Феномен изменчивости озонового слоя в полярной области

Решетневские чтения

V. B. Kashkin, A. A. Baskova Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

SATELLATE NAVIGATION SYSTEMS AND REMOTE SENSING

The signals of GLONASS and GPS navigation systems as well as MRK-11 receiving equipment are used for remote sensing of forest. The dielectric constants of forest canopy are defined. It was shown that the estimation of troposphere delay of GLONASS and GPS signals could be carried out with atmosphere vertical profiles.

© KamKHH B. E., EacKOBa A. A., 2010

УДК 551.550.534

В. Б. Кашкин, Т. В. Рублева, А. В. Осипов, С. А. Селиверстов Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ФЕНОМЕН ИЗМЕНЧИВОСТИ ОЗОНОВОГО СЛОЯ В ПОЛЯРНОЙ ОБЛАСТИ

Рассматриваются параметры ВОАА: площадь, дефицит массы озона, минимум ОСО (глубина). На основе спутниковых озоновых данных и с помощью корреляционно-экстремального алгоритма рассчитываются скорости зонального переноса масс озона в области 60 . 70°Б. Установлено, что в период 1979-1984 гг. динамические процессы атмосферы внесли дополнительный вклад в формирование озоновой дыры над Антарктидой.

Истощение озоносферы может привести к нарушению экосистем Земли. Согласно современным данным, деградация озонового слоя происходит с 80-х гг. ХХ в. Несмотря на большое количество экспериментальных и теоретических исследований, причины уменьшения общего содержания озона (ОСО) до сих пор неизвестны. По полученным оценкам, приведенным в работе [1], до введения запрета на производство озоноразрушающих веществ в Северном полушарии озоновый слой истощался на 3,4 % в расчете на 10 лет, в Южном - на 4,8 %. После введения запрета в Северном полушарии наблюдается истощение на 2,9 %, а в Южном - на 1,0 % за десятилетие. Погрешность оценивания скорости деградации ОСО не превышает 0,02 % в десятилетие. Следовательно, истощение озонового слоя над Северным полушарием в последние годы происходит быстрее, чем над Южным.

В полярных областях Северного и Южного полушарий весной происходит наибольшее уменьшение суммарного озона. В частности, в Южном полушарии в течение 30 лет наблюдается аномальное явление -озоновая дыра или ВОАА (Весенняя озоновая антарктическая аномалия). Согласно определению ЖМО, озоновая дыра - это область атмосферы над Антарктидой, в которой общее содержание озона Х < 220 ед. Д. ВОАА наблюдается ежегодно в области широт 70.90° с. ш. в течение 3.3,5 мес. в весенний период. В стратосфере Арктики явление таких масштабов не наблюдается, хотя уменьшение ОСО на 20.30 % в отдельные месяцы и фиксируется. Для описания антарктической озоновой дыры используются характеристики, позволяющие визуально оценить пространственное распределение ОСО (карта состояния озонового слоя в полярных координатах), а также охарактеризовать состояние ВОАА, анализируя индикаторы истощения озона: площадь, длительность существо-

вания озоновой дыры, минимум ОСО и дефицит массы озона [2]. Критериями параметров являются климатическая норма среднего уровня озона за 1979-1981 гг. и граница в 220 ед. Д.

В данной работе изучается атмосферный озон нижней стратосферы на высотах 14.18 км в полярной области Южного полушария на основе спутниковых данных, полученных прибором TOMS (URL: http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/). Погрешность определения общего содержания озона прибором TOMS составляет 1.2 %. На рисунке показано развитие ВОАА (изменение площади - S, дефицита массы озона - Am) за 30 лет. Как видно, эти параметры характеризуют быстрый рост озоновой дыры до 1989 г. В последующий период S и Am изменяются практически синхронно, причем чем больше площадь, тем меньше озона внутри ВОАА. В 1994 г. этот эффект был нарушен: площадь S озоновой дыры отличалась от ее средних размеров за 1991-1993 гг. на 0, 8-106 км2, а Am по отношению Дтср за этот период увеличился на 11,99 кг (Am1994 ~ 42-109 кг). Минимум ОСО был меньше ~ на 28 ед. Д. (для 1994 г. X = 73 ед. Д.). Начиная с 1996 г., синхронность изменений значений S и Am восстановилась.

Анализ данных показывает, что в период с 1980 по 1989 г. происходит интенсивное увеличение размеров озоновой дыры и уменьшение суммарного озона в ней. Этот период можно охарактеризовать как период становления ВОАА, за который ее площадь увеличилась в 7 раз, а глубина - в 2 раза.

В работе на основе спутниковых озоновых данных и с помощью экстремально-корреляционного алгоритма рассчитывалась скорость движения масс озона для области 60.70° в весенний период. Как следует из карт изолиний поля ОСО, в течение нескольких последовательных суток основное изменение ВОАА

Использование космических, средств и технологий для мониторинга окружающей природной среды

связано с ее поворотом вокруг полюса. Поэтому в соседние дни циклические зависимости ОСО от долготы должны отличаться сдвигом на угол поворота за сутки. Между полем ОСО за определенный день и смещенным и повернутым на некоторый угол полем за предыдущий день вычисляется коэффициент корреляции.

/ 4 \ -1» ' . . . ' >

о т*ч I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I о

Временное изменение площади и дефицита массы озона в ВОАА, полученное по спутниковым данным

Наибольшее значение выборочного коэффициента корреляции, достигающее иногда 0,95.. .0,98, соответствует среднему за сутки смещению и повороту поля. Установлено, что в период 1979-1984 гг., примерно за 10 дней до минимума ОСО, скорость зонального переноса масс озона в направлении «экватор-полюс» увеличивается до 18 град/сут., а затем после дня минимума ОСО в течение 7 дней уменьшается в среднем до 6 град/сут. Таким образом, данный результат свидетельствует о том, что динамические процессы атмосферы внесли дополнительный вклад в формирование озоновой дыры над Антарктидой на начальной стадии.

Библиографические ссылки

1. Кашкин В. Б., Романов А. А., Рублева Т. В. Исследование трендов спутниковых оценок общего содержания озона с использованием сингулярного спектрального анализа // Исследование земли из космоса. 2009. № 4. С. 9-16.

2. Bodeker G. E., Shiona H., Eskes H. Indicators of Antarctic ozone depletion // Atmos. Chem. Phys. 2005. № 5. С. 2603-2615.

V. B. Kashkin, T. V. Rubleva, A. V. Osipov, S. A. Seliverstov Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

PHENOMENON OF VARIABILITY OF OZONE LAYER IN POLAR REGION

In the work ВОАА parameters are considered they are area, ozone mass deficit, minimum of the total ozone (depth). The speeds of zonal carrying over mass of ozone in the area 60°S - 70°S are considered on the basis of satellite ozone data and by means of correlation-extreme algorithm. It is established that during 1979-1984 dynamic processes of atmosphere have brought the additional contribution to the ozone hole formation over Antarctica.

© Кашкин В. Б., Рублева Т. В., Осипов А. В., Селиверстов С. А., 2010

УДК 629.7.05

В. А. Лапшина, П. А. Чертыковцев

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БОРТОВОГО ЛИДАРА

Для мониторинга атмосферы и поверхности земли на борту летательного аппарата используются лида-ры, основными элементами которых является лазер и инфракрасные приемники (ИК-приемники). Проведен анализ существующих способов охлаждения лазера и ИК-приемника на борту летательного аппарата, а также анализ их характеристик, на основе чего выбраны оптимальные системы.

В современных летательных аппаратах авиационного и космического назначения все более широкое применение находят различные оптико-электронные системы (ОЭС) и устройства навигационного, исследовательского и боевого назначения. Лазерные дальномеры, прицелы, системы наведения, лидары, гироскопы - вот далеко не полный перечень устройств, основным элементом которых является оптико-электронный прибор.

Для мониторинга атмосферы и поверхности земли на борту летательного аппарата (ЛА) используются такие ОЭС, как лидары, основными элементами которых является лазер и инфракрасные приемники (ИК-приемники).

Lidar (Light Detection and Ranging) - это измерительный комплекс для получения и обработки информации об удаленных объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления от-