Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа :

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

Бесплатное скачивание авторефератов
СКИДКА НА ДОСТАВКУ РАБОТ!
ВНИМАНИЕ АКЦИЯ! ДОСТАВКА ОТДЕЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ ДИССЕРТАЦИЙ!
Авторские отчисления 70%
Снижение цен на доставку работ 2002-2008 годов

 

ПОСЛЕДНИЕ ОТЗЫВЫ

Порядочные люди. Приятно работать. Хороший сайт.
Спасибо Сергей! Файлы получил. Отличная работа!!! Все быстро как всегда. Мне нравиться с Вами работать!!! Скоро снова буду обращаться.
Отличный сервис mydisser.com. Тут работают честные люди, быстро отвечают, и в случае ошибки, как это случилось со мной, возвращают деньги. В общем все четко и предельно просто. Если еще буду заказывать работы, то только на mydisser.com.
Мне рекомендовали этот сайт, теперь я также советую этот ресурс! Заказывала работу из каталога сайта, доставка осуществилась действительно оперативно, кроме того, ночью, менее чем через час после оплаты! Благодарю за честный профессионализм!
Здравствуйте! Благодарю за качественную и оперативную работу! Особенно поразило, что доставка работ из каталога сайта осуществляется даже в выходные дни. Рекомендую этот ресурс!



  • Название:
  • Озон в атмосфере над горными районами Северного Кавказа
  • Кол-во страниц:
  • 1
  • ВУЗ:
  • МГИУ
  • Год защиты:
  • 2010
  • Краткое описание:
  • Введение 4 Глава 1 Факторы, определяющие режим озона в горных районах

    1.1 Процессы, влияющие на содержание озона в атмосфере

    10

    1.2 Характерные особенности временной изменчивости приземного озона в горных районах. 11

    1.2.1 Характерные особенности горных районов 11

    1.2.2 Суточная динамика приземной концентрации озона

    на высокогорье. 12

    1.2.3 Сезонные вариации приземного озона 12

    1.2.4 Влияние горно-долинной циркуляции на

    изменчивость приземной концентрации озон 13

    1.2.5 Квазипериодическис вариации и тренды приземного озона 13

    1.2.6 Особенности расположения Кисловодской высокогорной научной станции 14

    1.3 Вертикальный обмен воздуха 14

    1.3.1 Особенности воздухообмена между ППС и свободной тропосферой в горных районах. 14

    1.3.2 Воздухообмен между стратосферой и тропосферой 21

    1.4 Горизонтальная адвекция озона и его предшественников 24

    1.5 Фотохимия озона в горных районах 29

    1.5.1 Фотохимические процессы, определяющие ОСО 29

    1.5.2 Фотохимическое образование и сток приземного озона в умеренно загрязненном воздухе 32

    1.6 Сухое осаждение озона. 35

    1.7 Влияние ВГВ на поле озона в атмосфере. 37

    Глава 2. Изменчивость общего содержания озона в горной местности.

    2.1 Наблюдения ОСО на Высокогорной научной станции ИФА РАН. 42

    2.2 Быстрые вариации ОСО под влиянием орографических возмущений 47

    2.3 Совместные наблюдения ОС озона и ОС NO2 59

    2.4 Долговременные вариации общего содержания озона. 61 2.5. Модельные оценки влияния ОСО на потоки УФ радиации в тропосфере. 62 Заключение к главе 2 67 Глава 3 Концентрация приземного озона на КВНС

    3.1 Топографические и климатические особенности КВНС, аппаратура, методика и режим наблюдений 68

    3.1.1 КВНС ИФА РАН 74

    3.1.2 Приборы, методика и режим измерений. 74

    3.1.3 Качество данных наблюдений ПКО на КВНС (2070м) 75

    3.2 Общая характеристика временной изменчивости приземной концентрации. 78

    3.3 Суточный ход приземной концентрации озона на КВНС 84 3.3.1 Характерный режим и механизмы внутрисуточной

    динамики ПКО 84

    3.3.2 Влияние приземной инверсии на изменчивость ПКО

    на КВНС 89

    3.3.3 Анализ не характерного поведения озона на КВНС

    в августе 1998г 91

    3.3.4 Нерегулярные внутрисуточмые вариации озона 91

    3.4 Сезонные вариации приземного озона. 94

    3.5 Квзипериодические вариации различного масштаба и тренды ПКО на КВНС

    3.5.1 Влияние ВГВ на ПКО 100

    3.5.2 Квазидвухлетние колебания озона 101

    3.5.3 Тренд озона 106 Глава 4 Оценка влияния динамических и фотохимических

    процессов на приземный озон по наблюдениям на двух высотных уровнях. 112

    4.1 Наблюдения в г. Кисловодске. 112

    4.2 Основные особенности временной изменчивости. 116

    4.3 Режим и механизмы внутрисуточных вариаций озона в г.Кисловодске. 117

    4.4 Сезонные вариации озона в г.Кисловодске. 124

    4.5 Оценка взаимовлияния двух пунктов наблюдений

    (2070м и 870м над у.м.) 126

    4.5.1 Два режима суточного хода 127

    4.5.2 Анализ межгодовой изменчивости 130 Заключение к главе 4 134 Заключение 135 Список литературы 137
    Введение



    Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

    Научная новизна.

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

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

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

    Спектральный анализ также выявил 27-дневиыс колебания, колебания синоптического масштаба и квазидвухлетиие вариации.

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

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

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

    Научная и практическая значимость.

    Результаты исследований характеризуют временную изменчивость содержания озона над слоем перемешивания .в континентальном регионе. Эти результаты могут быть

    положены в основу сценариев моделирования изменений газового состава атмосферы под влиянием различных факторов.

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

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

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

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

    Достоверность полученных результатов обеспечивается следующими положениями:

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

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

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

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

    Защищаемые положения.

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

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

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

    4) Особенностыо суточных вариаций приземной концентрации озона на КВНС является наличие полуденного минимума, сдвиг наиболее высоких значений на вечернее или ночное время, малая амплитуда (не превышает 2ppb в зимние месяцы и бррЬ летом), высокая повторяемость и плавные сезонные изменения амплитуды и моментов экстремумов. Основными механизмами, определяющими такое поведение озона являются: обмен воздуха с выше и нижележащими слоями свободной тропосферы, фотохимия в условиях низких концентраций NOX (менее 10-20 ppt) и в последнюю очередь

    фотохимия в умеренно загрязненном, занесенном из планетарного слоя, воздухе. Лишь в 7% дней фотохимическое образование озона приводит к формированию дневного максимума.

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

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

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

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

    Глава 1

    Факторы, определяющие режим озона в горных районах 1.1 Процессы, влияющие на содержание озона в атмосфере.

    Уровень и вариации озона в атмосфере зависят от суперпозиции ряда процессов:

    а) фотохимическое разрушение и образование озона на разных уровнях атмосферы с разными радиационным режимом, степенью и составом загрязнения;

    б) осаждение (сухое и влажное) на поверхностях;

    в) динамические процессы разного масштаба, которые осуществляют горизонтальный перенос (в том числе,

    дальний перенос, воздушных масс с различным содержанием озона и его предшественников) и

    вертикальный обмен между различными слоями атмосферы (в том числе, стратосферно-тропосфсрный обмен и обмен между пограничным слоем (ПС) и свободной тропосферой.

    Динамические процессы, участвующие прямо или косвенно в перераспределении примесей в атмосфере следующие:

    • макромасштабпые динамические процессы (средняя меридиональная и зональная циркуляции),

    • процессы синоптического масштаба (длинные волны, циклоны, фронты, струйные течения),

    • мезомасштабные динамические процессы (местные ветры, горно-долинная циркуляция, облачные скопления, грозовые ячейки), турбулентное перемешивание и конвекция;

    • ВГВ различного происхождения, в частности, орографического.

    Факторы не равнозначны и вклад каждого в бюджет озона на разных уровнях атмосферы зависит от высоты над уровнем моря, геофизических характеристик станции наблюдений, времени года, времени суток, удаленности от источников эмиссий, синоптической ситуации и некоторых метеопараметров.

    ю

    1.2 Характерные особенности временной изменчивости озона в горных

    районах. 1.2.1 Характерные особенности горных районов

    Отличительными чертами высокогорных станций, определяющими особенности режима приземного озона, является то, что, они расположены над планетарным слоем, в условиях удаленных от локальных источников загрязнения, в зоне действия орографических эффектов, усиленного вертикального обмена и в условиях в разной степени развитой горно-долинной циркуляции.

    Характерными особенностями изменчивости ПКО в горных районах, удаленных от антропогенных источников, является более систематический характер и меньшая величина вариаций разного масштаба.

    В условиях отсутствия мощного и сильно переменного фотохимического агента повышается значение других факторов в формировании ноля озона, и появляется возможность со значительно большей надежностью отделить вариации, инициируемые разными факторами.

    Одним из важных и интересных явлений, которые появляется возможность изучать наземными методами на высокогорных станциях, является возмущение состава атмосферы при распространении в тропосфере и стратосфере внутренних гравитационных волн. ВГВ вызываются процессами разного происхождения, но в горных районах они возбуждаются систематически благодаря орографическим возмущениям от «постоянно присутствующих источников» и в условиях существующих обычно преимущественных воздушных потоков.

    В последнее десятилетие благодаря интенсивным наблюдениям и теоретическим исследованиям достигнут значительный успех в изучении ВГВ. Пришло понимание того, что орографические возмущения - не экзотическое явление: 80% суши попадает под определение холмистых и горных районов, а воздействия на среднюю и верхнюю тропосферу и стратосферу систематические и энергетически ощутимые (значимые). Крупный горный массив может трансформировать даже крупномасштабный перенос. Известны примеры воздействия орографии на перераспределение озона: континентальный

    11

    эффект, асимметрия распределения озона над Антарктидой, дефицит ОСО над горными районами, прибрежный эффект.

    1.2.2 Суточная динамика приземной концентрации озона на высокогорье.

    Характерными особенностями суточного хода приземного озона на высокогорных станциях являются: дневной минимум, вечерне-ночной максимум, маленькая (несколько ppbv) амплитуда. Вариации устойчиво повторяющиеся и имеют сезонную зависимость. Механизмы, определяющие такое поведение: фотохимическое разрушение в условиях низких концентраций окислов азота и углеводородов; вертикальный обмен с нижележащими и вышележащими слоями тропосферы (с учетом положительного высотного градиента озона и возможного заноса загрязнения из пограничного слоя), обусловленный развитием горио-долинной циркуляции, а также конвекции и турбулентного перемешивания внутри ПС. Подобный суточный ход наблюдается на удаленных станциях, расположенных выше 1500м: на Кавказе [Еланский, Сеник, 1995], в Альпах [Rciter et al., 1987], па некоторых высокогорных станциях США [Aneja and Li, 1992].

    1.2.3 Сезонные вариации ПКО в горных районах

    Если в загрязненных условиях сезонный ход отражает ход интенсивности фотохимического производства, то в горных удаленных районах, где фотохимия играет второстепенную роль, сезонные вариации определяются сезонными изменениями эффективности обмена со стратосферой и вариациями озона в нижних слоях стратосферы. Максимальной интенсивности фотохимический источник достигает в мае-июне, стратосферио-тропосферный обмен — в феврале-марте [Appenzeller et al., 1996; Berntsen et al., 1997; Houvveling et al., 1998; Crutzen et al., 1999; Lelieveld and Dentener, 2000].

    На удаленных высокогорных внетроиических станциях, действительно, наблюдаются повышенные концентрации озона весной, но на некоторых из них в конце лета концентрации повышаются снова, образуя второй максимум.

    Стратоеферно-тропосферный перенос наиболее активен в средних широтах и, возможно, над континентами, где волны орографического происхождения заметно влияют на динамический режим стратосферы и заметно его усиливают [Holton et al., 1996].

    12

    1.2.4 Влияние ГДЦ на изменчивость приземного озона

    За счет того, что ГДЦ является регулярным внутрисуточным процессом, она проявляется при использовании метода наложения эпох, несмотря на то, что соответствующие ей вариации ПКО могут быть значительно меньшими, чем вариации, обусловленные, например, метеорологическими процессами.

    В условиях интенсивной горно-долинной циркуляции в пункт наблюдений с утра начинается подъем воздуха из нижележащих, обедненных озоном, слоев, но днем туда может быть занесен озон и его предшественники из планетарного слоя. Таким образом , на дневные значения концентрации озона на высокогорных станциях, возможно, оказывается антропогенное воздействие. Ночью стоковый ветер подавляет образование приземной радиационной инверсии и осуществляет адвекцию воздуха из вышележащих слоев, что дает возможность делать оценки о состоянии свободной тропосферы. Можно сказать, ГДЦ определяет суточный режим па высокогорных станциях и среднесуточные значения. Поэтому очень важно учитывать топографические особенности высокогорных станций и интенсивность и характер местной гормо-долипной циркуляции, направление и мощность выноса загрязнений из долин.

    1.2.5 Квазипериодические вариации и тренды.

    Наблюдения в фоновых высокогорных условиях отражают изменения не только местных условий фотохимического образования и стока озона, а содержат информацию о более крупномасштабных процессах. Слабо возмущенное местными антропогенными воздействиями иоле озона позволяет выделить волновые колебания орографического происхождения, квазидвухлетние вариации и тренды.

    Важно заметить, что тренды на высокогорье в меньшей степени зависят от мезомасштабных антропогенных и естественных процессов. Можно надеяться, что ночные значения отражают изменения в поле озона свободной тропосферы на региональном масштабе. Долговременная изменчивость озона скорее всего связана с вариациями крупномасштабной циркуляции атмосферы, определяющей меридиональные и вертикальные потоки и модулирующей динамические процессы меньших масштабов (включая дальний перенос, изменение высоты тропопаузы, динамики ПВФЗ и пр.)

    13

    1.2.6 Особенности расположения Кисловодском высокогорной научной станции

    Особенности станции КВНС заключаются в удачном для фиксации динамических озонорегулирующих факторов геофизическом положении. Средние широты (координаты КВНС 2070m a.s.l.,43.7N,42.7E) наиболее чувствительны к стратосферно-тропосферному обмену. Станция расположена выше среднего положения границы пограничного слоя. Пологий северный склон способствуют умеренному развитию горно-долинной циркуляции, в направлении ее действия ничто не препятствует стоковому потоку, а долинный ветер заносит воздух из сравнительно чистых районов и загрязнения фиксируются только в 7% случаев. Умеренный климат не активизирует фотохимические процессы. Район расположения станция является «Особо охраняемым эколого-курортным регионом Российской Федерации», к югу от КВНС находится заказник. В непосредственной близости отсутствуют источники загрязнений, ближайший город - курортный г. Кисловодск находится в 18км от KBI 1С [Сеник, 2000; Senik and Elansky, 2001 ].

    В некоторых ситуациях Главный Кавказский хребет становится препятствием для продвижения атмосферных фронтов, является источником возникновения воли, наблюдающихся на КВНС в общем содержании и в концентрации озона. Мало возмущенное антропогенным воздействием поле озона в районе станции является удобным полигоном для обнаружения и изучения тонких эффектов ВГВ, влияние дальнего переноса озона и его предшественников, влияние вариаций общего содержания озопа на уровень приземного озона и пр.

    1.3 Вертикальный обмен воздуха

    Перенос примесей между стратосферой и тропосферой, а также их перераспределение по высоте внутри стратосферы и тропосферы происходит под влиянием динамических процессов локального, регионального, синоптического и глобального масштабов.

    В рамках средней меридиональной циркуляции воздух поднимается в тропической стратосфере и устремляется к средним широтам и полюсам. Далее нисходящие потоки переносят озон в нижнюю стратосферу и тропосферу.

    14

    Перенос этими потоками озона вниз через тропопаузу - важнейший механизм поступления озона в тропосферу (поскольку время жизни озона в тропосфере велико) и механизм стока озона нижней стратосферы.

    В формировании поля озона принимают участие и другие вертикальные перемещения.

    Вертикальный перенос можно рассматривать как: 1) перенос вниз обогащенного озоном воздуха из стратосферы (через тропопаузу) и из верхней, средней тропосферы вниз (через границу ППС) (при этом может изменяться окислительная способность атмосферы и изменяться соотношение между химическими составляющими), 2)псрснос энергии и вещества (включая загрязнения) вверх из пограничного слоя в свободную тропосферу (через границу ППС) и в стратосферу (через тропопаузу); 3) перенос озона в приземном слое (происходит сток озона на поверхность).

    Это перераспределение ре1улируют динамические процессы различного масштаба и природы.

    I. В рамках общей циркуляции атмосферы:

    Нисходящие потоки в средних широтах 30-40° и в полярных районах приводят к накоплению озона и увеличению ОСО, восходящие потоки в тропиках - к уменьшению общего содержания и приземной концентрации озона;

    II. Длинные волны усиливают вертикальный обмен. Максимальная активность процесса наблюдается зимой (NH). Длинные волны, возможно, создают наблюдаемую секторную структуру параметров приземного поля озона;

    III. Стратосферно-тропосферный обмен (СТО), например, в активных областях ПВФЗ. СТО приводит к увеличению ОСО и ПКО в циклонической зоне СТ и к уменьшению - в антициклоиической. Благодаря СТО наблюдается увеличение ПКО в средних широтах.

    IV. Циркуляция синоптического масштаба: высотные циклоны, фронтальные зоны, струйные течения. Характеризуются активными зонами с нисходящими потоками, которые приводят к опусканию тропопаузы ( и образованию складок, воронок, стримеров).

    V. Динамика субсиноптического масштаба, в частности орографического происхождения): фен,' pumping''-эффект, конвективное перемешивание;

    15

    VI. Мезомасштабные процессы (локальные термальные процессы): горно-долинная циркуляция, т'рбулентиость, приземные инверсии. Интенсивность термально обусловленных процессов (горпо-долинпой циркуляции) имеет сезонную зависимость и влияет на уровень загрязненности в середине дня и вечером в теплый сезон.

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

    В глобальном масштабе атмосфера получает большую часть той энергии, которая йотом управляет общей циркуляцией, через процессы обмена с земной поверхностью. Солнечное коротковолновое излучение проходит большую часть атмосферы и напрямую нагревает земную поверхность. Вслед за этим посредством длинноволновой радиации и турбулентных потоков явного и скрытого тепла энергия переходит в свободную атмосферу и уходит окончательно из верхних слоев атмосферы обратно в космос посредством длинноволновой радиации.

    Для метеорологического прогноза и прогноза климатических изменений обмен теплом, влагой и химическими составляющими между атмосферой и поверхностью земли необходимо описывать метеорологическими моделями, учитывающими, что земная поверхность неоднородна по высоте, и по характеристикам поверхности.

    Из многих исследований известно [Fiedler 2003], что в горных местностях регионального и меньшего масштаба существуют системы вторичного потока, которые переносят количество движения, энергию, влагу и вещество на различных масштабах, больших, чем обычная турбулентность.

    Проявлением этих систем потоков являются, например, конвективная облачность и грозовые облака вдоль горных гряд.

    В одномерной модели перенос энергии, момента, влажности и вещества между поверхностью земли и атмосферой происходит посредством вихрей маленького масштаба.

    16

    --—

    !

    into »¦ .

    '"am

    S -r

    ^ A 4

    he.*! |]ij\J

    Рис. 1.1 Схема вертикального переноса над горным хребтом.

    17

    Список литературы
  • Список литературы:
  • *
  • Стоимость доставки:
  • 250.00 руб


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины