Методы лазерного зондирования в задачах изучения пространственно-временной изменчивости оптических и микрофизических параметров радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк-океан тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

Шмирко Константин Александрович

Методы лазерного зондирования в задачах изучения пространственно-временной изменчивости оптических и микрофизических параметров радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк-океан

01.04.21 - Лазерная физика

0034878 18

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Владивосток - 2009

003487818

Работа выполнена в Институте автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения РАН.

Защита состоится «29» декабря 2009 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д005.007.02 при Институте автоматики и процессов управления ДВО РАН, расположенном по адресу: 690041 г. Владивосток, ул. Радио, 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.

Автореферат разослан 2009 г.

Научный руководитель:

д.ф.-м.н, профессор,

Букин Олег Алексеевич

д.ф.-м.н.,

с.н.с.,

Дзюба Владимир Пименович к.ф.-м.н.,

Ильин Алексей Анатольевич Институт оптики атмосферы им В.Е. Зуева, СО РАН

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь

диссертационного совета Д005.007.02, кандидат технических наук, доцент

Гамаюнов Е.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность работы Радиационно - активные компоненты атмосферы играют первостепенную роль в формировании климата Земли. Особенности переходной зоны материк - океан состоят в том, что динамику радиационно - активных компонентов атмосферы (аэрозоль, озон) определяют как процессы, протекающие на континенте и в открытом океане, так их взаимовоздействие.

Методы лидарного зондирования успешно используются для исследования радиационно активных компонентов атмосферы в континентальных районах и над акваторией океанов. Однако, сильная динамика атмосферных процессов, формирующих распределение радиационно активных компонентов переходной зоны, многочисленность и разнотипность источников атмосферного аэрозоля, требуют разработки комплексных лазерных методов исследования, позволяющих измерить набор параметров радиационно активных компонентов наиболее полно характеризующих особенности атмосферы переходной зоны.

С другой стороны, в переходной зоне возникает возможность использования, одновременно с методами лазерного зондирования, данных спутникового мониторинга, особенно информативных для восстановления параметров атмосферного аэрозоля. Здесь возможно использовать результаты измерения спектров восходящего от морской поверхности солнечного излучения при восстановлении оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля. Такой комплексный подход значительно повышает достоверность получаемых результатов.

Актуальной является задача разработки технических средств, обеспечивающих комплексный характер мониторинга основных радиационно активных компонентов атмосферы в переходной зоне и их динамику. В работе представлены результаты создания лидарного комплекса, предназначенного для одновременных измерений оптических и микрофизических параметров атмосферы с использованием современных методов дистанционного лазерного контроля (многочастотное лазерное зондирование атмосферного аэрозоля, дифференциальное поглощение лазерного излучения атмосферным озоном). Актуальной является задача повышения эффективности пассивного (спутникового) и активного (лидарного) мониторингов за счёт комплексного анализа их данных. В работе представлены результаты одновременного использования данных спектральных каналов сканеров цвета морской поверхности спутника MODIS AQUA и многочастотного лазерного зондирования для корректного восстановления вертикального распределения микрофизических и оптических параметров атмосферного аэрозоля.

Актуальным является использование новых разработанных комплексов

для исследования тех процессов, которые определяют динамику радиаци-онно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк-океан. В работе приведены результаты многолетних исследований особенности структуры и динамики атмосферного аэрозоля и озона, планетарного пограничного слоя, их трансформации под действием интенсивных процессов, воздействующих на климат региона (песчаные бури, извержения вулканов).

В переходной зоне материк-океан также является актуальной задача верификации данных спутникового мониторинга.

Целью диссертационной работы является создание лидарного комплекса, доработка методики для проведения комплексных сетевых и стационарных измерений и исследование параметров и особенностей распределения и динамики полей радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне матери-океан.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать лазерный комплекс для проведения сетевых и стационарных измерений коэффициентов обратного рассеяния и экстинкции, функции распределения числа частиц по размерам, вертикального распределения озона, структуры и динамики полей радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк - океан.

2. Доработать существующие методы лазерного исследования атмосферы для совместного лидарного и спутникового зондирований атмосферного аэрозоля в переходной зоне материк - океан.

3. Изучить особенности вертикальной стратификации атмосферного аэрозоля в переходной зоне материк-океан.

4. Исследовать вертикальную зависимость функции распределения частиц по размерам во время интенсивной аэрозольной загрузки атмосферы.

5. Исследовать сезонные особенности процессов, формирующих вертикальное распределение озона (ВРО) в переходной зоне материк-океан.

6. Изучить влияние пылевого аэрозоля на морские экосистемы.

Научная новизна С помощью разработанного лидарного комплекса были получены следующие результаты:

1. Установлена устойчивая трехслойная стратификация атмосферного аэрозоля в диапазонах высот 0-3 км, 4-6 км и 8-10 км, характерная для периодов интенсивного трансграничного переноса азиатской пыли в переходной зоне материк-океан.

2. Впервые получены результаты комплексных исследований структуры аэрозольных полей методами активного и пассивного зондирования в переходной зоне материк-океан Дальневосточного региона.

3. Впервые определено время реакции фитопланктонных сообществ на поступление в верхний слой океана микроэлементов, содержащихся в пылевом аэрозоле с помощью методов лазерной спектроскопии и лазерного зондирования.

4. Экспериментально установленно, что система зональных ветров (субтропическое и полярное струйные течения) приводит к двувершинному вертикальному распределению концентрации озона в переходной зоне материк-океан в зимне-весенний период.

5. Впервые получена вертикальная зависимость функций распределения числа аэрозольных частиц по размерам для периодов интенсивной аэрозольной загрузки атмосферы в переходной зоне материк-океан.

Практическая значимость

1. Разработан аппаратурный лидарный комплекс, позволяющий проводить регулярный мониторинг структуры и динамики основных радиационно активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк - океан.

2. Созданы методики и алгоритмы, позволяющие проводить комплексный анализ атмосферного аэрозоля в переходной зоне по данным лидарных, спутниковых и фотометрических измерений.

3. На основе экспериментальных данных показано воздействие атмосферного аэрозоля пылевых бурь на состояние фитопланктонных сообществ окраинных морей северо-западной части Тихого океана.

4. Установлены характерные формы функции распределения числа аэрозольных частиц по размерам для переходной зоны материк-океан, континентальных и морских условий.

5. Экспериментально установлена двувершинная структура вертикального распределения озона в зимне-весенний период в переходной зоне материк-океан. Установлены основные процессы, ведущие к формированию такого распределения концентрации озона.

Технические средства и методы могут быть использованы для исследования структуры и динамики атмосферы в переходной зоне материк-океан. Результаты, полученные с использованием разработанного комплекса, можно использовать для оценки вклада особенностей структуры полей аэрозоля и озона в процессы формирования регионального климата; использовать для

изучения процессов взаимовоздействия радиационно-активных компонентов атмосферы с биологическими сообществами.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Оптимальным вариантом лидарного комплекса исследования атмосферных процессов в переходной зоне материк-океан, требующих проведения сетевых измерений распределения характеристик радиационно-активных компонентов атмосферы, является комплекс из двух лидаров с перекрывающимися измерительными каналами. Комплекс на основе твердотельного Ш:УАС и эксимерного ХеС1 лазеров позволяет измерять коэффициенты обратного рассеяния и экстинкции с ошибкой менее 13%, функции распределения числа частиц по размерам, ВРО с ошибкой до 20%, выпонять взаимную верификацию данных и мобильность в сетевых измерениях.

2. Комплексное использование данных полученных на разработанной станции лазерного зондирования и спутниковых фотометрических измерений позволили определить следующие особенности процессов трансформации микрофизических характеристик пылевого аэрозоля и его вертикального распределения в атмосфере переходной зоны материк-океан:

• увеличение измеренного методами лазерного зондирования на длине волны 532 нм значения высоты планетарного пограничного слоя (ППС) на величину до 1 км по сравнению с результатами метеозондирования;

• формирование ярко выраженной трехслойной стратификации аэрозоля с образованием температурных инверсий в области планетарного пограничного слоя, свободной атмосферы и подтропопаузном слое;

• увеличение размеров грубодисперсной фракции спектральной плотности распределения числа частиц по размерам с высотой;

3. Всплеск развития клеток фитопланктона наблюдается через три дня после поступления аэрозоля в верхний слой океана.

4. Особенности распределения концентрации озона в зимне-весеннее время в переходной зоне материк-океан состоят в следующем:

• наблюдается двухвершинное вертикальное распределение концентрации озона, которое формируется специфической системой зональных ветров (субтропическое и полярное струйные течения);

• максимумы распределения концентрации озона приходятся на высоты 12-13 км и 19-21 км.

Апробация работы Результаты работы были представлены в 15 докладах на конференциях, в том числе 3 доклада на конференциях регионального и 13 на конференциях международного масштаба.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием современных методов и оборудования для получения и анализа экспериментального материала. Результаты работ не противоречат и дополняют ргь-нее полученные данные других авторов.

Публикации Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, из них 4 статей в журналах из перечня ВАК [1-4], 1 глава в монографии [5], 15 тезисов докладов [6-20].

Личный вклад автора Автор работы принимал принимал участие в разработке лидарной станции, а именно выполнял расчет параметров малогаба^ ритного трехчастотного лидара для зондирования тропосферы [11,17]. Проводил экспериментальные работы на лидарной станции, проводил расчеты высоты пограничного слоя атмосферы по лидарным и метеоданным, осуществлял сравнительный анализ данных и их обоснование[3]. Участвовал в экспериментах по зондированию стратосферного озона, выполнял расчет профилей вертикального распределения озона, проводил траекторный анализ движения воздушных масс, обуславливающих особенности на ВРО, участвовал в интерпретации полученных результатов[2]. Проводил экспериментальные работы по лазерному зондированию атмосферы в переходной зоне материк-океан, разработку алгоритма восстановления лидарных данных с привлечением данных сканера МО DIS-Aqua, расчет аэрозольной оптической толщины разработанным алгоритмом, определение высот локализации аэрозольных слоев в периоды интенсивных песчаных бурь и их анализ на устойчивость [1, 5]. Выполнял разработку алгоритма, расчет, анализ микрофизических параметров атмосферного аэрозоля для различных географических положений, обоснование полученных результатов, обработка и анализ данных зондирования стратосферного вулканогенного аэрозоля [4].

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы и пяти глав основной части, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 143 страницы, включая 36 рисунков и списка литературы из 159 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения.

Обзор литературы содержит краткую информацию о причинах климатических изменений на планете. Приводится информация о существующих на сегодняшний момент глобальных проблемах, решение которых невозможно без использования лазерных дистанционных методов исследования.

Одним из основных климатообразующих факторов является радиационный баланс, который определяется динамикой радиационно-активных компонентов атмосферы. К последним относят водяной пар, углекислый газ, озон и аэрозоль. Эти вещества отвечают за большую часть поглощенной и рассеянной радиации и принимают участие в процессах изменения климата (прямое воздействие). Также выделяют непрямое воздействие аэрозоля, заключающееся в изменении микрофизических и радиационных свойств, количества и времени жизни облаков (косвенное воздействие эффекты Тумея и Альбрехта).

Ключевым параметром для определения косвенного воздействия является эффективность аэрозольных частиц выступать в качестве ядер конденсации, которая, в свою очередь, зависит от размеров, химического состава, степени перемешанности и окружающей среды.

Другой возможный эффект присутствия в атмосфере «черного углерода» это изменение режимов региональной и глобальной циркуляции [21]. В настоящее время фоновые концентрации СОг в атмосфере являются самыми высокими за последние 400 тыс. лет и превышают предыдущие исторические максимумы на 35% [22-24]. Кроме того, не так страшна эмиссия углерода, как его накопление. По данным авторов [25] общее количество углерода непрерывно растет и близко к триллиону тонн.

По данным [26] среднегодовой вклад аэрозоля в радиационный баланс составляет -1.57±0.66 Вт м-2. Интенсивная антропогенная деятельность, увеличение процента пустынных территорий, лесные пожары - способствуют возрастанию концентрации аэрозоля в атмосфере. География основных поставщиков аэрозоля в атмосферу, конкретные метеорологические условия приводят к сильной стратификации его в атмосфере. Аэрозольный эффект зависит от места его (аэрозоля) локализации. В стратосфере он приводит к тому, что уменьшает количество солнечной радиации, достигающей поверхности, т.е. дает отрицательный вклад в радиационный баланс. В тропосфере его воздействие может быть положтельным, за счет процесса облакообразования, который он стимулирует. Следует отметить тот факт, что стратосферный аэрозоль может взаимодействовать с озоном и, в зависимости от своего типа, стимулировать разрушение или синтез аэрозоля [27, 28]

Основными источниками полунения данных о динамике радиационно-активных компонентов атмосферы и океана являются различные дистанционные методы зондирования, в частности лазерные методы.

В главе 1 приводится обзор основных процессов взаимодействия лазерного излучения с атмосферными составляющими, приводятся основные требоваг ния к лидарной системе для зондирования атмосферы в переходной зоне материк-оксан, характеристика созданного аппаратурного комплекса станции лазерного зондирования ИАПУ ДВО РАН. Обосновывается выбор зондирующих длин волн лазерного излучения. Приводится сравнение разработанной станции зондирования с существующими аналогами. Приводится алгоритм восстановления оптических и микрофизических параметров атмосферного аэрозоля с использованием разработанной станции. Результаты опубликовав ны в [11, 17].

Глава 2 содержит результаты исследования годовой динамика аэрозоля внутри ППС, в переходной зоне материк - океан вблизи г. Владивосток. Аэрозоль и сам ППС, в атмосфере над данной территорией, формируется иод действием процессов, протекающих в океане и на континенте. Необходимо отметить так же, что на структуру атмосферного аэрозоля и характеристики ППС в исследуемом районе оказывают воздействие пылевые бури в период их наибольшей активности весной на территории континентального Китая и Монголии [1]. В этот период, аэрозоль, в основном, переносится в пограничном слое, в редких случаях затрагивая верхнюю тропосферу. Поступление аэрозоля с континента или с океана в ППС меняет его структуру и должно приводить к тому, что значения высот, определяемые по аэрозольному рассеянию (лидарные измерения) и по градиентам температуры (метеозондирование) будут различаться (см. рисунок 1).

Существуют несколько методов определения высоты пограничного слоя, основанные на его различных свойствах [29-32]. Одной из методик является анализ градиента потенциальной температуры

Был проведен совместный анализ лидарных и метео-измерений, полученных в течение года в переходной зоне материк-океан и сравнили характеристики ППС (высота, структура) восстановленные по этим измерениям. Дополнительно к этому, в летние месяцы проведено сравнение высоты ППС по лидарным данным в переходной зоне и над морской поверхностью Японского и Охотского морей.

Было установлено, что в переходной зоне материк-океан в атмосфере над Амурским заливом наблюдается несовпадение высот пограничного слоя, определенных по результатам метео и лидарного зондирования, в период с весны по осень. Наибольшие отклонения в значениях высот ППС, восстановленных по данным метео и лидарного зондирования, наблюдаются весной и летом, в этот период расхождения в высоте ППС в среднем доходят до 800 м. В осенние и зимние месяцы наблюдались не значительные отклонения в пределах 100 м.

Максимальное превышение высоты пограничного слоя, восстановленно-

2500

2000

£ 1500 с:

1000 500

03/01/00 00/01/06 09/01/06 12/01/08

Дат ММ/ДДТГГГ

Рисунок 1: Годовой ход высоты ППС при месячном усреднении. Ш - высота ППС по лидарным данным; ♦ - высота ППС по метео данным.

го по лидарным данным, было зарегистрировано в июне и составило 1100 м, столь большое отличие объясняется интенсивным воздействием пылевых бурь, протекающих в этот период в континентальных районах Китая, на структуру аэрозоля в пределах ППС. Пылевые выносы изменяют не только стратификацию внутри пограничного слоя, но и влияют на результат восстановления высоты ППС. Такой эффект проявляется из-за сосредоточения пыли внутри и над пограничным слоем.

Полученные результаты демонстрируют, что расхождение между значениями высоты ППС, определяемой по аэрозольному рассеянию и по градиентам температуры могут превышать 1 км в тех ситуациях, когда структура атмосферного аэрозоля в пределах ППС в переходной зоне формируется интенсивными процессами, переносящими аэрозоль с континента или открытых морских акваторий.

Результаты второй главы опубликованы в работах [3, 12, 13, 16, 18, 19].

В главе 3 представлены результаты исследования микрофизических свойств атмосферного аэрозоля различного происхождения в переходной зоне материк-океан и результаты сетевых наблюдений за динамикой вулканогенного аэрозоля, обусловленного извержениями вулканов Окмок и Касаточи летом 2008 г.

В результате проведенных работ установлено, что в переходной зоне материк-океан распределение аэрозоля преимущественно имеет смешанный тип, при этом распределение числа частиц по размерам имеет два локальных максимума. В фоновых условиях функция распределения может иметь как две, так и одну моду (рисунок 2). В случае двухмодального спектра размеров частиц величина второй моды убывает с высотой в пределах пограничного слоя,

т * 1

ф 1 1 1 1

* ■ «, * А

* I ?

а величина модального радиуса остается неизменной. При наличии интенсивных источников аэрозоля (пылевые выносы) главная мода практически не меняется, за исключением увеличения числа частиц с радиусами в интервале 0.03-0.05 мкм. Кроме того, правое крыло основной моды расширяется до размеров 0.2 мкм. Вторичный максимум испытывает большие изменения. Во-первых, возрастает его интенсивность и уменьшается модальный радиус частиц, соответствующих ему. В пределах пограничного слоя изменения незначительные в марте-апреле. В июне изменения положения и величины вторичного максимума существенны. С увеличением высоты слоя, для которого проводился расчет функции распределения, интенсивность его падает, а модальный радиус сдвигается в сторону больших размеров, что говорит об увеличении размеров частиц вышележащих слоев. Такая динамика второй моды наблюдалась до высот 8 км, функция распределения в последнем рассмотренном слое (8600-9000 м) вообще не содержит второго максимума. Такое поведение второй моды было зарегистрировано только во время пылевых выносов рисунок 3. При регистрации вулканогенного аэрозоля в августе 2008 г. наблюдалось нормальное поведение размеров вторичной моды - уменьшение размеров частиц с высотой. Данные морской экспедиции выявили изменение функции распределения только для прибрежных акваторий. Произошло уменьшение радиусов частиц, соответствующих субмикронной фракции аэрозоля, а также был обнаружен сдвиг на 0.1 мкм модального радиуса и увеличение числа частиц вторичной моды.

Кроме того, совместные лидарные наблюдения, показали, что относительно слабые извержения вулканов Касаточи и Окмок в июле-августе 2008 г. стали причиной длительного аэрозольного возмущения в стратосфере Северного полушария в больших пространственных масштабах.

Результаты третьей главы опубликованы в работах [4, 15, 16, 18].

Глава 4 содержит результаты исследования озонового слоя земли и его динамики в переходной зоне матрик океан.

По результатам зондирования распределения озона в атмосфере выявлено, что в зимний период времени наблюдается двувершинное распределение. Для выявления источников возникновения наблюдаемых распределений и природы вторичного пика в распределении озона над местом расположения лидарной станции был проведен траекторный анализ движения воздушных масс [33] для высот, соответствующих главному и вторичному максимумам в распределении озона, а также минимуму, разделяющему их. В работах [27, 34], авторши сделано предположение, что вторичный максимум обуславливается северными воздушными массами, обогащенными озоном. Обратный траекторный анализ позволяет восстановить траекторию движения воздушных масс до того, как они достигают координат лидарной станции и оценить время нахождения озонного трассера на различных широтах. Для обобщения

0.00

-Диапазон высот

1450-1550 м. - - -Диапазон высот 700-800 м.

0.10 1-00 г, мкм

10.00

0.25 0.20

~ 0.15

2 X

#0.10 0.05 0.00

0.10 1.00 г, мш

-С1М£Ь иБЗиЫВК 2008-06-04 - - -С1МЕ1. ^ШИБК 2008-06-03 ----С1МРХ ^иНИвК 2008-05-25

№

\

' Л

\

\ № б)

10.00

Рисунок 2: Функции распределения числа частиц по размерам (фоновые условия). а) - пееходная зона; б) - континентальный район Приморского края; в) - экспедиционные измерения

результатов траекторного анализа и правомерности применения предположения авторов [27, 34, 35] для нашего региона, были построены гистограммы обратного траекторного анализа.

Лидарное зондирование выявило сложную структуру ВРО в переходной зоне материк - океан в месте расположения лидара рисунок 4. На основе совместного анализа полученных ВРО, траекторий воздушных масс и карт потенциальнго вихря можно предположить, что низко расположенный вторичный максимум на уровне тропопаузы в большом числе случаев обусловлен вторжением слоев арктических воздушных масс практически под ось струйного течения. Но наблюдаемая слоистая структура довольно устойчива в зимний период и может быть обусловлена уменьшением концентрации озона в нижней стратосфере при его транспорте от полярного вихря на юг и перемешиванием при захвате субтропическим струйным течением, которое в нашем регионе за исследуемый период изменяло положение своего центра в пределах

Рисунок 3: Функции распределения числа частиц по размерам (пылевые бури в переходной зоне), а) - слабая пылевая буря; б) - интенсивная буря.

10 градусов.

Вероятность появления локального максимума ВРО, расположенного обычно на высоте 12000-15000 м., в зимний период 2008 г., составляла более 80%.

Результаты четвертой главы опубдикованы в работах [2, 14-16, 18].

В 5 главе приводятся результаты исследования стратификации аэрозольных слоев в атмосфере над заливом Петра Великого, проверка выполнимости для них критерия устойчивости, а также результаты исследования воздействия пылевого аэрозоля на процессы функционирования биологических систем Японского и Восточно-Китайского морей.

Атмосферный аэрозоль играет существенную роль не только в формировании климатических условий, но и является одним из факторов, оказывающих существенное влияние на активность фотосинтезирующих систем в океане. Это воздействие осуществляется как прямым образом, в результате поступления огромного количества минеральных веществ с континента в фо-тический слой океана (что приводит к локальному цветению водорослей на акваториях, подверженных аэрозольному воздействию), так и в результате изменения альбедо и спектрального состава солнечного излучения, достигающего морской поверхности.

Некоторая часть континентального аэрозоля, попадая в атмосферу в результате таких явлений как пылевые бури или извержения вулканов, локализуется на высотах, соответствующих особенностям высотного распределения температуры, где аэрозоль может находиться очень долго [36]. Под действием ветрового режима аэрозольные массы, находящиеся на резких температурных градиентах, могут переноситься на далекие расстояния. Так, выносы

Рисунок 4: Вертикальные профили распределения концентрации озона за 22.01.2008 (сплошная линия), и 25.01.2008 (пунктирная линия).

аэрозоля, вызванные пылевыми бурями в пустыне Сахара, наблюдаются над Атлантическим океаном и достигают берегов Америки [37]. В процессе переноса через Атлантику происходит поступление аэрозоля в океан, что увеличивав ет концентрацию микроэлементов в верхнем слое океана (ВСО). Увеличение их концентрации (особенно железа, кремния, фосфора) даже в незначительных количествах способно приводить к локальному цветению фитопланктона и к значительному увеличению концентрации хлорофилла «А» [38].

В процессе наблюдения за вертикальной структурой аэрозоля было отмечено, что аэрозоль, как правило, локализуется в несколько слоев (рисунок 5), и с течением времени, возможно их вертикальное перемещение. Направление этого движения в целом зависит от вертикальной составляющей скорости ветра на данных высотах. В некоторых случаях слой, располагающийся на высоте локальной температурной инверсии, испытывает вертикальное движение. Используя данные о высотном распределении температуры можно оценить диапазон высот, где будет выполнен этот критерий и в пределах которого возможна локализация аэрозольных слоев [39].

Анализ временных изменчивостей аэрозольной оптической толщины (АОТ) и концентрации хлорофилла «А», который был проведен для двух районов, расположенных в северо-восточном и восточном направлениях распространения аэрозоля, генерируемого песчаными бурями, показал, что в обоих случаях наблюдаются высокие значения коэффициентов корреляции до 0.6 (см. рисунок 6) между процессами локального цвета и возрастаниями АОТ, вызванными транспортом аэрозоля в период наиболее интенсивных аэрозольных событий в пустыне Гоби в 2006 году. Это позволяет сделать вывод о том, что атмосферный аэрозоль, поступающий на морские акватории в пери-

Время

Рисунок 5: Структура атмосферы 27.05.06 г. Вертикальная шкала справа -относительная интенсивность сигнала обратного рассеяния в градациях серо-

од интенсивных песчаных бурь в пустыне Гоби, является одним из важных факторов, влияющих на процессы развития фитопланктонных сообществ в данном регионе.

Я

0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4

/

/

■/* х

Ч

\

\ V

л

0.6 -------ь-**,«..®

** X

х >

0.4 X

0.2 \

а)

О дни

Ь)

-3 0 дни

Рисунок 6: а) - Зависимость коэффициента корреляции от смещения временного ряда концентрации хлорофилла «А». Первый район; Ь) - Зависимость коэффициента корреляции от смещения временного ряда концентрации хлорофилла «А». Второй район.

Результаты пятой главы опубликованы в работах [1, 5-10, 20].

Основные результаты и выводы

1. Показано, что для исследования атмосферных процессов в переходной зоне материк-океан, требующих проведения сетевых измерений распределения характеристик радиационно-активных компонентов атмосферы, необходим комплекс из двух лидаров с перекрывающимися измерительными каналами. Разработанный экспериментальный комплекс на основе твердотельного Ш:УАС и эксимерного ХеС1 лазеров обеспечива-

ет наиболее полную систему измеряемых характеристик радиационно-активных компонентов, взаимную верификацию данных и мобильность в сетевых измерениях.

2. При помощи разработанной аппаратуры лазерного зондирования выявлены основные признаки процессов трансформации микрофизических характеристик пылевого аэрозоля и его вертикального распределения в атмосфере переходной зоны материк-океан, которые состоят в:

• формировании ярко выраженной трехслойной стратификации аэрозоля с образованием температурных инверсий в области планетарного пограничного слоя, свободной атмосферы и подтропопаузном слое;

• увеличении размеров грубодисперсной фракции спектральной плотности распределения числа частиц по размерам с высотой (с 0.4 до 0.9 мкм);

• увеличении до 1 км высоты ППС определенной лидарными методами в периоды пылевых бурь по сравнению с высотой, определенной по данным метеозондирования.

3. Установлено, что через три дня, после поступления аэрозоля в верхний слой океана наблюдается всплеск развития клеток фитопланктона;

4. Показано, что ключевую роль в формировании двувершинного вертикального распределения концентрации озона с максимумами на высотах 13 км и 20 км в переходной зоне материк-океан играют система зональных ветров и процессы формирования двойной тропопаузы.

Основные публикации по теме диссертации

1. Букин О. А., Павлов А. Н., Шмирко К, А. и др. Особенности высотного распределения аэрозоля во время прохождения пылевых бурь над заливом Петра Великого в 2006 году и их воздействие на фитопланктонные сообщества Японского моря. // Оптика атмосферы и океана. — 2007. — Т. 20, № 4. - С. 341-348. - (Из перечня ВАК).

2. Букин О. А., Шмирко К. А., Павлов А. Н. и др. Особенности высотного распределения озона в переходной зоне "материк-океан" по данным ли-дарного зондирования // Оптика атмосферы и океана, — 2008,— Т. 21, № 10. - С. 884-889. - (Из перечня ВАК).

3. Букин О. А., Шмирко К. А., Павлов А. Н., Столярчук С. Ю. Особенности структуры планетарного пограничного слоя атмосферы в переходной зоне материк - океан по данным лидарного и метео - зондирования. //

Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2008,— Т. 44, № 6.— С. 822-827. — (Из перечня ВАК).

4. Зуев В. В., Шмирко К. А., Букин О. А. и др. Результаты совместных лидарных наблюдений аэрозольных возмущений стратосферы на станциях сети CIS-LiNet в 2008 г. // Оптика атмосферы и океана. — 2008. — Т. 22.-С. 557-569,- (Из перечня ВАК).

5. Букин О. А., Салюк П. А., Шмирко К. А. Книга 4. Фиические методы исследования // Под ред. Г. И. Долгих. — Москва "Наука", 2007. — С. 600. — (Из перечня ВАК).

6. Bukin О. A., Salyuk P. A., Pavlov A. N., Shmirko К. A. Phytoplankton Com-munitiesand Climate, Active and Passive optical methods for investigations // XIV International Symposium Atmospheric and Ocean Optics Atmospheric Physics, June 24-29. - 2007.

7. Salyuk P. A., Bukin O. A., Akmaykin D. A. et al. Phytoplankton Communities in Earth climate system // CITES-07, 21-25 July. — 2007.

8. Salyuk P. A., Bukin O. A., Shmirko K. A. et al. Estimation of phytoplankton community response to Asian dust forcing in the northwestern Pacific // Program abstracts of 17 Annual Meeting of North Pacific Marine Science Organization "Beyond observations to achieving understanding and forecasting in a changing North Pacific: Forward to the FUTURE 24 October - 2 November. — 2008.

9. Salyuk P. A., Bukin O. A., Shmirko K. A. et al. Joint use of lidar and satellite methods in the investigation of interactions between climate formative factors and phytoplankton communities state // International Scientific Conference "Advances of Satellite Oceanography: Understanding and Monitoring of Asian Marginal Seas 3-6 October. — 2007.

10. Salyuk P. A., Shmirko K. A., Akmaykin D. A. Spatio-temporal distribution of Asian dust events and its correlation with biological activity in the Far-Eastern seas of Russia // XV International Symposium "Atmospheric and ocean optics June 22-28. — 2008.

11. Shmirko К. A., Bukin O. A., Mayor A. Yu., Pavlov A. N. Comparative Analysis of Aerosol Dynamics According to Satellite, Stationary and Shipborne Lidar Data // ICONO/LAT 2007 Conference, May 28-June 1, — 2007.

12. Shmirko K. A., Bukin O. A., Pavlov A. N. PBL Parameters dynamics in the atmosphere of Vladivostok // XV International Symposium "Atmospheric and ocean optics June 22-28. — Krasnoyarsk: 2008.

13. Shmirko K. A., Bukin O. A., Pavlov A. N. Analysis of Atmosphere Layers Dynamics in Transition Continent-Ocean Zone // abstracts of XIV International Symposium Atmospheric and Ocean Optics Atmospheric Physics, June 24-29. - 2007.

14. Shmirko K. A., Bukin O. A., Pavlov A. N. Some results of the lidar sounding

of aerosol carried out from continental areas of China in the atmosphere above Vladivostok // XIII International symposium. Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics, July 2-7. — 2006.

15. Shmirko K. A., Bukin 0. A., Pavlov A. N., Stolyarchuk S. Yu. Bimodal vertical ozone distribution structure in transition ocean-continent zone according to lidar measurements // XV International Symposium "Atmospheric and ocean optics".— 2008.

16. Shmirko K. A., Bukin 0. A., Pavlov A. N., Stolyarchuk S. Yu. Atmosphere Aerosols and Ozone dynamics in the atmosphere over The Peter The Great bay // Proceedings of PICES 17th Annual Meeting. "Beyond observations to achieving understanding and forecasting in a changing North Pacific: Forward to the FUTURE".-2008.

17. Shmirko K. A., Pavlov A. N., Bukin O. A., Stolyarchuk S. Yu. Lidar station based on excimer and solid state lasers for investigations of the atmosphere // Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto and Microelectronics, APCOM 2009, September, 14 - 17.-2009.

18. Шмирко К. А. Особенности динамики радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк - океан. // Тезисы докладов конференции молодых ученых ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИЕ ИСЛЕДОВА-НИЯ. — Владивосток: изд-во Тихоокеанского океанологического института, 2008.

19. Шмирко К. А. Лидарное исследование динамики радиационно активных компонентов атмосферы. // Тезисы ФФПИО, 15-18 октября. — Владивосток.: 2007.

20. Шмирко К. А. Структура аэрозольных слоев в переходной зоне материк-океан и их воздействие на состояние фитопланктонных сообществ // ПДММ-07, 13-16 июня.-2007.

21. Kaufman Y. J., Tanre D., Leon J.-F., Pelon J. Retrievals of profiles of fine and coarse aerosols using Lidar and radiometricspace measurements // IEEE transactions on geoscience and remote sensing. — 2003,— Vol. 41, no. 8.— Pp. 1743-1754.

22. Petit J. R., Jouzel J., Raynaud D. 420,000 years of climate and atmospheric history re-vealed by the Vostok deep Antarctic ice core. // Nature. —1999. — Vol. 399.-Pp. 429-436.

23. Keeling G. D., Whorf T. P. Atmospheric carbon dioxide record from Maunu Loa. — [Электроный ресурс], unicorn.ps.uci.edu/151/handout/ C02atmos.pdf.

24. Keeling R. F., Piper S. C., Ballenbacher A .F., Walker J. S. Atmospheric carbon dioxide record from the South Pole. — [Электроный ресурс], http: //cdiac.ornl.gov/trends/co2/sio-spl.html.

25. Allen M. R., Frame D. J., Huntingford C. et al. Warming caused by cumul&-

tive carbom emission towards the trillionth tonne. // Nature. — 2009. — Vol. 458,-Pp. 1163-1166.

26. Quaas J., Ming Y., Menon S. et al. Aerosol indirect effects - general circulation model intercomparison and evaluation with satellite data // Atmospheric Chemistry and Physics Discussions.— 2009.— Vol. 9, no. 3,— Pp. 12731-12779. http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/9/12731/ 2009/.

27. Зуев В. В., Ельников А. В., Бурлаков В. Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. — Томск: ООО Издательство "Раско", 2002.— С. 280.

28. Artaxo P., erntsen Т., Betts R. et al. The Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Chapter 2.: Tech. rep.: Cambridge University Press, 2007.

29. Stull R. B. An Introduction to Boundary Layer Meteorology. — Boston: Kluw-er Academic Publishers, 1988. — P. 666.

30. Plant R. S., Atkinson B. W. SearBreeze modification of the growth of a marine internal boundary layer. // Boundary-Layer Meteorology. — 2002,— Vol. 104. - Pp. 201-228.

31. Балин Ю. С., Ершов А. Д., Пеннер И. Э. Лидарные корабельные исследования аэрозольных полей в атмосфере оз. Байкал. Часть 2. Поперечные разрезы. // Оптика атмосферы и океана, — 2003,— Т. 16, № 7.— С. 587-597.

32. Kovalev V. A., Newton J., Wold С., Нао Wei Min. Simple Algorithm to determine the near-edge smoke boundaries with scanning Iidar. // Applied optics. - 2005. - Vol. 44, no. 9. - Pp. 1761-1768.

33. Air Research Laboratory. — [Internet Resourse], www.arl.noaa.gov.

34. Lemoine R. Secondary maxima in ozone profiles. // Atmos. Phys. Chem. Discuss. — 2004. — no. 4. — Pp. 1791-1816.

35. Зуев В. В., Маричев В. Н., Хряпов П. А. Особенности стратосферного распределения озона над Томском // Оптика атмосферы и океана.— 1999.-Т. 12, № 12.-С. 632-634.

36. Williams J., Reus М., Krejci R., Fischer H. Application of the variability-size relationship to atmospheric aerosol studies: estimating aerosol lifetimes and ages, Atmos. // Chem. Phys. Discuss. — 2002. —Vol. 2, no. 1, —Pp. 43-74.

37. Rao D. V. Subba, Al-Yaman F., Rao С. V. Nageswara. Eolian Dust Affects Phytoplankton in the Waters off Kuwait, the Arabian Gulf // Naturwissenschaften. — 1999. — Vol. 86, no. 11. — Pp. 525-529.

38. Coale К. H., Johnson K. S., Fitzwater S. E. A massive phytoplankton bloom induced by an ecosystem-scale iron fertilization experiment in the equatorial Pacific Ocean. // Nature. — 1996. — Vol. 383, no. 6600. — Pp. 495-501.

39. Хргиан A. X. Физика атмосферы.— Л.:: «Гидрометеоиздат», 1969. — С. 670.

)

Шмирко Константин Александрович

Методы лазерного зондирования в задачах изучения пространственно-временной изменчивости оптических и микрофизических параметров радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк-океан

Автореферат

Подписано к печати Усл. п. л. 1,0. Уч. изд. л. 0,(

Формат 60x84/16. Тираж 100. Заказ 49

Издано ИАПУ ДВО РАН. 690041, г. Владивосток, ул. Радио , 5. Отпечатано группой оперативной полиграфии ИАПУ ДВО РАН. 690041, г. Владивосток, ул. Радио, 5

Введение

Обзор литературы.

Глава 1. Лидарный комплекс на основе эксимерного и твердотельного лазеров для исследования атмосферы

1.1. Историческое введение

1.2. Процессы взаимодействия лазерного излучения с атмосферой

1.3. Особенности восстановления вертикальной структуры оптических и структурных параметров радиационно-активных компонентов атмосферы

1.4. Описание оборудования.

1.5. Используемые методы и алоритмы

2.2. Описание эксперимента.57

2.3. Результаты и обсуждение.58

2.4. Заключение по главе .63

Глава 3. Особенности распределения атмосферного аэрозоля по размерам в переходной зоне материк — океан, динамика стратосферного аэрозоля. 66

3.1. Введение. 66

3.2. Аппаратура и алгоритм расчета.68

3.3. Результаты эксперимента.69

3.4. Наблюдения за вулканогенным возмущением стратосферы . 75

3.5. Анализ результатов сетевого мониторинга стратосферы . . 78

3.6. Заключение по главе.84

Глава 4. Исследования стратосферного озона в переходной зоне материк-океан .88

4.1. Введение .88

4.2. Алгоритм восстановления концентрации озона.90

4.3. Результаты и обсуждение.92

4.4. Заключение по главе .103

Глава 5. Влияние аэрозольных выносов на биологические системы Японского моря.105

5.1. Введение.105

5.2. Описание экспериментальных данных.107

5.3. Рассмотрение стратификации аэрозоля.109

5.4. Лидарные и спутниковые измерения АОТ.112

5.5. Воздействие аэрозоля на фитопланктонные сообщества. . . 115

5.6. Заключение по главе.120

Заключение .122

Литература .124

Список используемых в работе сокращений.

ППС - планетарный пограничный слой атмосферы;

ОСО - общее содержание озона;

ВРО - вертикальное распределение озона;

ВСО - верхний слой океана.

Введение

Актуальность работы Радиационно - активные компоненты атмосферы играют первостепенную роль в формировании климата Земли. Особенности переходной зоны материк - океан состоят в том, что динамику радиационно - активных компонентов атмосферы (аэрозоль, озон) определяют как процессы, протекающие на континенте и в открытом океане, так их взаимовоздействие.

Методы лидарного зондирования успешно используются для исследования радиационно активных компонентов атмосферы в континентальных районах и над акваторией океанов. Однако, сильная динамика атмосферных процессов, формирующих распределение радиационно активных компонентов переходной зоны, многочисленность и разнотипность источников атмосферного аэрозоля, требуют разработки комплексных лазерных методов исследования, позволяющих измерить набор параметров радиационно активных компонентов наиболее полно характеризующих особенности атмосферы переходной зоны.

С другой стороны, в переходной зоне возникает возможность использования, одновременно с методами лазерного зондирования, данных спутникового мониторинга, особенно информативных для восстановления параметров атмосферного аэрозоля. Здесь возможно использовать результаты измерения спектров восходящего от морской поверхности солнечного излучения при восстановлении оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля. Такой комплексный подход значительно повышает достоверность получаемых результатов.

Актуальной является задача разработки технических средств, обеспечивающих комплексный характер мониторинга основных радиационно активных компонентов атмосферы в переходной зоне и их динамику. В работе представлены результаты создания лидарного комплекса, предназначенного для одновременных измерений оптических и микрофизических параметров атмосферы с использованием современных методов дистанционного лазерного контроля (многочастотное лазерное зондирование атмосферного аэрозоля, дифференциальное поглощение лазерного излучения атмосферным озоном). Актуальной является задача повышения эффективности пассивного (спутникового) и активного (лидарного) мониторингов за счёт комплексного анализа их данных. В работе представлены результаты одновременного использования данных спектральных каналов сканеров цвета морской поверхности спутника MODIS AQUA и многочастотного лазерного зондирования для корректного восстановления вертикального распределения микрофизических и оптических параметров атмосферного аэрозоля.

Актуальным является использование новых разработанных комплексов для исследования тех процессов, которые определяют динамику радиаци-опно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк-океан. В работе приведены результаты многолетних исследований особенности структуры и динамики атмосферного аэрозоля и озона, планетарного пограничного слоя, их трансформации под действием интенсивных процессов, воздействующих на климат региона (песчаные бури, извержения вулканов).

В переходной зоне материк-океан также является актуальной задача верификации данных спутникового мониторинга.

Целью диссертационной работы является создание лидарного комплекса, доработка методики для проведения комплексных сетевых и стационарных измерений и исследование параметров и особенностей распределения и динамики полей радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне матери-океан.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать лазерный комплекс для проведения сетевых и стационарных измерений коэффициентов обратного рассеяния и экстинк-ции, функции распределения числа частиц по размерам, вертикального распределения озона, структуры и динамики полей радиационно-активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк - океан.

2. Доработать существующие методы лазерного исследования атмосферы для совместного лидарного и спутникового зондирований атмосферного аэрозоля в переходной зоне материк - океан.

3. Изучить особенности вертикальной стратификации атмосферного аэрозоля в переходной зоне материк-океан.

4. Исследовать вертикальную зависимость функции распределения частиц по размерам во время интенсивной аэрозольной загрузки атмосферы.

5. Исследовать сезонные особенности процессов, формирующих вертикальное распределение озона (ВРО) в переходной зоне материк-океан.

6. Изучить влияние пылевого аэрозоля на морские экосистемы.

Научная новизна С помощью разработанного лидарного комплекса были получены следующие результаты:

1. Установлена устойчивая трехслойная стратификация атмосферного аэрозоля в диапазонах высот 0-3 км, 4-6 км и 8-10 км, характерная для периодов интенсивного трансграничного переноса азиатской пыли в переходной зоне материк-океан.

2. Впервые получены результаты комплексных исследований структуры аэрозольных полей методами активного и пассивного зондирования в переходной зоне материк-океан Дальневосточного региона.

3. Впервые определено время реакции фитопланктонных сообществ на поступление в верхний слой океана микроэлементов, содержащихся в пылевом аэрозоле с помощью методов лазерной спектроскопии и лазерного зондирования.

4. Экспериментально устаиовлепно, что система зональных ветров (субтропическое и полярное струйные течения) приводит к двувершинно-му вертикальному распределению концентрации озона в переходной зоне материк-океан в зимне-весенний период.

5. Впервые получена вертикальная зависимость функций распределения числа аэрозольных частиц по размерам для периодов интенсивной аэрозольной загрузки атмосферы в переходной зоне материк-океан.

Практическая значимость

1. Разработан аппаратурный лидарный комплекс, используемый для регулярный мониторинг структуры и динамики основных радиационно активных компонентов атмосферы в переходной зоне материк - океан.

2. Созданы методики и алгоритмы, позволяющие проводить комплексный анализ атмосферного аэрозоля в переходной зоне по данным ли-дарных, спутниковых и фотометрических измерений.

3. На основе экспериментальных данных показано воздействие атмосферного аэрозоля пылевых бурь на состояние фитопланктонных сообществ окраинных морей северо-западной части Тихого океана.

4. Установлены характерные формы функции распределения числа аэрозольных частиц по размерам для переходной зоны материк-океан, континентальных и морских условий.

5. Экспериментально установлена двувершинная структура вертикального распределения озона в зимне-весенний период в переходной зоне материк-океан. Установлены основные процессы, ведущие к формированию такого распределения концентрации озона;

6. Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, используются для исследования радиационного воздействия на климат, построения региональных климатических моделей;

7. Результаты работы вошли в курс лекций «Физические методы исследования окружающей среды», читаемых в МГУ им. Г.И. Невельского.

Технические средства и методы могут быть использованы для исследования структуры и динамики атмосферы в переходной зоне материк-океан. Результаты, полученные с использованием разработанного комплекса, можно использовать для оценки вклада особенностей структуры полей аэрозоля и озона в процессы формирования регионального климата; использовать для изучения процессов взаимовоздействия радиационно-активных компонентов атмосферы с биологическими сообществами.

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием современных методов и оборудования для получения и анализа экспериментального материала. Результаты работ не противоречат и дополняют ранее полученные данные других авторов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Оптимальным вариантом лидарного комплекса исследования атмосферных процессов в переходной зоне материк-океан, требующих проведения сетевых измерений распределения характеристик радиаци-опно-активных компонентов атмосферы, является комплекс из двух лидаров с перекрывающимися измерительными каналами. Комплекс па основе твердотельного Nd:YAG и эксимерного ХеС1 лазеров позволяет измерять коэффициенты обратного рассеяния и экстинкции с ошибкой менее 13%, функции распределения числа частиц по размерам, ВРО с ошибкой до 20%, выпонять взаимную верификацию данных и мобильность в сетевых измерениях.

2. Комплексное использование данных полученных на разработанной станции лазерного зондирования и спутниковых фотометрических измерений позволили определить следующие особенности процессов трансформации микрофизических характеристик пылевого аэрозоля и его вертикального распределения в атмосфере переходной зоны материк-океан:

• увеличение измеренного методами лазерного зондирования на длине волны 532 нм значения высоты планетарного пограничного слоя (ППС) на величину до 1 км по сравнению с результатами метеозондирования;

• формирование ярко выраженной трехслойной стратификации аэрозоля с образованием температурных инверсий в области планетарного пограничного слоя, свободной атмосферы и подтропопа-узном слое;

• увеличение размеров грубодисперсной фракции спектральной плотности распределения числа частиц по размерам с высотой;

3. Всплеск развития клеток фитопланктона наблюдается через три дня после поступления аэрозоля в верхний слой океана.

4. Особенности распределения концентрации озона в зимне-весеннее время в переходной зоне материк-океан состоят в следующем:

• наблюдается двухвершинное вертикальное распределение концентрации озона, которое формируется специфической системой зональных ветров (субтропическое и полярное струйные течения);

• максимумы распределения концентрации озона приходятся на высоты 12-13 км и 19-21 км.

Апробация работы Результаты работы были представлены в 15 докладах на конференциях, в том числе 3 доклада на конференциях регионального и 13 на конференциях международного масштаба.

Публикации Материалы диссертации опубликованы в 20 печатных работах, из них 4 статей в журналах из перечня ВАК [1-4], 1 глава в монографии [5], 15 тезисов докладов [6-20].

Личный вклад автора Автор работы принимал принимал участие в разработке лидарной станции, а именно выполнял расчет параметров малогабаритного трехчастотного лидара для зондирования тропосферы [11, 17]. Проводил экспериментальные работы на лидарной станции, проводил расчеты высоты пограничного слоя атмосферы по лидарным и метеоданным, .осуществлял сравнительный анализ данных и их обоснование[3]. Участвовал в экспериментах по зондированию стратосферного озона, выполнял расчет профилей вертикального распределения озона, проводил траектор-иый анализ движения воздушных масс, обуславливающих особенности на ВРО, участвовал в интерпретации полученных результатов[2]. Проводил экспериментальные работы по лазерному зондированию атмосферы в переходной зоне материк-океан, разработку алгоритма восстановления лидар-ных данных с привлечением данных сканера MODIS-Aqua, расчет аэрозольной оптической толщины разработанным алгоритмом, определение высот локализации аэрозольных слоев в периоды интенсивных песчаных бурь и их анализ на устойчивость [1, 5]. Выполнял разработку алгоритма, расчет, анализ микрофизических параметров атмосферного аэрозоля для различных географических положений, обоснование полученных результатов, обработка и анализ данных зондирования стратосферного вулканогенного аэрозоля [4].

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы и пяти глав основной части, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 143 страницы, включая 36 рисунков и списка литературы из 159 наименований.

Заключение

Решая поставленные задачи были получены следующие результаты.

1. Создан лазерный комплекс для проведения исследований распределения характеристик радиационно-активных компонентов атмосферы на основе двух лидаров с перекрывающимися измерительными каналами. Комплекс на основе твердотельного Nd:YAG и эксимерного ХеС1 лазеров позволяет измерять коэффициенты обратного рассеяния и экстинкции (ошибка менее 13%), функция распределения числа частиц по размерам, ВРО (ошибка до 20%), взаимную верификацию данных и мобильность в сетевых измерениях.

2. При помощи разработанного лидарного комплекса и методик совместной обработки и анализа данных лазерного зондирования и спутниковых фотометрических измерений определены следующие особенности процессов трансформации микрофизических характеристик пылевого аэрозоля и его вертикального распределения в атмосфере переходной зоны материк-океан:

• Определение высоты ППС по данным лазерного зондирования дает завышенные (до 1 км) значения, по сравнению с результатами анализа метеоданных;

• Формирование ярко выраженной трехслойной стратификации аэрозоля с образованием температурных инверсий в области планетарного пограничного слоя, свободной атмосферы и подтропо-паузном слое;

• Увеличение размеров грубодисперсной фракции спектральной плотности распределения числа частиц по размерам с высотой;

3. Корреляционным анализом данных лазерной спектроскопии и лазерного зондирования установлено, что через три дня после поступления аэрозоля в верхний слой океана наблюдается всплеск развития клеток фитопланктона (коэффициент корреляции 0.6);

4. Особенности распределения концентрации озона в зимне-весеннее время в переходной зоне материк-океан, выявленные по данным лазерного зондирования, состоят в следующем:

• наблюдается двухвершинное вертикальное распределение концентрации озона, которое формируется специфической системой зональных ветров (субтропическое и полярное струйные течения);

• максимумы распределения концентрации озона приходятся на высоты 12-13 км и 19-21 км;

5. Разработан алгоритм восстановления микрофизических параметров атмосферного аэрозоля по данным спутникового и лидарного зондирования. i

1. Букин О. А., Шмирко К. А., Павлов А. Н. и др. Особенности высотного распределения озона в переходной зоне "материк-океан" по данным лидарного зондирования // Оптика атмосферы и океана. — 2008. — Т. 21, № 10.- С. 884-889.- (Из перечня ВАК).

2. Зуев В. В., Шмирко К. А., Букин О. А. и др. Результаты совместных лидарных наблюдений аэрозольных возмущений стратосферы на станциях сети CIS-LiNet в 2008 г. // Оптика атмосферы и океана. — 2008. Т. 22. - С. 557-569. - (Из перечня ВАК).

3. Букин О. А., Салюк П. А., Шмирко К. А. Книга 4. Фиические методы исследования // Под ред. Г. И. Долгих. — Москва "Наука", 2007. — С. 600,- (Из перечня ВАК).

4. Bukin О. A., Salyuk Р. АPavlov А. N. Shmirko К. A. Phytoplankton Communitiesand Climate, Active and Passive optical methods for investigations // XIV International Symposium Atmospheric and Ocean Optics Atmospheric Physics, June 24-29. — 2007.

5. Salyuk P. A., Bukin O. A., Akmaykin D. A. et al. Phytoplankton Communities in Earth climate system // CITES-07, 21-25 July. — 2007.

6. October 2 November. — 2008.

7. Salyuk P. A., Shmirko K. A., Akmaykin D. A. Spatio-temporal distribution of Asian dust events and its correlation with biological activity in thei

8. Far-Eastern seas of Russia // XV International Symposium "Atmosphericand ocean optics June 22-28. — 2008.

9. Shmirko K. A., Bukin O. A., Mayor A. Yu., Pavlov A. N. Comparative Analysis of Aerosol Dynamics According to Satellite, Stationary and Shipborne Lidar Data // ICONO/LAT 2007 Conference, May 28-June 1.— 2007.

10. Shmirko K. A., Bukin O. A., Pavlov A. N. PBL Parameters dynamics inthe atmosphere of Vladivostok // XV International Symposium "Atmospheric and ocean optics June 22-28. — Krasnoyarsk: 2008.

11. Shmirko К. A., Bukin O. A., Pavlov A. N. Analysis of Atmosphere Layers Dynamics in Transition Continent-Ocean Zone // abstracts of XIV International Symposium Atmospheric and Ocean Optics Atmospheric Physics, June 24-29. 2007.

12. Shmirko K. A., Bukin O. A., Pavlov A. TV., Stolyarchuk S. Yu. Bimodal vertical ozone distribution structure in transition ocean-continent zone according to lidar measurements // XV International Symposium "Atmospheric and ocean optics". — 2008.

13. Шмирко К. А. Лидарное исследование динамики радиационно активных компонентов атмосферы. // Тезисы ФФПИО, 15-18 октября.— Владивосток.: 2007.

14. Шмирко К. А. Структура аэрозольных слоев в переходной зоне материк-океан и их воздействие на состояние фитопланктонных сообществ // ПДММ-07, 13-16 июня, 2007.

15. Uno /., Carmichael G. В,., Sfreets D. et al. Analysis of surface black carbon distributions during ACE-Asia using a regional-scale aerosol model // J. Geophys. Bes. — 2003. Vol. 108 (D23).

16. Petit J. B,.} Jouzel J., B.aynaud D. 420,000 years of climate and atmospheric. history re-vealed by the Vostok deep Antarctic ice core. // Nature. — 1999. Vol. 399. - Pp. 429-436.

17. Keeling C. D., Whorf T. P. Atmospheric carbon dioxide record from Maunu Loa. — Электроный ресурс., unicorn.ps.uci.edu/151/ handout/C02atmos.pdf.

18. Keeling B. F., Piper S. C., Ballenbacher A .F., Walker J. S. Atmospheric carbon dioxide record from the South Pole.— Электроный ресурс., http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/sio-spl.html.

19. Allen M. B., Frame D. J., Huntmgford C. et al. Warming caused by cumulative carbom emission towards the trillionth tonne. // Nature.— 2009.-Vol. 458.-Pp. 1163-1166.

20. Kaufman Y. J., Tanre D., Leon J.-F., Pelon J. Retrievals of profiles of fine and coarse aerosols using Lidar and radiometricspace measurements // IEEE transactions on geoscience and remote sensing. — 2003,— Vol. 41, no. 8. — Pp. 1743-1754.

21. Израэлъ Ю. А., Борзенкова И. И., Северов Д. А. Роль стратосферных аэрозолей в сохранении современного климата // Метеорология и гидрология. — 2007. — № 1. — С. 5-14.

22. Falkowsky P. G. The ocean invisible forest // Scientific American. — 2002. — Vol. 54. — Pp. 54-61.

23. Григорьев А. А., Кондратьев К. Я. Пылевые бури как глобальный геофизический и географический феномен // Изв. Русского географического общества. — 2006. — № 6. — С. 1-9.

24. Кокорин А. О. Наш будущий климат: Отчет Всемирной Метеорологической Организации 952: Женева, 2003.

25. Williams J., Reus М., Krejci R., Fischer H. Application of the variability-size relationship to atmospheric aerosol studies: estimating aerosol lifetimes and ages, Atmos. // Chem. Phys. Discuss. — 2002. — Vol. 2, no. 1. — Pp. 43-74.

26. Coale К. H., Johnson K. S., Fitzwater S. E. A massive phytoplankton bloom induced by an ecosystem-scale iron fertilization experiment in theequatorial Pacific Ocean. // Nature. — 1996,— Vol. 383, no. 6600,— Pp. 495-501.

27. Boyd P. W., Watson A. J., Law C. S. A mesoscale phytoplankton bloom in the polar Southern Ocean stimulated by iron fertilization. // Nature. — 2000. — Vol. 407, no. 6805. Pp. 695-702.

28. Tsuda A. A mesoscale iron enrichment in the western Subarctic Pacific induces a large centric diatom bloom // Science. — 2003.— Vol. 300.— P. 958-961.

29. Bishop J. К. В., Davis В. E., Sherman J. T. Robotic observations of dust storm enhancement of carbon biomass in the North Pacific. // Science. — 2002. — Vol. 298, no. 5594. Pp. 817-821.

30. Зуев В. E., Титов Г. А. Оптика атмосферы и климат.— «Спектр», 1996. Р. 270.

31. MODIS Algorithm Theoretical Basis Document. — Электроный ресурс., http://modis.gsfс.nasa.gov/data/atbd/atbdmod02.pdf(11/01/ 2006).

32. PARASOL-POLDER products distribution center.— Электроный ресурс. http: //polder. cnes. f r.

33. NOAA Satellite and Information Service.— Электронный ресурс., http://www.nesdis.noaa.gov/satellites.html.

34. AERONET Aerosol Robotic Network.— Электроный ресурс., http: //aeronet.gsf с.nasa.gov/.

35. Региональный центр коллективного пользования ДВО РАН "Лазерные методы исследования конденсированных сред, биологических объектов, мониторинга океана и атмосферы".— Электронный ресурс., http://www.febras.ru/pdfforsite/T.pdf.

36. Klett J. D. Stable analytical inversion solution for processing lidar returns // App. Opt.- 1981. —Vol. 20pp.- Pp. 211-220.

37. Лазерный контроль атмосферы, Под ред. Э. Хинкли. — Мир, 1979.— С. 416.

38. Зуев В.Е., Креков Г.М., Крекова М.М. Дистанционное зондирование атмосферы. — Новосибирск: Наука, 1978. —С. 3-40.

39. Fernald F. G. Analysis of atmospheric lidar observations, Appl // Applied Optics. 1984. - Vol. 23. — Pp. 652-653.

40. Marenco F., Santacesaria V., Bais A. F. Optical properties of tropospher-ic aerosols determined by lidar and spectrophotometric measurements. // Appl. Opt. 1997. - Vol. 36, no. 27. - Pp. 6875-6886.

41. Kovalev V. Stable near-end solution of the lidar equation for clear atmospheres // Applied optics. 2003. - Vol. 42, no. 3. - Pp. 585-591.

42. Kardas A. E., Markowicz К. M., Malinovski S. P., Karasinski G. SAWA experiment-properties of mineral dust aerosol as seen by synergetic lidar and sun-photometer measurements. // Atmos. Chem. Phys. Discuss. — 2006. no. 6. - Pp. 12155-12178.

43. Gutkowicz-Krusin D. Multiangle ldar performance in the presence of horizontal inhomogeneties in atmospheric extinction and scattering // Applied optics. 1993. - Vol. 32, no. 18. - Pp. 3266-3272.

44. Sicard M., Chazette P., Pelon J. Variational method for the retrieval ofthe optical thickness and the backscatter coefficient from multiangle lidar profiles // Applied optics. — 2002. — Vol. 41, no. 3. — Pp. 493-502.

45. About Calipso.— Электронный ресурс., http://www-calipso.larc. nasa.gov/about/science.php.

46. Ansmann A. Ground-truth aerosol lidar observations: can the Klett solutions obtained from ground and space be equal for the same aerosol case? // Applied optics. — 2006. — Vol. 45, no. 14. — Pp. 3367-3371.

47. Atmosphere aerosol and ozone monitoring in CIS regions through lidar stations network (CIS-LiNet). — Электроный ресурс. http://www. cis-linet.basnet.by/.

48. Чайковский А. П., Иванов А. П., Балин Ю. С. и др. Лидарная сеть CIS-LiNet для мониторинга аэрозоля и озона: методология и аппаратура // Оптика атмосферы и океана. — 2005. — Т. 18, № 12. — С. 1066-1072.

49. Asian dust Network.— Электроный ресурс., www-lidar.nies.go.jp/ AsiaNet/.

50. A European Aerosol Research Lidar Network to Establish an Aerosol Climatology: EARLINET. — Электроный ресурс., http://www. earlinet. org/.

51. Elterman L. A series of stratospheric temperature profiles obtained with the searchlight technique // J. Geophys. Res.— 1953.— Vol. 58.— Pp. 519-530.

52. Hellwarth Я. W., McClung F. J. Giant Pulsations from Ruby // J. Appl. Phys. 1962. - Vol. 33. - Pp. 838-841.

53. Fiocco G. Smullin L. D. Detection of scattering layers in the upper atmosphere (60-140 km) by optical radar // Nature. — 1963,— Vol. 199,— Pp. 1275-1276.

54. Ligda M. G. H. Proc. Conf. Laser Technology. — 1963.

55. Зуев В. ВМаричев В. Н., Долгий С. И., Шарабарин Е. В. Результаты эксперимента по лидарному зондированию озона и температуры в тропосфере и стратосфере // Оптика атмосферы и океана. — 1996. — Т. 9.- С. 1123.

56. Бурлаков В. Д., Зуев В. В., Евтушенко Г. С. и др. Лидар для зондирования тропосферного озона с использованием нелинейных преобразователей излучения лазера на парах меди // Оптика атмосферы и океана. 1994. - Т. 7. - С. 1614.

57. Маричев В. Н., Ельников А. В. О методе лазерного зондирования атмосферного озона на длинах волн 308 и 532 нм // Оптика атмосферы и океана. 1988. — Т. 1. — С. 77.

58. Browell Е., Wilkerson Т., Mcllrath Т. Water Vapor Differential Absorption Lidar Development and Evaluation // App. Opt. — 1979. — Vol. 18. — Pp. 3474-3483.

59. Renaut D., Capitini. R. Boundary-Layer Water Vapor Probing with a Solar-Blind Raman Lidar: Validations, Meteorological Observations and Prospects // J. Atmos. Oceanic Technol. — 1988. — Vol. 5. — Pp. 585-601.

60. Arshinov Yu. F., Balin Yu. S., Bobrovnikov S. M., Razenkov I. A. Combined sounding of the atmosphere by aerosol and R.aman lidars // Sov. J. Quantum Electron.— 1983. —Vol. 13,- Pp. 217-221.

61. Leonard D. A. Observation of Raman Scattering from the Atmosphere using a Pulsed Nitrogen Ultraviolet Laser // Nature. — 1967. — Vol. 216. — Pp. 142-143.

62. Melfi S. H., Lawrence J. D., McCormick. M. P. Observation of Raman scattering by water vapor in the atmosphere // Appl. Phys. Lett. — 1969. Vol. 15. - P. 295-297.

63. Balin loan. Measurement and analysis of aerosols, cirrus-contrails, water vapor and temperature in the upper troposphere with the jungfrau-jpch lidar system: Ph.D. thesis / Institut des sciences et technologies de renvironnement. — 2004.

64. Lazzaraotto B. Ozone and Water Vapor Measurements by RAMAN lidar in the Planetary Boundary layer, in DGR. — EPFL, 2001.

65. Bodhaine B. A. On Rayleigh Optical Depth Calculations. // American Meteorological Society. 1999. - Vol. 16. - Pp. 1854-1861.

66. Collis R. Т. H., R.ussell P. B. Lidar Measurement of Particles and Gasesby Elastic Backscattering and Differential Absorption, Ed. by E. D. Hink-ley. — Springer Verlag, 1976.

67. Зуев В. В., Ельников А. В., Бурлаков В. Д. Лазерное зондирование средней атмосферы. — Томск- ООО Издательство "Раско", 2002. — С. 280.

68. Мс Cartney Е. J. Optics of the Atmosphere. — Wiley, 1976.

69. Moulin C., Dulac F., Lambert С. E., Day an U. Control of atmospheric export of dust from North America by the North Atlantic Oscillation // Nature. 1997. - Vol. 387. - Pp. 691-694.

70. Seinfeld J. H., Pandis S. N. Atmospheric Chemistry and Physics,, Ed. by J. W. S. — Wiley Interscience, 1998.

71. Зуев В. В., Маричев В. Н., Хряпов П. А. Особенности стратосферного распределения озона над Томском // Оптика атмосферы и океана. — 1999. — Т. 12, № 12. С. 632-634.

72. Зуев В. Е., Зуев В. В., Маричев В. Н. Лидарные исследования озона // Опт,ика атмосферы и океана.— 1993. — Т. 6, № 10. — С. 1224.

73. FieldSpec® HandHeld.— Электронный ресурс., http://www.asdi. сот/products/f ieldspec-handheld.

74. Внешние модули АЦП/ЦАП. — Электронный ресурс. http://www. Icard.ru/products/external/е-154.

75. Modis-WEB.— Электронный ресурс., http://modis.gsfc.nasa. gov/.

76. Зуев В. Е., Креков Г. М. Оптические модели атмосферы.— Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986.—С. 256.

77. Вдскгпапп С., Mironova I. Microphysical aerosol parameters from mul-tiwavelength lidar // Journal Optical Society of America. — 2005. — Vol. 22. Pp. 518-528.

78. Veselovsky /., Kolgotin A., Griaznov V. Inversion of multiwavelength Raman lidar data for retrieval of bimoda.1 aerosol size distribution. // Applied optics. — 2004. — Vol. 43. — Pp. 1180-1196.

79. Кабанов M. В., Панченко M. В., Пхалагов Ю. А., Веретенников В. В. Оптические свойства прибрежных атмосферных дымок. — Новосибирск: «Наука», 1988,—С. 201.

80. Тихонов А. Н., Арсеиин В. Я. Методы решения некорректных задач.— М.: «Наука», 1979.

81. Tarantola A. Inverse Problem Theory and Model Parameter Estimation. — Cambridge University Press., 2005.— P. 305.

82. Radiosonde data.— Internet resource., http://weather.uwyo.edu/ upperair/sounding.html.

83. Santacesaria V., Marenco F., Balis D. et al. Lidar observationsa of the planetary boundary layernabove the city of Thessaloniki, Greece. // II Nuovo cimento. — 1998. — Vol. 21, no. 6. Pp. 585-595.

84. Frioud M., Mitev V., Matthey R. Backscatter lidar detection of the evolution of the aerosol stratification in the PBL during Foehn events in FORM // MAP Meeteeng. — Schliersee, Germany, 2001. — Pp. 179-182.

85. Endlich R,., Ludwig E., Uthe E. An automatic method for determining the mixed depth from lidar observations. // Atmospheric Environment. — 1973.—Vol. 13.-Pp. 1051-1056.

86. Kolev I., Skakalova Т., Grigorov I. Lidar measurements of the aerosol extinction profile in Black Sea coastal zone. // Atmospheric Environment. — 2000. — Vol. 34. Pp. 3813-3822.

87. Matthias V., Bosenberg J. Aerosol climatology for the planetary boundary layer derived from regular lidar measurements. // Atmospheric Research. 2003. - Vol. 63. - Pp. 221-245.

88. Kolev I., Savov P., Kaprielov B. et al. Lidar observation of the nocturnal boundary layer formation over Sofia, Bulgaria. // Atmospheric Environment. 2000. — Vol. 34. - Pp. 3223-3235.

89. Балии Ю. С., Ершов А. Д., Пениер И. Э. Экспериментальные и модельные исследования пространственного распределения атмосферного аэрозоля над акваторией оз. Байкал. // Оптика атмосферы и океана. 2007. - Т. 20, № 2. - С. 114-121.

90. Балин Ю. С., Ершов А. Д., Пениер И. Э. Лидарные корабельные исследования аэрозольных полей в атмосфере оз. Байкал. Часть 1. Продольные разрезы. // Оптика атмосферы и океана. — 2003. — Т. 16, № 5-6. С. 438-446.

91. Балин Ю. С., Ершов А. Д., Пеннер И. Э. Лидарные корабельные исследования аэрозольных полей в атмосфере оз. Байкал. Часть 2. Поперечные разрезы. // Оптика атмосферы и океана. — 2003. — Т. 16, № 7. С. 587-597.

92. Пекур М. С. О дистанционных оценках параметров подобия пограничного слоя атмосферы над городом. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 1997. Т. 33, № 5. — С. 612-618.

93. Барун В. В., Иванов А. П., Осипенко Ф. П., Чайковский А. П. Модельные спектральные оптические характеристики городского аэрозоля. // Труды международной конференции ENVIROMIS'2000. — Томск, Издательство ЦНТИ, 2001. С. 84-92.

94. Stull В. В. An Introduction to Boundary Layer Meteorology. — Boston: Kluwer Academic Publishers, 1988. — P. 666.

95. Garratt J. B. The Internal Boundary Layer A R.eview. // Boundary-Layer Meteorology. - 1990. - Vol. 20. - Pp. 171-203.

96. Plant В. S., Atkinson B. W. Sea-Breeze modification of the growth of a marine internal boundary layer. // Boundary-Layer Meteorology. — 2002. Vol. 104. - Pp. 201-228.

97. Kovalev V. A., Newton J., Wold C., Hao Wei Min. Simple Algorithm to determine the near-edge smoke boundaries with scanning lidar. // Applied optics. 2005. - Vol. 44, no. 9. - Pp. 1761-1768.

98. Segayle W. Planetary Boundary Layer Heights: Lidar and Radiosonde Based Observations. // Proceedengs of the 15th Symposium on Global Change and Climate. — Boston, American Meteorological Society, 2004. — P. 20.

99. Cooper D. /., Eichinger W. E. Structure of the Atmosphere in an Urban Planetary Boundary Layer from Lidar and Radiosonde Observations. // J. Geophys. Res. 1994. — Vol. 99. — Pp. 22937-22948.

100. Chemical weather forecast System.— Электронный ресурс., http:// cfors.riam.kyushu-u.ac.jp/~cfors/.

101. Carmen J. Nappo Sporadic breakdowns of stability in the PBL over the simple and complex terrain. // Boundary-Layer Meteorology. — 1991. — Vol. 54, no. 1-2. Pp. 69-87.

102. Chudzynsky S., Czyzewsky K. Multiwavelength lidar for measurements of atmospheric aerosol. // Optics and Lasers in Engineering. — 2002. — Vol. 37. Pp. 91-99.

103. Kaufman Y. J. Size distribution and scattering phase function of aerosol particles retrieved from sky brightness measurements //J. Geophys. Res. 1994. - Vol. 99. - Pp. 10341-10356.

104. Waquet F., Leon J.-F., Goloub P. Maritime and dust aerosol retrieval from polarized and multispectral active and passive sensors. //J. Geophys. Res. 2005. - Vol. 110.- P. doi 10.1029/2004JD004839.

105. Perez С. Nickovic S., Baldasano J. M., Sicard M. A long Saharan dust events over the western Mediterranean: Lidar, Sun photometer observations, and regional dust modeling. // J. Geophys. JR.es. — 2006. — Vol. 111. P. doi:10.1029/2005JD006579.

106. Yongxiang H., Xiaomin F., Tianliang Z., Shichang K. Long range trans-Pacific transport and deposition of Asian dust aerosols. // Journal of Environmental Sciences. — 2008. — Vol. 20, no. 4.

107. Ивлев Л. С., Дмоховский В. А., Соломатин В. К. Аэрозольные исследования в экспедиции "Беринг". // Прикладные вопросы физики атмосферы. — 1975. — Т. 363. — С. 37-43.

108. Ивлев Л. С. Структурные и оптические характеристики морских аэрозолей. // Прикладные вопросы физики атмосферы.— 1989.— С. 113-121.

109. Field spectroscopy faculty. — Электроный ресурс., http://fsf.nerc. ас.uk/instruments/cimel.shtml.

110. Air Research Laboratory. — Internet Resourse., www.arl.noaa.gov.

111. Зуев В. В., Бурлаков В. Д., Долгий С. И., Невзоров А. В. Аномальное рассеяние в атмосфере над Томском в осенне-зимний период 2006/07 г. // Оптика атмосферы и океана. — 2007. — Т. 20, № 6. — С. 524-530.

112. Murgatroyd В. J. The global circulation of the atmosphere. — 1969.

113. Shindell D. Т., Faluvegi G., Lacis A. et al. R.ole of tropospheric ozone increases in 20th century climate change. //J. Geophys. Pes. — 2006.— Vol. D08302, doi: 10.1029/2005JD006348.

114. Fischer H., Birk M., Blom С. et al. MIPAS: an instrument for atmospheric and climate research. // Atmos. Chem. Phys. Discuss. — 2007. — Vol. 7. — Pp. 8795-8893.

115. Shindell D. T. Climate and ozone response to increased stratospheric water vapour // Geophys. B.es. Lett.— 2001.— Vol. 28, no. 8.— Pp. 1551-1554.

116. Shindell D. T. Perspective: Whither Arctic climate? // Science. — 2003.

117. Shindell D. T. Local and remote contributions to Arctic warming. // Geophys. B.es. Lett. — 2007. — Vol. 34.

118. Center for Coastal Physical Oceanography.— Internet Resourse. www. ccpo.odu.edu.

119. Hansen J. Efficacy of climate forcings. // J. Geophys. B.es. — 2005. — Vol. 110, no. 9.

120. Хргиан A. X. Физика атмосферного озона. — Ленинград: Гидромтео-издат., 1973,- С. 290.

121. Kruger K., Langematz U., Grenfel J. L., Labitzke K. Climatological features of stratospheric streamers in the FUB-CMAM with increased horizontal resolution. // Atmos. Chem. Phys. — 2005. — no. 5. — Pp. 547-562.

122. Vaughan G., O'Connor F. M., Warein D. P. Observations of Streamers in the Troposphere and Stratosphere Using Ozone Lidar. // Journal of Atmospheric Chemistry. — 2001. — Vol. 38, no. 3. — Pp. 295-315.

123. Нерушев А. Ф. Воздействие интенсивных атмосферных вихрей на озоновый слой земли. — СПб: Гидрометеоиздат, 2003.— С. 223.

124. Veselovskh /., Barchunov В. Excimer-laser based lidar for tropospher-ic ozone monitoring. // Appl. Phys. — 1999. — Vol. 68, no. 6. — Pp. 1131-1137.

125. Dobson G. M. B. Atmospheric ozone and the movement of air in the stratosphere. // Appl. Geophys.— 1973.— Vol. 106-108, no. 5-7.— Pp. 1520-1530.

126. Reid S. J., Vaughan G. Lamination in ozone profiles in the lower stratosphere. // Quart. J. R.oyal Meteor. Soc.— 1991.— Vol. 117, no. 5-7.— Pp. 825-844.

127. Appenzeller C., Holton J. R. racer lamination in the stratosphere: A global climatology. // J. Geophys. Res.— 1997,— Vol. 102, no. 12,— Pp. 13555-13569.

128. Krizan P., Lastovicka J. Definition and determination of laminae in ozone profiles. // Stud. Geophys. Geod. 2004. - Vol. 48, no. 4. - Pp. 777-789.

129. Balestri S.; Balis D., Blumenstock T. The Northen Hemisphere Stratosphere in the 2002/03 winter: Preliminary Results from the first phase of VINTERSOL.: Tech. rep.: University of Cambridge, 2004.

130. Balis D., Blumenstock Т., Chipperfield M. P. The Northern Hemisphere Stratosphere in the 2006/07 winter: preliminary results provided by European and collaborating scientists.: Tech. rep.: University of Cambridge, 2007.

131. Lemoine P. Secondary maxima in ozone profiles. // Atmos. Phys. Chem. Discuss. 2004. — no. 4. — Pp. 1791-1816.

132. Braathen G. O. Ozone and Aerosol sonde activities: R.eport to NDSC Steering committee.: Tech. rep. — Thun.: Norvegian Institute for air researches, 2003.

133. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы, — JL: Гидрометеоиздат, 1984. — С. 725.

134. Hofmann D. J., Rosen J. M. On the prolonged lifetime of the El Chi-chon sulfuric acid aerosol cloud. // J. Geophys. Res. — 1987. — Vol. 92, no. D8. Pp. 9825-9830.

135. Stone R. S.} Key J. R., Dutton E. G. Properties and decay of stratospheric aerosols in the Arctic following the 1991 eruptions of Mount Pinatubo. // Geophys. Res. Lett. — 1993. Vol. 20, no. 21. — Pp. 2359-2362.

136. Rao D. V. Subba, Al-Yaman F., Rao С. V. Nageswara. Eolian Dust Affects Phytoplankton in the Waters off Kuwait, the Arabian Gulf // Naturwis-senschaften. — 1999. — Vol. 86, no. 11. Pp. 525-529.

137. Walsh J. J., Steidinger K. A. Saharan dust and Florida red tides: the cyanophyte connection // J. Geophys. R.es.— 2001. —Vol. 106, no. Сб.— Pp. 11597-11612.

138. NIES Lidar home page.— Электроный ресурс., http://www-lidar. nies.go.jp/AsiaNet/.

139. Хргиан A. X. Физика атмосферы. — JI.:: «Гидрометеоиздат», 1969. — С. 670.

140. Lin /.; Liu W. Т., Wu С. С. New evidence for enhanced ocean primary production triggered by tropical cyclone. // Geophys. R.es. Lett. — 2003. — Vol. 30, no. 13.-P. 1718.

141. OceanColor Web.— Электроный ресурс., http://oceancolor.gsfc. nasa. gov/.