных протонных вспышек (к.ф.-м.н. A.A. Криволуцкий) и флюидных потоков рифтовых зон (д.г.-м.н. B.JI. Сывороткин) на формирование озоновой дыры.

Раздел 3.2 посвящен рассмотрению механизма подъема газовых выбросов вулкана Эребус в стратосферу. В Антарктиде находится постояннодействующий вулкан Эребус (77,5° ю.ш., 167,2° в.д.; высота - 3794 м.), входящий в список самых активных вулканов на Земле. По характеру активности Эребус относится к вулканам стромболианского типа. В его главном кратере находится лавовое озеро, не застывающее из-за непрерывных конвективных процессов подъема и перемешивания магмы, которая циркулирует от камеры, расположенной глубоко в вулкане. Рядом с лавовым озером, в главном кратере находится жерло активной дегазации (пепловое жерло), из которого периодически выбрасывается столб вулканических газов. Эребус - один из немногих вулканов, представляющий собой "систему открытого жерла" ("open-vent system"), объясняющую устойчивость и разнообразие активности вулкана: частую смену между пассивной и активной дегазацией и взрывными извержениями. Для лавового озера характерна пассивная дегазация, в свою очередь активная дегазация наблюдается из пеплового жерла. Минимальная начальная скорость дегазации у пеплового жерла составляет ~ 200 м/с [9].

Высоту газовой струи, выбрасываемой в процессе активной дегазации Эребуса, можно рассчитать с использованием формулы Мортона [10]:

где Ср - теплоемкость материала извержения, R0 - плотность материала извержения, v — скорость > извержения, т — продолжительность периода извержения, d — диаметр жерла вулкана, Т - температура материала извержения, Та - температура окружающего воздуха. Согласно литературным данным [9, 11], для извержения вулкана Эребус можно выбрать следующие значения этих параметров: Ср = 1000 Дж/(кг-К), R0 = 5 кг/м3, v = 200 м/с, г = 40 с, 15 м, Т= 1323 К и Та = 233 К. В этом случае высота газовой струи составит 3,1 км, а с учетом высоты жерла активной дегазации 3,5 км, высота газового выброса над уровнем моря достигнет Н = 6,6 км.

Дальнейший подъем вулканических газовых выбросов в антарктическую стратосферу, прежде всего, обусловлен восходящим движением воздушных масс в высоких циклонах. Над самим материком в нижней атмосфере, как правило, формируется антициклон, но на периферии у береговой зоны преобладают циклональные образования. Из-за несимметричности Антарктиды относительно полюса, циклоны, перемещаясь вдоль побережья, проникают вглубь акваторий морей Уэдделла, Росса, где на острове Росса расположен вулкан Эребус, и Беллинсгаузена. Здесь в результате окклюзии циклоны становятся высокими. В зимний период эти циклонические образования смыкаются со стратосферным циклоном, циркумполярным вихрем, в результате чего формируется циклональный подъем воздушных масс из верхней тропосферы в нижнюю стратосферу до высот около 20 км. Подтверждением по'дъема продуктов извержения вулкана Эребус на стратосферные высоты является факт регистрации аэрозольных частиц KCl, идентифицированных как выбросы Эребуса, во время самолетных измерений на высоте 8 км в октябре 1989 г. на всем маршруте в диапазоне 77-89° ю.ш. и 165° в.д [12].

Анализ движения воздушных масс за период 2005-11 гг., проведенный с помощью модели NOAA HYSPLIT (с опцией remap MSL to AGL) для координат вулкана Эребус с высоты выброса 6,6 км, показал, что в среднем за год доля вулканогенных газов, достигающих стратосферных высот, составляет 41,5%. Воздушные массы, как правило, поднимаются на высоты более 18 км в течение нескольких недель. На рис. 5 приведена характерная траектория подъема воздушных масс в циркумполярном вихре в зимний период 2006 г. в сопоставлении с озоновой дырой, наблюдавшейся в сентябре 2006 г. по данным TEMIS. На рис. 5 видно, что в результате вихревого подъема происходит интенсивное горизонтальное и вертикальное перемешивание воздушных масс внутри циркумполярного вихря. В периоды максимальной активизации высоких циклонов подъем воздушных масс может происходить непосредственно от жерла вулкана Эребус, с захватом продуктов

(5)

Рис. 5. Траектория подъема воздушных масс над Антарктидой в горизонтальной и вертикальной проекции с началом от координат вулкана Эребус, рассчитанная с помощью траекторной модели ШЛА НУБРЫТ от 23 июня 2006 г., в сопоставлении с озоновой дырой сентября 2006 г. (затемненная область)

его пассивной дегазации. В случае ослабления циклона или замещения его гребнями высокого

давления воздушные массы оседают и выносятся за пределы Антарктиды.

Раздел 3.3 посвящен описанию активности вулкана Эребус.

Весной над Антарктидой одновременно с сильным понижением стратосферного озона наблюдается рост концентрации монооксида хлора СЮ. По максимальным значениям концентрации СЮ в стратосфере над станцией McMurdo в сентябре 1992 г. с учетом площади озоновой дыры рассчитана масса хлороводорода HCl, необходимого для ее образования. Масса HCl составила 9,3 кт.

Наиболее вероятным источником такого количества HCl в Антарктиде является вулкан Эребус. В его газовых выбросах преобладают водяной пар, углекислый газ, диоксид серы и хлороводород с массовыми долями 0,37, 0,56, 0,03 и 0,02 соответственно. Выбросы S02 и Н20 способствуют образованию сернокислотного аэрозоля, играющего роль ядер конденсации частиц ПСО в условиях низких температур внутри циркумполярного вихря. В свою очередь, выбросы HCl адсорбируются на ПСО, где в результате гетерогенной реакции с хлорнитратом C10N02 высвобождается С12. Измерения газовых выбросов вулкана Эребус довольно регулярно проводятся для S02, но эпизодически для HCl. Поскольку в среднем за 19802006 гг. масса выбросов S02 составляла ~ 76 т/сут. [13], то с учетом соотношения массовых долей получим среднюю массу выбросов HCl за тот же период ~ 51 т/сут. Таким образом, в среднем Эребус выбрасывает около 18,7 кт/год HCl. Полученная величина довольно близка к оценке среднегодового выброса HCl 15,5 кт/год, приведенной в работе [14].

Согласно приведенным выше расчетам по траекторной модели HYSPLIT в среднем за год доля вулканогенных газов, достигающих

NOAA HYSPLIT MODEL Forward trajectory starting at 0200 UTC 23 Jun OS GDAS Meteorological Data

Ш о <M Ш " С ■

сЛ о w> h» г-

"га

«

У э о ф h i" V "Ч; v

о < 20000 16500 13000 3500

а> QJ 5

24-06 «Jt 07 OK 1)7 15'417 2Г07 240? ()5д№ 2 OK |Ч ТЯч 26 OS

стратосферных высот, составляет 41,5%, т.е. ~ 7,8 кт НС1 попадает в нижнюю стратосферу, накапливаясь и перемешиваясь внутри циркумполярного вихря. Полученное значение лишь немногим уступает сделанной выше оценке количества НС1, необходимого для образования озоновой дыры в масштабах сентября 1992 г. (9,3 кт). Следовательно, ежегодные выбросы НС1 вулкана Эребус, достигающие стратосферных высот, обеспечивают эффективное протекание реакций разрушения озона и сохранение современных масштабов озоновой дыры над Антарктидой.

Аномальное усиление активности вулкана Эребус в начале 80-х гг. XX в. стало ключевым фактором значительного увеличения антарктической озоновой аномалии. На рис. 6 показан ход средних за сентябрь-октябрь значений площади озоновой дыры за 1979-2013 гг. (по данным GSFC NASA) и средних за октябрь значений ОСО антарктической станции Amundsen-Scott (по данным CMDL NOAA). Видно, что на первом этапе наблюдений 1979-81 гг. площадь озоновой дыры была небольшой (< 1 км2), а изменения характеризовались незначимым слабоположительным трендом. Однако за 1981-89 гг. произошло резкое увеличение площади озоновой дыры. Этому, прежде всего, способствовало значительное обогащение антарктической стратосферы вулканогенными газами S02 и НС1 в начале 80-х гг. в результате существенно возросшей активности вулкана Эребус. Так в 1983 г. дегазация S02 и НС1 достигала 231 и 167 т/сут. соответственно [14], более чем в три раза превышая средний уровень современных выбросов. При стабилизации активности вулкана, хотя по-прежнему достаточно высокой, начиная с 1990 г. и по настоящее время, межгодовые изменения площади озоновой дыры над Антарктидой характеризуются практически нулевым трендом. Таким образом, чрезмерно высокая активность Эребуса в начале 1980-х гг. фактически перевела антарктическую озоновую аномалию из одного стационарного состояния, при отсутствии или слабом воздействии вулканогенного фактора, в другое, при сохраняющемся значительном уровне вулканогенных выбросов. Эти два кардинально различных стационарных уровня наглядно проявляются и в тенденциях более длинного ряда

2013 г.

Рис. 6. Временной ход средних за сентябрь-октябрь значений площади антарктической озоновой дыры (а) и средних за октябрь значений ОСО над станцией Amundsen-Scott (Южный полюс) (б) и их линейные тренды

наблюдений среднемесячных значений ОСО в октябре на станции Amundsen-Scott, расположенной на Южном полюсе (рис. 6 б). Очевидно, что активизация вулкана Эребус стала причиной не только значительного увеличения площади озоновой дыры, но и ее глубины.

Проведенные оценки количества ежегодно поступающего в антарктическую стратосферу вулканогенного НС1 при активной дегазации Эребуса показывают, что его вполне достаточно для формирования озоновой дыры современных масштабов. Возвращение антарктической озоновой дыры в состояние, соответствующее тому, которое регистрировалось на первом этапе наблюдений, возможно только при резком снижении или полном прекращении активности вулкана Эребус.

Заключение. В работе показано, что озоновые и температурные аномалии, регистрируемые в тропической стратосфере в течение 1,5-2 лет после крупных вулканических извержений плинианского типа, объясняются наличием в составе вулканогенного аэрозоля нанодисперсной сажи. Для сажевого аэрозоля характерна высокая эффективность поглощения солнечной и тепловой радиации, способность активно разрушать озон в ходе гетерогенных реакций и длительное время жизни в стратосфере (вплоть до 4-х лет).

Наличие стабильного циркумполярного вихря над Антарктидой в зимне-весенний период практически всегда обеспечивает формирование озоновой дыры, но ее масштабы определяются, главным образом, активностью вулкана Эребус.

Основные выводы:

1. Мощные извержения вулканов плинианского типа экваториального пояса вызывают глобальную длительную депрессию озоносферы и долговременные потепления тропической стратосферы, которые не могут быть связаны с присутствием в аэрозольных слоях вулканогенного сернокислотного аэрозоля, вследствие крайне низких значений константы взаимодействия с озоном и отсутствия полос поглощения в коротковолновой области спектра.

2. При вулканических извержениях плинианского типа в нижней части эруптивной колонны создаются все необходимые условия для синтеза метана в процессе Фишера-Тропша и его термического разложения с образованием нанодисперсного сажевого аэрозоля.

3. Основным фактором формирования долговременных стратосферных озоновых и температурных аномалий после крупных вулканических извержений является наличие в составе вулканогенного аэрозоля нанодисперсной сажи, обладающей способностью активно разрушать озон в ходе гетерогенных реакций, высокой эффективностью поглощения солнечной и тепловой радиации и длительным временем жизни в стратосфере.

4. При высоте вулканических выбросов, не превышающих высоту тропопаузы, присутствие вулканогенной сажи в эруптивной туче способствует радиационному разогреву ее верхней кромки и усилению конвективных потоков, увлекающих нанодисперсный сажевый аэрозоль вверх, который разогревает тропопаузу вплоть до ее разрушения и попадает в нижнюю стратосферу.

5. В среднем сезонном ходе ОСО проявляются весенний минимум в Антарктике и максимум в Арктике. Формирование стратосферных озоновых аномалий обусловлено скоростью и устойчивостью циркумполярного вихря, обеспечивающего условия образования полярных стратосферных облаков. В начале весны южный циркумполярный вихрь ускоряется, создавая условия для развития озоновой дыры, в то время как северный начинает разрушаться, в результате чего полярные стратосферные облака над Арктикой в весенний период не формируются.

6. Масштабы и глубина весенней озоновой аномалии над Антарктидой определяются преимущественно активностью вулкана Эребус, являющегося источником HCl. Циклональный подъем воздушных масс внутри циркумполярного вихря обеспечивает транспорт выбрасываемых вулканом Эребус в процессе активной дегазации вулканогенных газов с высоты ~ 6,6 км в стратосферу в высотный диапазон формирования озоновой дыры 14 -5- 22 км, где они размазываются в границах циркумполярного вихря и способны оставаться и накапливаться в течение длительного времени.

7. Аномально высокая активность вулкана Эребус в начале 80-х гг. XX в. обусловила скачкообразный переход антарктической озоновой депрессии из одного стационарного состояния в другое, характеризующееся значительным увеличением ее масштабов. Уменьшение антарктической озоновой дыры возможно только при резком снижении или полном прекращении активности вулкана Эребус.

Список цитируемой литературы

1. Зуев, В.В. Вулканы и озоновый слой / В.В. Зуев // НАУКА из первых рук. - 2010. - Т. 34, № 4. - С. 68-75.

2. Зуев, В.В. Тропические вулканы и климат Арктики / В.В. Зуев // Наука в России. - 2013. - Т. 197, № 5. - С. 33-40.

3. Зуев, В.В. Вулканогенные возмущения стратосферы - главный регулятор долговременного поведения озоносферы в период с 1979 по 2008 г. / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // Опт. атм. и океана. - 2011. - Т. 24, № 1. -С. 30-34.

4. Зуев, В.В. Анализ вулканогенных возмущений субарктической озоносферы на основе данных космического мониторинга / В.В. Зуев,

С.JI. Бондаренко, Н.Е. Зуева // Исследование Земли из космоса. — 2010. — № 6. - С. 22-29.

5. Michel, А.Е. Reactive uptake of ozone on mineral oxides and mineral dusts / A.E. Michel, C.R. Usher, V.H. Grassian // Atmos. Environ. - 2003. - V. 37, N23.-P. 3201-3211.

6. Harker, A.B. Heterogeneous ozone decomposition on sulfuric acid surfaces at stratospheric temperatures / A.B. Harker, W.W. Ho // Atmos. Environ. -1979. - V. 13, N 7. - P. 1005-1010.

7. Bekki, S. On the possible role of aircraft-generated soot in the middle latitude ozone depletion / S. Bekki // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102, N D9. - P. 10,751-10,758.

8. Грязин, В.И. Вертикальный перенос стратосферных аэрозолей в поле ветра: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.14 / Грязин Виктор Иванович. - Екатеринбург, 2011. - 24 с.

9. Тазиев, Г. На вулканах / Г. Тазиев / Перевод с фр. - М.: Мир, 1987. - 264 с.

10. Glaze, L.S. Sensitivity of buoyant plume heights to ambient atmospheric conditions: Implications for volcanic eruption columns / L.S. Glaze, S.M. Baloga// J. Geophys. Res.- 1996,-V. 101.ND1.-P. 1529-1540.

11. Jones, K.R. Infrasonic tracking of large bubble bursts and ash venting at Erebus Volcano, Antarctica / K.R. Jones, J.B. Johnson, R.C. Aster, P.R. Kyle, W.C. Mcintosh // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. - V. 177, N 3. - P. 661-672.

12. Chuan, R.L. Dispersal of volcano-derived particles from Mount Erebus in the Antarctic atmosphere / R.L. Chuan // Volcanological and Environmental Studies of Mount Erebus, Antarctica. - Washington, D.C.: AGU, 1994. - P. 97-102.

13. Савельева, E.C. Роль вулканогенного фактора в усилении весенней озоновой аномалии над Антарктидой / Е.С. Савельева, В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // Химия в интересах устойчивого развития. - 2012. - Т. 20, № 6. -С. 739-744.

14. Zreda-Gostynska, G. Chlorine, fluorine, and sulfur emissions from Mount Erebus, Antarctica and estimated contributions to the Antarctic atmosphere / G. Zreda-Gostynska, P.R. Kyle, D.L. Finnegan И Geophys. Res. Lett. - 1993. -V. 20,N 18.-P. 1959-1962.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК:

1. Савельева, Е.С. Роль вулканогенного фактора в усилении весенней озоновой аномалии над Антарктидой / Е.С. Савельева, В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // Химия в интересах устойчивого развития, - 2012. - Т. 20, № 6. -С. 739-744.

2. Зуев, В.В. Вулканогенный фактор усиления стратосферно-тропосферного обмена / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, Е.С. Савельева // Оптика атмосферы и океана. - 2013. - Т. 26, № 12. - С. 1068-1072.

3. Зуев, В.В. О роли вулканогенного разогрева тропической стратосферы в формировании очагов тепла в арктических регионах / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, Е.С. Савельева, А.П. Шелехов, Е.А. Шелехова // Оптика атмосферы и океана. - 2014. - Т. 27, № 1. - С. 69-74.

4. Зуев, В.В. Вулканогенный нанодисперсный углеродный аэрозоль в стратосфере / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, П.К. Куценогий, Е.С. Савельева // Химия в интересах устойчивого развития. - 2014. - Т. 22, № 1. - С. 83-88.

5. Зуев, В.В. Специфика формирования антарктической и арктической озоновых аномалий / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, Е.С. Савельева // Оптика атмосферы и океана. - 2014. - Т. 27, № 5. - С. 407-412.

6. Зуев, В.В. Температурные и озоновые аномалии как индикаторы вулканогенной сажи в стратосфере / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, Е.С. Савельева // Оптика атмосферы и океана. - 2014. - Т. 27, № 8. - С. 698-704.

7. Савельева, Е.С. Вулкан Эребус - ключевой фактор усиления антарктической озоновой дыры / Е.С. Савельева, В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // Химия в интересах устойчивого развития. - 2014. - Т. 22, № 5. - С. 541-547.

Публикации в других научных изданиях:

8. Савельева, Е.С. Влияние вулканических выбросов на разрушение озонового слоя в весенний период над Антарктидой / Е.С. Савельева, В.В. Зуев // Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты: труды XVI Международной школы-конференции молодых ученых. - М.: ИФА им. A.M. Обухова РАН, 2012. - С. 169-172.

9. Зуев, В.В. О роли вулканических облаков в усилении стратосферно-тропосферного обмена / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева, Е.С. Савельева // Международная конференция, посвященная памяти академика A.M. Обухова, "Турбулентность, динамика атмосферы и климата": сборник тезисов докладов. - М.: ГЕОС, 2013. - С. 112-113.

10. Савельева, Е.С. Основные различия в формировании озоновых аномалий в Арктике и Антарктике / Е.С. Савельева, В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // X Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу: тезисы российской конференции. - Томск: Аграф-Пресс, 2013. - С. 124-126.

Печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 42.

Тираж отпечатан в типографии ИОА СО РАН. 634055, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1. Тел. 49-10-93.