СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ....................................................... 4
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА................................ 11
1.1 Сезонный ход общего содержания озона........................ 25
1.2 Вертикальное распределение озона............................ 29
1.3 Возможные причины образования аномалий озона................ 35
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............................... 42
2.1 Характеристика исходного материала.......................... 42
2.2 Методы анализа исходной информации.......................... 47
2.2.1 Разложение временных рядов на составляющие по признаку временного масштаба............................................. 51
2.2.2 Классификация полей ОСО................................... 56
2.2.3 Выявление сопряженности метеорологических полей........... 59
2.4 Спектры..................................................... 61
3 МОНИТОРИНГ ОБЩЕГО СОДЕРЖАНИЯ ОЗОНА............................ 64
3.1 Характеристика составляющих временных рядов ОСО............. 64
3.2 Классификация полей ОСО..................................... 79
3.2.1 Суммарный озон............................................ 79
3.2.2 Тренд..................................................... 81
3.2.3 Аномалии.................................................. 83
3.2.4 Сезонный ход...................................... 84
3.3 Классификация данных спутниковых наблюдений за ОСО.. 87
3.4 Спектральный анализ аномальной составляющей ОСО..... 94
4 ОСЛАБЛЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ В
АТМОСФЕРЕ............................................... 102
4.1 Оценки медико-биологического последствий повышения
ультрафиолетовой радиации............................... 116
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................. 122
ЛИТЕРАТУРА..................................;........... 125
ПРИЛОЖЕНИЕ А............................................ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ Б............................................ 148
ПРИЛОЖЕНИЕ В............................................ 149
ПРИЛОЖЕНИЕ Г............................................ 151
15
ность аномалии достигала 27 марта, когда сразу на трёх станциях (Оленёк, Тикси и о.Котельный) были зарегистрированы аномалии с дефицитом около 40%. В отдельные периоды аномалии распространялись также на северные районы Урала и европейской территории России. Аномалий существовали до конца недели мая[92].
Результаты многочисленных наблюдений и расчетов [48] свидетельствуют о сильных связях межгодовых вариаций аномалий содержания озона и зональной циркуляцией стратосферы средних и высоких широт в зимневесенние сезоны обоих полушарий, то есть в периоды, когда тренды содержания озона проявляются наиболее ярко. Именно в эти сезоны стационарные планетарные волны могут, как считают авторы, проникать из тропосферы в стратосферу оказывая сильное воздействие, как на зональный поток в стратосфере, так и на вихревой перенос озона и изоляцию полярного вихря в Антарктике и Арктике. Ослабление волновой активности в атмосфере может приводить к ускорению среднего зонального потока в высоких широтах, усилению изоляции полярного вихря и ослаблению вихревого обмена озоном в средних и высоких широтах на межгодовых и десятилетних временных масштабах.
Анализ вариаций содержания озона показал, что наблюдаемые аномалии его тесно связаны с межгодовыми изменениями стратосферной циркуляции в 1979-1991гг. Эти связи вместе с обнаруженными ранее в [49, 50] резкими переходами стратосферной циркуляции к новому режиму летом 1980 г. могут означать, что первопричиной наблюдаемых трендов содержания озона могут быть долгопериодные изменения волновой активности атмосферы, связанные с десятилетними вариациями во взаимодействии системы океан-атмосфера.
Глобальная меридиональная циркуляция атмосферы, как следует из [46], существенно воздействует на формирование трендов спада содержания озона на различных высотах. Влияние атмосферной циркуляции в значительной мере определяет усиление трендов с широтой. Мезомасштабные процес-
16
сы перемешивания между полярными и средними широтами обуславливают перенос обедненного озоном воздуха из стратосферы в верхнюю тропосферу, что, безусловно, влияет на атмосферные процессы в средних широтах. Наряду с этим доминирующее воздействие на разрушение озона оказывают гетерогенные химические реакции на частицах полярных стратосферных облаков. Эти облака образуются в полярной стратосфере южного полушария зимой (в июне-июле) в условиях низких температур на высотах 15-22 км и существуют на высотах 10-18 км в августе-сентябре, а после потепления полярной стратосферы исчезают [43].
6 октября 1993г. на станции южный полюс озонозондовые измерения зарегистрировали ОСО 90 е.Д., а наземные спектрометрические - 80 е.Д., что почти на 20 е.Д. ниже рекордно низкого уровня 1992г. Необычно низкие температуры способствовали образованию большого количества полярных стратосферных облаков и расширили область исчезновения озона между 16 и 17 км до 13,5 км вниз и 19 км вверх [141].
Впервые процессы разрушения озонового слоя во взаимодействии со стратосферными облаками рассматривались в моделях формирования озонной дыры над Антарктидой. Согласно этой схеме, нашедшей широкое распространение, запертые внутри циркумполярного вихря антарктические массы воздуха сильно выхолаживаются [57]. При достижении стратосферных температур ниже -70 °С образуются полярные стратосферные облака. При низких температурах на поверхности ледяных кристаллов разрываются связи молекул - резервуара Clo-N02 с высвобождением хлора, который затем активно включается в процессы каталитического разрушения озона. Схема может быть представлена так:
Циркуляция атмосферы => Аномально низкие температуры => Полярные стратосферные облака => Аномально низкое содержание озона Правда, в этой схеме возникла неожиданная трудность. Встал вопрос, может ли цикл реакций с участием Clo и С1 работать в реальных условиях "дыры"? Оценки показали, что при реальных очень низких концентрациях кислорода
- Київ+380960830922