Зональный и меридиональный перенос озона весной в стратосфере

Решетневские чтения

УДК 551.510.534

В. Б. Кашкин, Е. И. Носова, Т. В. Рублева Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ЗОНАЛЬНЫЙ И МЕРИДИОНАЛЬНЫЙ ПЕРЕНОС ОЗОНА ВЕСНОЙ В СТРАТОСФЕРЕ

Исследован зональный и меридиональный перенос весной стратосферного озона. Изучено влияние циркумполярных вихрей Северного и Южного полушарий на озон. Установлено, что из области антарктической озоновой дыры озон вытекает со скоростью до 1,5 градуса в сутки и остается в циркумполярном вихре на широтах от -30° до -55°.

Общее содержание озона (ОСО) в земной атмосфере обусловлено процессами его образования и разрушения. Среднее время жизни молекулы озона составляет примерно 1 год, однако в каждой широтной зоне и на определенной высоте оно изменяется. В частности, среднее время жизни молекулы О3 варьируется от нескольких часов и суток (в мезосфере - верхней стратосфере) до месяца (в тропосфере). В нижней стратосфере для достижения 50 % равновесной концентрации озона необходим примерно год. Установлено, что количество озона в верхней стратосфере обусловлено фотохимическими процессами, а в нижней -процессами переноса. Следовательно, на распределение озона в широтных зонах оказывает существенное влияние перенос, а изучение вариаций ОСО необходимо для исследования динамики атмосферы. Исходной информацией для анализа ОСО в данной работе являлись спутниковые данные (иК1:Шр:/Лот8.§81е.па8а.§оу/).

Весной в каждом из полушарий в средних широтах (30...600) образуется циркумполярный вихрь - околополярная область с высоким ОСО. Скорость вращения данных вихрей, обусловленная зональным переносом воздушных масс и озона в нижней стратосфере, зависит от широты. Широтная зависимость усредненной по кольцу в 5° скорости зонального переноса определена с помощью корреляционно-экстремального алгоритма [1]. Скорость зонального переноса в каждом из полушарий весной выше, чем осенью (рис. 1). Однако в Южном полушарии скорость весной и осенью изменятся не так быстро, как в Северном.

Наибольшее количество озона образуется в приэкваториальной зоне земной атмосферы. В зависимости от сезона эта главная область образования озона смещается из Южного полушария в Северное. Ее миграция была выявлена Дютшем [2] для июня и декабря, для которых данная область располагалась в широтных зонах (10° ю. ш. ... 35° с. ш.) и (38° ю. ш. ...12° с. ш.) соответственно. Из полученных данных следует, что в марте и сентябре главная область образования озона расположена в области от 20° ю. ш. до 10° с. ш., а в сентябре - от 15° ю. ш. до 27° с. ш. Вероятно, миграция данной озонной области обусловлена смещением зон действия циркумполярных вихрей Северного (ЦВС) и Южного полушарий (ЦВЮ).

Особый интерес представляет направление меридионального переноса весной в приполярных областях. Анализ показал, что озон притекает в Арктику в течение марта и апреля, что объясняется теорией Дютша-Добсона. Иначе ведет себя перенос в Южном полушарии в сентябре, во время формирования циркумполярного вихря и антарктической озоновой дыры (АОД).

Представлена широтная зависимость скорости меридионального переноса озона в Южном полушарии и профиль ОСО, усредненные за сентябрь 1997-2008 гг. (рис. 2).

Рис. 1. Широтная зависимость скорости зонального переноса

Рис. 2. Зависимость скорости меридионального переноса озона в Южном полушарии в сентябре от широты и средний профиль ОСО

Дистанционное зондирование Земли

Максимум ОСО приходится на средние широты, южнее находится АОД. Из области АОД озон вытекает со скоростью до 1,5 градуса в сутки и остается в циркумполярном вихре на широтах от -30° до -55°. Следовательно, озон является составной и неотъемлемой частью переносящих его воздушных масс, а пространственно-временные изменения озона характеризуют природу и протяженность циркуляционных систем атмосферы.

Библиографический список

1. Кашкин, В. Б. Природоохранная геофизика: проблемы озонового щита планеты / В. Б. Кашкин, Т. В. Рублева, Р. Г. Хлебопрос // Инж. экология. 2009. № 4. С. 18-33.

2. Dutsch, H. U. Vertical ozone distribution on global scale / H. U. Dutsch // Pure Appl. Geophys. 1978. 116. № 2/3. P. 511-529.

V. B. Kashkin, E. I. Nosova, T. V. Rubleva Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

ZONAL AND MERIDIONAL OZONE TRANSFER IN STRATOSPHERE IN SPRING

Zonal and meridional stratospheric ozone transfer in spring is investigated. Influence of circumpolar whirlwinds of northern and southern hemispheres on ozone is studied. It is established that ozone follows from area of the Antarctic ozone hole with a speed to 1,5 degrees a day and remains in circumpolar whirlwind at widths from - 30° to - 55°.

© Кашкин В. Б., Носова Е. И., Рублева Т. В., 2009

УДК 550.837

Н. Н. Колчигин Институт радиофизики и электроники имени А. Я. Усикова Национальной академии наук Украины, Украина, Харьков

К. В. Музалевский Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

МЕТОД ДИСКРЕТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ТОКОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ВИБРАТОРА В СКВАЖИНЕ

Развит метод дискретных источников, который впервые применяется для расчета токов на поверхности вибратора, расположенного в цилиндрической скважине, пробуренной в горной породе. Тестирование алгоритма осуществляется в случае, когда скважина заполнена нефтью и пробурена в песчанике с подвижными флюидами раствора поваренной соли.

Изучение электромагнитного поля в средах со сложными физическими характеристиками, а именно частотной дисперсией диэлектрической проницаемости, характерной для нефтенасыщен-ных коллекторов, является одной из сложных и востребованных задач математического моделирования [1]. В последнее время для расчета монохроматических полей, излучаемых антеннами конечных размеров, успешно применяется метод дискретных источников (МДИ) [2]. Однако в литературе не отмечены случаи применения МДИ для расчета полей и токов на вибраторе, расположенном в цилиндрическом изоляторе, окруженном средой, обладающей частотной дисперсией с потерями.

Рассмотрим тонкий диполь, радиус цилиндра которого не превышает «наименьшей» длины волны в пространственном спектре нестационарного электромагнитного поля. Внешнее полупространство по отношению к цилиндрической скважине имеет диэлектрическую проницаемость (ДП) е2 и тангенс потерь р. ДП среды, заполняющей скважину, е1. Ось цилиндрической диполь-ной антенны радиуса а и длины Ь находится на оси скважины радиуса Ь. Спектр возбуждающего напряжения равен У(т) (рис. 1).

Распределение тока на антенне в скважине будет искаться на основе метода МДИ. Идея МДИ заключается в представлении тока, распределенного на поверхности цилиндрической антенны,