Изменчивость общего содержания озона в атмосфере и горизонтального ветра в нижней термосфере (Центральная Европа)
Изменчивость общего содержания озона в атмосфере и горизонтального ветра в нижней термосфере (Центральная Европа)
Изменчивость общего содержания озона в атмосфере и
горизонтального ветра в нижней термосфере (Центральная Европа).
Г.В. Вергасова , В.Д.Кокоуров , Э.С.Казимировский
Исследовалась
корреляция между вариациями общего содержания озона в атмосфере (ОСО),
вариациями параметров динамического режима в нижней термосфере и вариациями
общепринятых индексов солнечной и геомагнитной активности. Использовались
ежесуточные спутниковые измерения ОСО для пяти обсерваторий в
центрально-европейском регионе и измерения параметров горизонтального ветра в
нижней термосфере над тем же регионом (обсерватория Коллм, Германия) в период
1996-2003. Исследовалась также квазипериодическая структура этих вариаций и
корреляция между соответствующими периодограммами. Получены количественные
оценки статистически значимых корреляций. Обнаружены общие периодичности в
изменчивости исследуемых параметров.
Введение.
Исследование
изменчивости различных временных масштабов параметров озоносферы и поиски
физических причин этой изменчивости до настоящего времени остаются актуальной
проблемой. И актуальность эта определяется той существенной ролью, которую
играет озон в термодинамическом балансе атмосферы, в формировании климата, в
развитии глобальных изменений окружающей среды. Наибольшая информация накоплена
о таком параметре озоносферы как общее содержание озона в атмосфере (ОСО) – с
помощью многолетних однородных рядов наблюдений на мировой сети озонометричесих
обсерваторий и благодаря наличию специальных спектрометров на борту
исследовательских искусственных спутников Земли (например, весьма эффективного
инструмента Total Ozone Mass Spectrometer, TOMS).
Общепринятым
является сейчас положение о том, что вариации ОСО должны быть тесно связаны с
динамическим режимом атмосферы, в первую очередь, конечно, с динамикой
стратосферы, где сосредоточена большая часть озона. Однако, поскольку известно,
что атмосфера представляет единую динамическую систему и различные слои
атмосферы активно взаимодействуют /1/ , можно предположить, что и более высокие
слои атмосферы, например, нижняя термосфера, могут быть связаны с вариациями
ОСО.
К
сожалению, достаточно длинные ряды измерений ветра на высотах мезосферы и
нижней термосферы ( 80-100 км ) существуют только для нескольких регионов нашей
планеты. Например. в средних широтах (~ 52° N ) многолетние однородные
измерения ветров на этих высотах проводятся в Центральной Европе (обсерватория
Коллм) и до 1997 года проводились в Восточной Сибири (обсерватория Бадары), в
существенно разных долготных и климатических регионах. Именно сравнение
результатов измерений для этих регионов позволило выявить существенную
незональность динамического режима нижней термосферы, возможно связанную с
различными условиями генерации и распространения внутренних атмосферных волн,
обеспечивающих воздействие на нижнюю термосферу со стороны тропосферы и
стратосферы /1/.
Вполне
естественно, что измерения в Центральной Европе и были использованы нами для
поисков связи с вариациями ОСО /2/ и было показано, что ОСО действительно
меняется при смене направления ветра в нижней термосфере. В вариациях ОСО и
скорости зонального ветра были обнаружены общие периодичности, было
установлено, что корреляция между ОСО и ветром более высока для зимнего сезона
и высокой солнечной активности. Затем, используя данные двух упомянутых выше
обсерваторий на одной широте, мы показали /3,4/ что характер связи между ОСО и
ветром существенно зависит от долготы (т.е., от региональных климатических
условий). При этом, конечно, наблюдаются и некоторые общие закономерности для
обоих регионов, например, наибольшие значения ОСО наблюдаются преимущественно
при ветрах, направленных на северо-запад, а минимальные – при ветрах,
направленных на юго-восток /4/.
Определённый
интерес представляет сравнение вариаций ОСО и ветра не только для одной и той
же точки, но и сравнение регионального ветрового режима с вариациями озона на
некоторой территории в том же регионе. Такому сопоставлению и посвящено
настоящее сообщение, как продолжение цикла наших работ /2-4/. Цель данной
работы: посмотреть, каким образом связаны между собой изменчивость общего
содержания озона и ветер в мезосфере - нижней термосфере в Центрально-Европейском
регионе, выяснить, связаны ли изменения ОСО со сменой направления ветра в
нижней термосфере, получить количественные оценки связи, используя
множественный корреляционный периодограмманализ и получив корреляционные
функции связи самих исходных рядов измерений и их периодограмм. Для оценки
возможной роли гелиогеомагнитной активности в изменчивости ОСО использовались
числа Вольфа (W), индексы радиоизлучения Солнца на волне 10.7 см ( F10.7 ) и
планетарный индекс геомагнитной активности Ар.
Для
анализа использовались ежесуточные измерения ОСО для 5-ти станций на территории
Германии (Ланденбрук, Потсдам, Берлин, Дрезден, Линденберг), проведенные с
помощью спектрометра TOMS, установленного на борту ИСЗ “Nimbus-7”, в период с
июля 1996 г. по январь 2003 г. Общее содержание озона измерялось в единицах
Добсона (ед. Д.). Географические координаты станций представлены в табл.1.
Измерения горизонтального ветра в мезосфере - нижней термосфере в этот же
период проводились на высоте 95 км на обсерватории Коллм (52
N, 15 E), которая находится в том же регионе. Использовались результаты
гармонического анализа суточных вариаций скорости ветра, позволяющего получить
следующие параметры ветрового режима: преобладающий зональный ( Vox ) и
меридиональный ( Voy ) ветер, амплитуда V2x и фаза T2x зонального полусуточного
прилива.
Таблица
1
Используемые
станции и их географические координаты.
|
 |
|
