Планетарні хвилі у розподілі загального вмісту озону над антарктикою - Автореферат

Важливість вивчення процесів у озоновому шарі викликана спостережуваними змінами вмісту озону в атмосфері, особливо у південній полярній області, які відбуваються протягом останніх десятиліть і впливають на інтенсивність ультрафіолетового випромінювання на поверхні Землі. Надходження енергії планетарних хвиль у стратосферу має наслідком суттєве зменшення стійкості полярного вихору та зростання стратосферної температури, що протидіє втратам озону в зимово-весняний період. Відомо, що навесні у високоширотній стратосфері південної півкулі найбільшу амплітуду має квазістаціонарна компонента планетарних хвиль з одним максимумом і одним мінімумом у зональному напрямі (вздовж паралелі). Автор також брав участь у роботах за договорами № 03ДФ051-01 “Дослідження хвильових звязків у системі тропосфера-іоносфера та іоносферних ефектів планетарних і акусто-гравітаційних хвиль” (№ держреєстрації 0103U001549) та Н/2-2005 “Хвильові процеси в озоновому шарі і іоносфері над Антарктичним півостровом” (№ держреєстрації 0105U001421) з Національним антарктичним науковим центром Міністерства освіти і науки України. У роботі вперше проведено систематичний аналіз характеристик планетарних хвиль у довготному розподілі ЗВО для антарктичного регіону і одержано їх середні кліматологічні значення для широтної зони 55 - 75°S за період 1979 - 2004 рр. для квазістаціонарної компоненти та спектральних складових із m = 1 - 5.Велике значення для утворення весняного мінімуму загального вмісту озону (явище озонової діри) над Антарктидою має полярний стратосферний вихор - стійка циклонічна структура, сформована інтенсивним зональним вітром, який ізолює полярну стратосферу від середньоширотної. Впродовж останніх десятиліть активно досліджуються великомасштабні атмосферні збурення - біжучі та квазістаціонарні планетарні хвилі, які, поширюючись у стратосфері, мають значний вплив на стійкість полярного стратосферного вихору. Активність ПХ впливає на сезонні та міжрічні коливання вмісту озону, тому вивчення змін параметрів хвиль є важливим для розуміння і можливого передбачення процесів, які викликають появу озонової діри. Огляд літературних джерел дозволяє зробити висновок про недостатню вивченість низки параметрів планетарних хвиль у розподілі загального вмісту озону над Антарктикою. У другому розділі наведено методику вивчення розподілу вмісту озону, розглянуто особливості планетарних хвиль у розподілі загального вмісту озону над Антарктикою і визначено їх характерні прояви за наземними та супутниковими спостереженнями.Проаналізовано умови виникнення коливань ЗВО значної амплітуди над станцією Академік Вернадський у листопаді - грудні 1999 р. Встановлено, що меридіональні зміщення краю озонової діри під дією планетарних хвиль та рух деформованого краю у зональному напрямку (на схід) спричинили почергову появу над станцією дуже низьких (полярні повітряні маси) та високих (середньоширотне повітря) рівнів ЗВО. Було вивчено сезонні варіації амплітуди складових планетарних хвиль із зональними хвильовими числами m = 1 - 5 протягом періоду їх активності (розглянуто місяці з серпня по грудень включно). Проведено зіставлення амплітуд планетарних хвиль Am gen та їх квазістаціонарної компоненти Am st, що дає змогу зясувати, для якого зонального хвильового числа переважає квазістаціонарна чи біжуча компонента. Зроблено висновок про домінування квазістаціонарної компоненти для хвилі з m = 1 та біжучої компоненти для хвиль із зональними числами m = 2 - 5. Для опису збурень розподілу загального вмісту озону хвилями із m = 1 - 3 в Антарктиці застосовано модель хвиль Росбі у квазігеострофічному наближенні.У дисертації вперше проведено систематичний аналіз характеристик планетарних хвиль у розподілі ЗВО у високих широтах південної півкулі у весняний період. Вперше досліджено середні кліматологічні характеристики планетарних хвиль за весь період супутникових спостережень озону, а також довготривалу еволюцію зональної асиметрії в розподілі озону. Встановлено збільшення амплітуди планетарних хвиль у загальному вмісті озону в Антарктиці за період 1979 - 2004 рр., яке є наслідком різниці темпів багаторічного зниження вмісту озону в області зонального максимуму і мінімуму.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації вперше проведено систематичний аналіз характеристик планетарних хвиль у розподілі ЗВО у високих широтах південної півкулі у весняний період. Вперше досліджено середні кліматологічні характеристики планетарних хвиль за весь період супутникових спостережень озону, а також довготривалу еволюцію зональної асиметрії в розподілі озону. Головні результати є такими.

1. Створено базу даних характеристик планетарних хвиль в озоновому шарі та їх квазістаціонарної компоненти за супутниковими вимірюваннями TOMS і розроблено методику аналізу.

2. Встановлено збільшення амплітуди планетарних хвиль у загальному вмісті озону в Антарктиці за період 1979 - 2004 рр., яке є наслідком різниці темпів багаторічного зниження вмісту озону в області зонального максимуму і мінімуму.

3. Вперше виявлено існування довгострокового зміщення мінімуму квазістаціонарної хвилі у східному напрямку, що може впливати на розподіл УФ-Б випромінювання в районі Антарктичного півострова. Явище інтерпретовано як наслідок протилежного довготного зміщення складових ПХ із зональними хвильовими числами m = 1 та m = 2.

4. Встановлено лінійну залежність амплітуди хвилі з m = 1 від протяжності вздовж меридіану широтної зони, в якій кутова швидкість зонального руху цієї складової є сталою. Підтверджено відповідність хвильових збурень ЗВО в Антарктиці моделі хвиль Росбі у квазігеострофічному наближенні при врахуванні швидкості зонального потоку в нижній стратосфері.

5. Запропоновано нову методику прогнозу масштабу раптового стратосферного потепління навесні за значеннями амплітуд збурень розподілу температури в стратосфері у серпні.

1. Grytsai A.V., Grytsai Z.I., Evtushevsky A.M., Milinevsky G.P., Leonov N.A. Traveling planetary waves in ozone layer over Antarctic Peninsula // Український антарктичний журнал. - 2004. - № 2. - С. 105-110.

2. Grytsai A., Grytsai Z., Evtushevsky A., Milinevsky G. Interannual variability of planetary waves in the ozone layer // International Journal of Remote Sensing. - 2005. - Vol. 26, No. 16. - P. 3377-3387.

3. Grytsai A., Grytsai Z., Evtushevsky A., Milinevsky G., Leonov N. Zonal wave number 1-5 in planetary waves from the TOMS total ozone at 65°S // Annales Geophysicae. - 2005. - Vol. 23, No. 5. - P. 1565-1573.

4. Грицай А.В., Євтушевський О.М., Міліневський Г.П. Планетарні хвилі в озоновому шарі над Антарктичним півостровом у 1999 i 2002 роках // Вісник Київського нац. ун-ту. - Астрономія. - 2005. - Вип. 41-42. - С. 63-67.

5. Грицай А.В., Євтушевський О.М., Міліневський Г.П., Грицай З.І., Агапітов О.В. Довготний розподіл загального вмісту озону в атмосфері у крайовій області антарктичного стратосферного вихору // Космічна наука і технологія. - 2005. - Т. 11, № 5/6. - С. 5-11.

6. Grytsai A. Anomalies of Antarctic total ozone during the 1988 and 2002 springs // Український антарктичний журнал. - 2005. - № 3. - C. 10-18.

7. Грицай А.В., Євтушевський О.М. Сезонні зміни активності квазістаціонарних планетарних хвиль у стратосфері над Антарктикою // Космічна наука і технологія. - 2006. - Т. 12, № 4. - C. 71-77.

8. Агапітов О.В., Грицай А.В., Євтушевський О.М., Міліневський Г.П. Зональна асиметрія загального вмісту озону в Антарктиці у весняний період // Доповіді НАН України. - 2006. - № 6. - С. 60-67.

9. Grytsai A., Evtushevsky A., Milinevsky G. Interannual variations of planetary waves in ozone layer at 65°S // Ozone. Proc. of the XX Quadrennial ozone symposium. - Athens (Greece), 2004. - Vol. I. - P. 544-545.

10. Grytsai A.V., Evtushevsky A.M., Milinevsky G.P., Agapitov A.V. Longterm changes in the quasi-stationary zonal distribution of the total ozone in Antarctic region // Proc. of 28th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”. - Apatity (Russia), 2005. - P. 207-210.

11. Agapitov A.V., Evtushevsky A.M., Grytsai A.V., Milinevsky G.P. Planetary scale Rossby waves in the total ozone over the south polar region // Proc. of 29th Annual Seminar “Physics of auroral phenomena”. - Apatity (Russia), 2006. - P. 269-272.

12. Grytsai A. Long-scale wave disturbances in ozone layer over Antarctic region // 11th Open Young Scientists" Conference on Astronomy and Space Physics. - Kyiv (Ukraine), 2004. - Abstracts. - Р. 47.

13. Grytsai A., Evtushevsky A., Leonov N., Milinevsky G.P. Planetary waves in ozone layer at edge region of Antarctic polar vortex during springtime (1996-2003) // XXVIII SCAR Open Science Conference. - Bremen (Germany), 2004. - Abstracts. - P. 362.

14. Grytsai A. Longterm changes of Antarctic ozone distribution // 12th Young Scientists" Conference on Astronomy and Space Physics. - Kyiv (Ukraine), 2005. - Abstracts. - P. 36.

15. Grytsai A., Evtushevsky O. Zonal asymmetry of total ozone at the Southern high latitudes in spring // Memorial international conference “Astronomy and space physics at Kyiv University” devoted to 100-th anniversary of Sergij Kostyantynovych Vsekhsvyatsky. - Kyiv (Ukraine), 2005. - Abstracts. - P. 94.

16. Грицай А.В., Євтушевський О.М, Міліневський Г.П. Зміни загального вмісту озону над Антарктичним півостровом // VI Міжнародна наукова конференція “Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища”. - Київ (Україна), 2005. - Матеріали конф. - С. 113-115.

17. Грицай А.В., Евтушевский А.М., Милиневский Г.П. Изменения зональной асимметрии общего содержания озона в антарктическом регионе // Пятый симпозиум “Метеорологические исследования в Антарктике”. - ААНИИ, Санкт-Петербург (Россия), 2005. - Тезисы. - C. 64-65.

18. Агапитов А.В., Грицай А.В., Грицай З.И., Евтушевский А.М., Ивченко В.Н., Лозицкий В.В., Милиневский Г.П. Планетарные волны в краевой области антарктического полярного вихря // Научная конференция “Россия в Антарктике”. - ААНИИ, Санкт-Петербург (Россия), 2006. - Тезисы. - C. 21-22.

19. Grytsai A. Amplitude and phase of quasi-stationary wave in ozone distribution at the 55-75 S latitudes // 13th Open Young Scientists" Conference on Astronomy and Space Physics. - Kyiv (Ukraine), 2006. - Abstracts. - P. 140.

20. Grytsai A., Agapitov O., Evtushevsky O., Milinevsky G. Quasi-stationary planetary wave in total ozone over Antarctica and continent boundary effect in the wave extreme positions // EGU, General Assembly 2006. - Vienna (Austria), 2006. - Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, 06459, SREF-ID: 1607-7962/gra/ EGU06-A-06459.

21. Grytsai A.V., Evtushevsky A.M., Milinevsky G.P. Longterm changes in quasi-stationary planetary waves in Antarctic region from the TOMS total ozone data // SCAR XXIX Open Science Conference. - Hobart (Australia), 2006. - Abstract Volume. - 0291.

22. Agapitov O., Grytsai A., Evtushevsky O., Milinevsky G. Quasi-stationary planetary wave longterm changes in total ozone over Antarctica // 33rd Annual European Meeting on Atmospheric Studies by Optical Methods. - Kiruna (Sweden), 2006. - Abstracts. - P. 31.

Размещено на .ru