Вертикально-временная структура стратосферного аэрозоля над Томском по данным лазерного зондирования тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

ПХУДАРСТВНлНЫИ К05£ГГЕТ ?С'£СРЧ ГС ЯЕЛЛУ НАУКИ Л ВЬгСПЕП ИКС ЛЬ» ТйККИ?, ОРДЕЮВ ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОЛШИЗ И ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНА!.С^{2 ГСССЛРСТЗЕКЪЙ УНЖЕР^ПгГ имЗ.ВЛЧЗТЕЬ-ЗЕЗА

Работа выполнена в Институте оптики атмосферы СЮ АН СССР .

доктор физико-ыатеузтических каук профессор И.В.Самохвалов: кандидат фнзико-иэтеыатических нзук В.Н.Маричев.

доктор физико-иатеыатических наук В.А.Донченхо:

кандидат физико-щатеыатичеаап наук Б.Д.Ведан.

Астрофизический институт кн.В.Г.ФесенкоБа Ахадеиии наук КазССР.

Зашпа диссертации состоится "_____"____19___г.

в 14 часов 30 ьсшут на заседании специализированного совета К 053.53.03 по прксугдекив ученой степени кандидата физико- иате-матичесгяз кзук при Тсысхса орденов Октябрьской Револэдии и Трудового Красного 2ка^ени государственной университете ш. В. В. Куйбышева (634010. г.Тсиск. пр. Ленина, 33, главный корпус, аул. 1353.

С диссертацией коазо ознакомятся в научной библиотеке Тсиского университета.

Автореферат разослан "______19_г.

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Ученый секретарь специализированного совета гу г

к. .р. -и. ы. ______'• ____г. I!.Дейкова

5. Кг ■ X■ -

;'В связи с задачами экологии . и 7 пордообразовання контролю разлитых параметров и составлявших .1, :;':.£Т1юсфоры уделяется значительное вшшаше. Атыосферньй аэрозоль тд'эл является одной из таких кс-т.^к^;—. В общей случае под атмосферным ярт-д .^.|,озолец понижают дисперсные системы. состояже ;;з щстац твердого или еидкого вещества. находя-дихся во взвешенкоч состоянии в атмосферном воздухе. Источнжоы его являются: естественный неханизи образевагля :;з газовой фазы, техногенная деятельность человечества и различнее природные явления. В частности. извержения вулканов. приводя'дне к довольно знз'сгтелънп! и продолапельыз.! возмущениям естествешюго взрозо/ыюгэ фона Зеилн в глобальном ыасетабе. палевые бури и по?~зры. язляюккеся вагиьа региональны! факторен.

Необходимость г,:рскс«аслтзб:цтх :: регулярных исследований стратосферного аэрозоля определятся интересом к нему как к оптически актавнсиу атмосферному образованию. являюцемуся продукте!! слоеной совокупности хизгдчееккх. физических и .'.'сгссрологлческих процессов. таеггдеиу свои спецефичсскпе законы существования и скззывокгсиу значит опьксо слияние на климат и погодообразованле.

Особо вагкое значение йссл-элсвгняя стратосферного аэрозольного слоя С С/.С ). т.н. слоя йнго. приебретзит в связи с его лскзлпгдаоЛ на тех ез высотах, что и озоносфера. котсрая ¡тграет определят^/» роль в зелгге всех биологически структур от губительного У5 - ;:злуче:-д<д Солнца, и с ■ у четой отмеченной в последнее время £за;г.,'с связи аэрозоля и озона, определяемой, вероятно, слозы.1 х^амческль: составом аэрозоля, обуславливаюсь! его способность взаимодействовать с саснсм.

С течки зре!д:я физ-.пси стратосферного аэрозоля, глягнуания его природу и дткамнки определенный иетерес представляет проблеме взаимодействия С.'.С с ссносньл/и метеопараметрами.

Работы по создании адекватных азрозолыгкх моделей и свееЕреиекноге- предсказан:!« в о эй эких раатаиксикх возмущении, сбуслсвлсзд-да аэрозоле:.!, требует исследовали его переноса, суточных и сезонных варианнй, вьхетнего и регионального раепредглсзгля, т.е. ^сстранстЕснно-врс-Ус-гшкх варигцй.

Особу« сочность данная и:-; ферма-дня будет пцеть при прозедк&я регуляртгдх и снст<л?атических измерена в глэСзлнса масштабе с достаточной точность--! и ссответстгук^э^ прострспстЕскго-врсмеш^ V. Нз;гбсдс-? поягэ перечютегапс! требовкшж!

- 3 -

удовлетворяют лазерные нетодн зондирования атмосферы. о глобальности - распределенная по всему зешюыу игру сеть лззгрних локационных станция.

Сос1ояние_воп20£а,_ Формирование сети лазерных локационных станций началось еще в 60-е годы с поязлениш первых квантовых генераторов и созданием лидаров. Одна из давно действухетх. уникальная лидарная систола с обшей шюшадьв приемной антенны 16 и", построена еше в конце 60-х годов на ЯыаЯке. Помимо этого лидара в качестве примера моено отметить лидары по зондированию старатссферного аэрозоля в Японии. ФРГ. Италии. СССР и других странах. Общее хе количество зарегистрированных лидаров по зондированию стратосферного аэрозоля около 40. Получение на этих лидарах однотипной информации о аэрозоле позволяет проводить сравнительный анализ данных и отслегивать процессы переноса и трансформации аэрозольных слоев.

Использование в качестве передатчиков в первых динарах рубиновых лазеров, для которых характерно послесвечение активного элемента и наличие большого динамического диапазона, приходяаего из атмосферы рассеянного в направлешш назад сигнала, создавало определенные методические трудности, решение которых продолжается до ах пор в виде поиска эффективных методик как по проведении экспериментов, так и по восстановлении аэрозольных параметров.

В настоящее время в круг параметров, исследуемых с поаокыэ лидаров .входят такие аэрозольные характеристики. как концентрация чзстиц. спектр размеров. форма. Но в большнстве случаев измеряется отношение рассеяния к с отношение суимы коэффициентов обратного молекулярного и аэрозольного рассеянна к коэффициенту обратного молекулярного рассеяния ). дахщое представление о стратификации аэрозольных слоев атмосферы. При этом лапарное зондирование проводится как е плане получения регулярной информации о состоянии естественного фонового аэрозоля, так и в плане исследования довольно редких стратосферных аэрозольных образования. подобных полярным стратосферным облакам (1Г0) п облакам, обусловленным вулканическими выбросами.

На основе большого объема эмпирической информации установлена тесная взаимосвязь и еж, ¿у низкими температурами в стратосфере (ыеньзе 80°С) и появлением.ПСО.

Достигнутый к настоящему Ереме^ы результаты лиларямх иссл9Довз!Д1й позволил! выявить икротную трансформации высоты максимума аэрозольного слоя и всего САС.

Работы, проведенные по исследованию временных флуктуация

- 4 -

аэрозоля о зеряюЛ тропосфер? и нпгней стрзтсс£еро лгшзрои с длянса солш >--10.6 шш, выявили. что этп флуктуации подчинены логноруальноиу закону распределения, з то время как временные Сяуктуаи;к атмосферного аэрозоля, полученные нэ » 532 к.! в кзггней тропосфере, подчинены нормально',?у ззкаг/ распределения. Пснщанио пр;;ч;п1. прдаодяг.11 с дг.нно.'.' призера к различна? законам распределения. и рехпве друглг связазкых с атыосферн^! аэрозолем гтрсбг.■:>. требует боя>:»го объема различней кн^сризся.

Посхольну з'гаг-йй о закономерностях образования п взаимосвязи стратосферного аэрозоля у. иастоя^сиу времени юкеллвнэ явно недостаток», в тс? число и для создания . адекватных проп-сстичс-сзас ноавяе-Я. и обусловлено ото но только слоггностьэ сег.'са проблемы, но и налоП продолжи ольностью изб/эдекй.. к^дсстаточзсстьа п иозксскоЗ негслгостья лашшх о содергакт! и распределен::;! аэрозоля з зтгосф&р:,. то с&хп характерной чертой сегоднтгли'.х ::сс/.?лозсчпй САС галяотся накопление обвкркей статистической ::нфср!лап:\п о стрзтпф::кз:л:н аэрозоля. его :п7~:Ч'Зс:;г:! соотаггз л ,'изичзекпг хоракторнсгЕса::.

Ддл изучнгля такого елового природного гс-кснопэ. кпсс: ™ляо:ся стротсс.';-р;х-Л ягрозэл». г: вгрзбетки нзуч!» обоаювп'яшх П'зсдсп *: прсгпоспрсвгзкя аэрозольной какганштк

зтнос'ерч г? рт::снз2 и с Кгсатгбо кула/

рогулетш® нсследоопння САС в г г •_:.•: доступ:-:1": нетодл'л:. Поскольку «г; о~"г нетод, ^тга от ::-лы:еск:. по дзет его поя:ого сг.'.сг:-:^, го па.: при рез:::зап::п различат • гетодсв. та-: :: щг: гкаггз:» лагучягкэ;! ;:н;орнац:1н •: отборе репрезентэтивп-чх результатов пристальное гкегзгп» дод-но уделяться с::льтг.* и слабь:? стороной исполъзусмух нетсдоз.

Г.з лазерных нетолез исследования наибольшее распространено полу-з^". нетод оякочазтетного зоцднроггнна аэрозоля. дэгей ^Ссргзинэ о коз^:г.:;снто обратного рззееяня аэрозоля ига его перт;з:альнс;'! стрэт1:ф;кгст:и. а с учете:.' определенной априорной кк^сринцга поззоляхети получать достоверные сцонгс: другая азрозольньл: гара:-:тер::от',с-:: прозрачности. коэгбиииента ослабления и т.д.

Лпгз&З 1.'йгол ненее ;:н^ор::зтп?он по ерззкезйда с иетодсм :г.:зго-остстного лазерного зо:1дпрова:;ия аэрозоля, ксторпй псюто предстззлекнкх хзроктор::ст;а: аэрозоля нэ различ-нл: дявюх золи содержит инфсрааниа о его кккр0£!з:!Х0. по является более пр-ость-' доступая резлизан::::. :-: тезу ззрексаендсвазссг себя. хзк херегоо средство днста:пл'с;::;зго зсплирсвания,

- 5 -

позволяющее осуществлять регулярные наблюдения его вертикальной стратификации, что значительно расширило знания о стратосферной аэрозоле.

В Западной Сибири, конкретно в Томске, лидзрше исследования стратосферного аэрозоля были начаты в 1974 г, причем ориентированы были. в основной. на проведение слскных поляризационных экспериментов по исследовачию формы аэрозольных частиц. включая частицы перистых облаксв. Для проведения регулярных наблюдений за стратификацией стратосферного аэрозоля в данном регионе была создана вторая лидэрная станция кэ базе более мойного приемного телескопа с диаметром главного зеркала один метр. Столь пристальное внимание к стратосферному аэрозоле в Томске определяется тем, что его географическое полонеше в центре обнирного комплекта в дзлеке от гор и океана позволяет получать информация о чисто континентальном аэрозоле.

Проведение регулярных лидарных измерений стратосферного аэрозоля и исследование его вертикально-временных вариаций.

Достикение шли работы связано с реаекис-м комплекса задач, включзадего:

- введение в действие и вывод на дежурный режим работы лидарного комплекса на базе приемного телескопа с диаметром главного зеркала 1 метр:

- разработку методик восста.човлегжя аэрозольных параметров с учетом инерционности ФЭУ и особенностей аппаратуры лидара;

- создашь программного обеспечения для восстановления требуемых характеристик. отображения их в удобном для восприятия виде и документирования с соответствующей систематизацией полученных данных:

- проводков регулярных лидарных измерений САС и получение солутстпузеиои метоо информации:.

заключается в следуюыеи:

!. Для исследования средней атмосферы введен в действие оригинальный .кдарньй комплекс на базе мощного телескопа с диаметром главного з^ркзла 1 метр. Комплекс находится практически в центре сбиирного континента и на значительном удалении от горных массивов и окозиое . Этс. исключает влияние как океанических, так и орографических возмущений ¡¡а получаемые результат ы.

¿. Получен массив данных. ®;.я»иийся результатом нескольких лет тблюяе-нлй. о состоянии с грат сс.{¡яркого аэрозоля, позволивший

- 6 -

zú:. c:: •'/.-J'"::;

:::;:rrjerro п::.тс:.сг; гг.плгсгс::;';;;

•rhn;.:.di о.югнсглз 'J " : i с : J. :-.r?c-! cr

xr,-y_á;i;r.-. я гог^'Г^осс;: гт-л-г;; r'.rrrcii:".-.::r..z.

«nrr^r.:. гсгсог яг гпч/ЛС'. ;; X'rrrnrrrer:;.;

í.^jí;.:',; J irr fÍE: ¡:. гглгс-г""'г

i'¿-'¿\ rrro.jr-гп l;; !Àiv;dт. ;; i;:;cccdcc ,;or:r::.;do';rco I::.:,:: и n:;o:f;Ât!c:oo

J ;i\ ;•„:.: с n trc'.îd&ii кгнюг q гпя&кзг.сн о 'rsasucacdi fug;,;-j rox ojc:;.№'cIoxsoiî 'kvjnoocd мухлхошо fuccwc «-'or олсннсгсо ü;L;:rrcr: '£

•iirnrrJja ¡; с:-тжин;;хс!э.а слэ qiGcrreroo::

- наличие сезонного года высоты максимума отношения рассеяния, ограниченного высотным диапазоном 15-21 км и носяаего регулярный характер, коррелирующий с сезонный ходом высоты тропопаузы.

3. В высотной диапазоне 12-21 км существует обратная корреляционная связь нейду содерг:анн&м стратосферного аэрозоля и температурой, достигающая своего максимума (коэффициент корреляции 0.7) на высоте 13-17 кн.

Й£0О£Ь312ВаЩ1е_£езультатов работы..

Вся работа по созданию л;щзра, вывод его на дежурный резим измерений и сами измерения велись в рамках научно-исследовательских программ и хоздоговорных тем. выполняемых в ЮД СО АН СССР и, соответственно, была включена в отчеты. Часть содернаиихся в диссертация данных передана в ' Институт экспериментальной метеорологии (г.Обнинск) и гжлюче-на в базу дзг-пых стратосферного аэрозоля, созданную, в частности, для прогностического моделирования его влияния на радиационные процессы. Приведенные в диссертации результаты работы могут быть использоваш для проведения соответствующей коррекции китшентальзшх аэрозольных моделей атмосферы.

_АП2обэт1из_£а22£Ы21С2г. Оаюпныз . результаты работы, докладывалась и обсуЕДзлпсь да 14 ( Ссз-Кагшщо, Италия. 1938 ) и 15 (Тсмск, СССР,13903 ЫегдунаройНЯ коаферищиях по лазерному зондирования, 3 г.ацпонзлъноЛ конференции к телдхчосксй выставке с международным участием "Лазеры-ЕО" НРБ. 1553). 9

СТуапсе, 1536) и 10 (Томск, 1523) Всесоюзных симпозиумах по лазерному и акустическому зондирован;® атмосферы. О Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере (Красноярск, 1337), 3 городском конкурсе - конференции "Автоматизация производству" (Томск. 1333). а такие на научных семинарах Института оптики атмосферы СО АН СССР (Томск).

_Ст2укту23_и_объем_йисс^таии'Л^ Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы и имеет объем 107 страшщ. Диссертация иллюстрирована 24 рисунками. Список используемой литературы содершгг 81 наименование.

_Созер,гание_Ёаботы^

• Во введении обосновывается актуальность темы, обсуащается состояние вопроса, формулируются цель и задачи исследования, приводятся основные заажаеныо положения. отмечается научная и 'практическая ценность работы.

В пеЕвой_главе приводится описание стационарного лидарного

- 8 -

комплекса на базе приемного телескопа с диаметром глазного зеркала 1 метр и фиксированным направлением зондирования вверх, выведенного на режим депгурных измерений в г.Томске. Его технические характеристики: диапазон зондируемых высот 5-40 км, время накопления статистически обеспеченного отношения рассеяния 20 мин, пространственное разрешите 375 м. Источжком излучения лидара слуззгг лазер ЛГИ-701 с длиной волны иалучегам 532 им, энергией в кипудьсе 0.3 «Д::: в етпульсе, длительностью импульса 200 не и частотой посылок лазерных импульсов 3 кГц. Согласование передатчика и приемника лидара достигается применением счетчика, работающего по прилету фиксирования наличия галульсов во времешом интервале. но не дахгдего информации об их количество. Данный алгоритм работы махешально упрокзет схемную реализацию, счеттаса фотонов и позволяет достигать большой частот» его срабатывания. Возникакето искажения лидарных эхосигналоз зз счет пр:мене!шя данного алгоритма корректно учитываются на основе статистикс-вероятностного подхода.

Далее в работе подробно анзлоируется проблема искажения лидарных зхссигналов шпудьсанн последействия (ИП) ФЭУ.Приводит ся экспериментальное подтпсрглс'кяо их наличия как в нзтурл;;х, так и лабораторных исследованиях. . Устанавливается эмпирические зазкстгдости количества ¡31 от величины начальной засветки О) к высота С2) (последняя - для энергетических параметров лидера, представленных выдэ):

N -Э.алл ркр<0. 33 I) (1 > ; N «М I: М.7 ала 1-0. 1г И; 1 (С);

и р ир О J

где ми-:пггенс::Еность Ш ^Кгцз; з-кнтснс;еность начальной засвети!: н-высота -константа, не;меня;:даяся при различных условиях зондирования. На оснозе эксп?р:г.:е:ггэды:кх данных. полученных с использованием ряда аппаратурных разработок, исследуются различные методы учета и уменькокия ¡Я в лидарных эхеаггналах. Применительно к динару, работаюцему в регзгле дехг/гных измерений, с представлениыг»! вко параметрами установлено, что наиболее рационадьнк:! методом учета ¡21 является их учет на стадо; обработки с пспользсва!п:ем калибровки по участку профиля молекулярного рассеяния. С учетом наличия Ш в ллдзрисы эхосигнале и их за=ис;:мостп от высоты (2) урззпенпо лазерной локации необходимо записывать ь виде:

КЧН)«С Рч С1) Т*<Ч>/Ь* Г<о ^1+4.7 охр С-В. 17 Ч>|

где N £н) —регистрируемый сигнал <»<> -полный коэффиине-тп" обратного рассея;д!я;т <н) -прозрачность атмосферы; н -высота; с-аппаратурная

- 9 -

KCHCTEHTs; ксястпггта 121. Бр'.ще:«епие халиброзкк по участку профиля молекулярного рассеяния и элементов регрессионного спглизз позволяет определить неизвестно в данном урззнекиа константы п !;0 ■ £sjwî:eir.3so реиение лпд'зркогс урзшгекяя - кепос-рёдсгвсгаю восстановление отясошля рассеяния, осуцсствляотся тххзедагзха его к Bi:ey:

t5(1I)--B¡H; (3) reo е-"н> - функция. Екл?;ча:-сщя в себя eco экспериментально огрсдолясмые водичке.'; "¡í<h¡ - кгадрат аэрозольной лрозрэ'аюсти. Оцс-нг-:з в^лтягча il<i«> осуществляется из c~.>zœ jzícspatsz дачных с у-отсм п;;р;:;т:-:ого сс.-тнсцслия оч; д<^<ч> п приведение»

ypaciicis-'Â СЗ) к лпи-лому хп.;^(,ре:ш2Лэпс1!у уравнении п«ргюго nvp.",:rc относительно tíihj. Его реташо известно и. следовательно. определено спюи-онпе расссзгпя.

Го прозоаггея анализ результате^ ßiacputK

е.епан ьерткгелгней стрэп^жоа'пт аерозоля, получение в течение i!Xî-ÎS29 гг. в г.Тереке па .с тарном • комплексе. ~pi-zz~ci v.hí;o¿¡ в лересн rrzzo и согласно описанной та:.: ке

По с период с íScS-lbsa гг зхспер.еле:;та];ь;:::л

г.;".с:::л'. ьер тпкалыееп стратпф^са'си: сэре золя бы ей впервые ¿7?;с достаточно zopesar спх.сткчзсксй обеспеченностью су:.,ни? сеее:;не:и прэфнгл отношения рассеяния дгл чисто .у:::::-.:..услеыс сгетуан: тетрот. дли данных проуплей :.чр;".> следупцее. aniiHHje: кз высотах 25-30 к:.' и зате.,1. г.еетн :анн унелн^ение, практически отагнаионое для всех сеаенси кап г: :cr,r:uvro, га и о j носителе кого ссдерна:еия аэрозоля да висот

1': кот.-рых уеолпченпо тайне ¡енеет место, ю с

гр:.д:;-:-гс;.',:. разжиг.-:! для сезоне:;. Большее содернЕтип аэрозоля t з..:.::.:.; :н; ней :;е орааненпа с летним. Наличием на лутнсы и оеешшх ну. На и:: лен'пнентх китдзнумоз на высоте ~15 км (т.о. немного ныне треле

изменчивость ;-.!еет и вариабельность пробелей сенаа унаееяппя. При этом ее характерной чертей является то, <н"0 enani сне Сольае. че:: летен. ¡е'ентся следующие механизма;, p-.-.i:¿¡r, еунеетч-у-лепе в снобсднен атмосфере. пркБОДяизж к р-^ли-и» i i пс И'.'сти сснееных сезонов. Зклой скорость ветра в

стратосфер.' белые, чем лотом. Зто приведет к больше,? гурбодпг:ir-iiïîctu атмосферы и сама стратосфера является менее устаена-асе: стглаенэ температурной стратификации. сунестеуннеП в е.е'еа: пгрпед у. числен Рпчзрдсстта, получаем:::.. из основе

- 10 -

ncroc.uainarï.

Гссдэдввано голевых средних пройден отнонения рсссолия основ: гни созенез Сз;г.:з и дето) показало наличие им сукзствеккоЛ иэне.Фгизости от года к году. 5с.*и для детгзхх перподоз 1S33- 1£37 годов пробили к ;2>елп глубокий иинкглум на cl:ccto 15-'¡S :••:«. что приводило к снрздгнности стратосферного аэрозольного сдоя :Г::го. то в лс следу;: дне голы этот 1';пп:::у:з исчез. Аэрозольная стрзтн'::::а:д:я приобрела берну п/лзисго поредодэ и от стратсс ; "ул :•: тропзебере и стратосферный аэрозо;ь'::д: сдой как Сп р*зстпср':дсп а &5ц_-а стрзтнДд^звсп! аэрозоля.

Анализ отдельных npcîrtr.eiï от::одо:д:я рзссея:г:я, гс.т/чс-гд." в revs-*:? всего периода наэдздекуй. по:;а:ал, что :.:;аз:::аль':эо ?:-у.дп(; всегда нзбдодзется на внеатах Солее £5 ни и, сс-гтветстве-дю. тсд.у Су част ох) кзддбрезди нссбдоддно зьбдрать га эгид CVC0T2X. Однако необходимо ичеть ввиду, tío разгплеге рз;.з вознудегня, судествудюге в стратес'ере, :.и: .'да дотсда: увел:чг:ввется с ростон вноотп. приводит и на;ич:::з на зное:."': он э ?5 ни :: ;':::'эт:едьнь:н слуктуацтнгн. Да'д;:гТ вэдтср нсс.гол"3 гдн восстановлении в :; унс-нд ara его зли:::::?, r-.'j у.,,,.,,,,,...,,.. ввнвнг: í. что гл-дзодит ;: пр:. д~д уср'-дн^п'з ■ пд'-ктуанин, либо у::уд:,:;;д:сд доззтрздод ' ".года ¡"зез-.^спия. что дрг'воднт к их дрзстр:нствен::с"у уср'вндд: д

Ундтсд ат'-ооРгги 15-;0 им, в ve:тел г:?...^,

: :д.,;;дд:дд.1 стабильность:). поскольку va ::г -дд згаго'-зю зс.тпгз нолсдулярная плотность и aanrrryra nor ; -vr: над:, з:::д стас:шгкссть данного участив, "¡ад ::э : :;

перяного, в "'З'вггедьпсн нере зависит от зрененл у для вертикаль".:.?: дро'Дпдн дндвеного сигнилг:, позу" б "азов с гредслидд! ^декрете:.; пр:д:осно 1 :двлугз, сила грозе::' да ?:.:лдч^гтвг;"-зя еддд.а их подобии на основе ::о: ;д:д:дс:гтсв зеррзл:дзгг Оказалось. что десяпздгнутноо rs;:cn,:cxn;<? ллдзрдсло Г-Дснпэез грдзодит в вдеотнем дизнязедо 15-33 ?.н и ксзД'кхвндту д.::-е.-'твг: i:1 уровне 0.2, вне зависимости от ддг:д::д ;:.: ре: готрднни. Грн уве..и':-лд:н ср сачил нлкспл-т'я ;:ос~-,'ллдг~:т редддд: растет и при нзкспдс:д:л -Ю > "hí его ид-н-д-а с.:с:о О.С. Нрднднг этого кроется в гдкгезедтаб'дгд .дддд-кч-ддь: ryv-rccr: си зболнеи атнос;-ерь:. по-тедяддд к сду:':'~д д Сдунт;, видан дед го;'гчулдрнон, так п вс-ровог.ьнн_х состсзддн: их, а та::;-:- а сел:"" "

;:гизсдд; :: усролг^шиэ эти:: бдудту: д:з: ;; . Г'однсроднзст:':. Д.д'.ь----о :р-н'.ч накспл л гг. я лзлврдого здоенп'ад: ССол^а до :зд:)

- Г: -

по приводят к росту коэффициента корреляции «езду соседшши профилйаи, поскольку изменяются сами средние характеретики эмпирических профилей зз счет более крупных Шзнроиасштабных) динамических процессов свободной атмосферы.

Следовательно, для получечения репрезентативных данных о стратосферном аэрозоле время накопления лидарных эхосигналов долино быть порядка 40 шш.

Высотные профили отношения рассеяния. полоненные в основу исследований о вертикально-временной структуре стратосферного аэрозоля, имеют время кзкоплешгя около часа и с коррекцией на широтную, а если необходимо п сезонную вариабельность поля стратосферного аэрозоля, не противоречат данным других азторов. Псиимо этого не наблюдается противоречий и во временных зазислхостьх коэффициентов обратного аэрозольного рассеяния, полученных нэ лидарных станциях г.Гариим-лартенхирхен, г.Обнинска и г.Томска.

Далее в работе приводится сопоставление высотных профилей модельных коэффициентов обратного аэрозольного рассеяния и полученных из лида?}шх данных. Отмечается отличие представлештых средних проф;1лей. Однако с учетом стандартных отклонений как фонезой подели, так и эмпирических шш сопоставляемые значения пересекаются.

Исследования, представленные в следующем разделе данной главы, кмезт принципиальное значение с точки зрения общей циркуляции атмосферы, поскольку в ша представлены результаты наблюдений выраженных , стратосферных аэрозольных слоев над г.Томском в 1935 году, соотнесенных с пзверкением вулкана Руне в Колумбии. Поскольку аналогичные вырзаешше аэрозольные слои-наблюдались и на других лидарных станциях, то сопоставление цементов появления вулканического облака над различными пунктами зондирования, их географический положением позволяет проследить траекторию его двинет:я вокруг земного кара. Она представляет нерациональные скрукности с течешш времени поднимающиеся все выке к высоким сиротам и является наглядной ' иллюстрацией общей циркуляции атмосферы. Причем наблюдение этого не облака над Томском спустя три месяца на каком-то '-¡-том витке, однако более слабого и рэсполононного чуть кияе. что определяется процессами размывания слоя и его оседания под дейстьпе.1,; силы тяжести. вероятно указывает на-то. что воздушные массы низких шрот не продвигаются на сс-зер выг;е средних.

Такш образом стратосферный азрозодь вулканического

- 12 -

пронстондекия увлекается oCliej дакзашси воздуааг "гсс. поскольку моменты появления слоя над г.Гсрйиз-Пзртшяфхстхси и г.Томской находятся о прэделзг врсчеш нсобзсояжого для персцешшя воздушна иэсс стрзтосфсры пепду nyirrrr.ni, а

аэрозоль персисваотся ппоств с' issci и пз/.гтзтсй аасаямая трзссерся для отслмзяэшга лаиеггачесгап: прсцосссз стратосферы.

В 1Е21Ь<§3-СЛ32Й исслолузтся spcmmna рясы, m оснсзо всрт:пал5шх лро$ис-а omozavw рзссггг,:л. nowzzvtx в течсгпго 1SC3-1SS3 г.

Bpcvcsa'o.t ход г< полностьи корродирует со сдолгшадд

ранее вызодси нл ос::сзе качествешого анализа вертикальных профилей откоггсгая рсссеяния о болызеа содержании аэрозоля d 31?,¡кий период по сравнению с летки, постольку и подлаза максимума R г'.'цсИ больше.чем летен.

Еренситсй ход величины Rnox- Rmin, причем определяется

при h<Hm<.x(!-высота максимума аэрозольного слоя), иллюстрирует то. что такие понятия, как ыокснмуи стратосферного аэрозольного слоя и со сдоя для средних широт носят довольно распл.'зчзгсД характер и трус:о идентифишруэтея относительно кггэ лезетг слоев.

Врс*.!с-г:сЧ ход высоты нахспгунэ отношения рсссея:"!я п достаточной степени аналогичен временному ходу высоты трепепаузы и v.kq'i ггрггэдичесяий _ характер. При это« на гасот болоо рзг7дг?:гг:! г:р~стер и более широкий диапазон пленения. ;[cTOvL"ac'i периодичности данных характеристик язляотся оззеккоо rz'Kncz's /гзленяя. наиболее выраженное у 2сади. л sert бы фергг.груг/лзо пнфрздазкув ахустнческуо волну с частотой

3.2'10*" гц, сгагпуеэ которой при рзспрострспспт гзерх в отсутствии потерь со-рзстаот обратно пропср1пс^здм:о корна квадратному из плстягсл. ILt: г::сотл трслопг,т:!, тсс и высота паксинуна R язлизтея "icrrcrTcp"™ rrvrr-m rz:~zc'z соли, а диапазон их изиенашя отрг.^сг сз r'nnrx'j^f. Ддл грезорга адекватности принятой C'js.o езс*-ГГс:.'Э ссс

вытекающее из уравнения для :г,пт.:гс:с'г.осгл акустической полны:

r -Э.Э

(А /а >= р<Н=13 «:ч>/рС!<=»17 ки) 5

тпа* TT L . j

где Атахи атр- амплитуды г'ГССг? еггс.тггз п 7

тропопаузы, соответствишо: рШ-10 к:«) д piH«17 гсгО - ПЙЗПГЭСГб воздуха на соответствуют! cp?s:zzzi tveetv^i

локализации тропопаузы и !:c:icr:.rj::3 f<» соотсстстссггз. Получст-П'з

- 13 -

ко противоречат принятой иодели. Тс:.; болзе с учэтсм того, что высота цшсскауца г< является характеристикой ккерцпожого параметра- аэрозоля. Локализация последнего кз какой-либо высоте определяется равновесием ряда сил. на некоторые из izrt cyu:cTDe;2ios влияние оказывает кзаеаяюот'гся от года i: го ду высотный ход градиента температуры.

Исследования более кешонаситабных флуктуалхлй высоты Етакалтуыз R и (наблюдения проводились в течо;гле четырех

часов), и проверка по критерию VA-квадрат. показали . что случа.'ддд1 характер поведения этих данных подчиняется нормальному закону распределения.

Полученные- для высотного диапазона от i 0 до 30 км вроккзшв рясу отношения рассеяния. разбитые по сезонам, используется для исследования медурозневой корреляхл! :<. Соедлтнеттные мелду собой козеелилонгы корред-д.::;, получе'.гные от одного высотного уровня, представляет собой ;л£ высотный год и являлтея вертилзлъпез лорредлцлонлоЛ с.ункцней r¿. стралаглей размеры неоднороднзетей г . Пздуч:;д1лл ¡:ср,ред:.х:о:гд^о бунлл;сл ллеелт суц-эстсаиэе- различия ло ссзоддл. Qú¿%i все:: седанов яздяетег то, что с реете:.; просты лорредтдглллзл связь кеццу сосэдгсглх уровнг.гд уменьшается. ВеснгД длл у-лстка стр-зтоо.-ерн J4-23 хы это выразило в боль'лей стеле;-:;. Иллбодол TCCU2K медурозпезал корреляционная связь наблюдается ь тирлсд в киеэг.ш диапазоне 13-18 км сна уролио C.Bi), потере; е> пее-е* место рес;л:л спад голлчт:ы этаче;лл; г.ол;...ллллл:.: лорр; ллл'л: до 0.35-0.4, обуслэзлеллой тллопаузел. Ос.. лл_> а б^л^лс.: слое стратсс..ерл от 14 до ?£ км нлбдлдллтея лл-ллоидл лоэЛ;лцдхпе:; коррэдллли -ü.S, ул,еэлла. :г.. то, тго па ,. ллл :чл:т::е лелду отпелс:л:-д: рзссея.:дя суцоствуст : злтеэеллзл.

."-Теледслатт.- вопроса :;срредлцлл:д!лл связи ыелду стнэле;л: ■■■ аллелл-лл; ;; тслперзгурол, глзлеписи, скорость;; вотра показа;.:, л.е а влсотге.. диапазоне 12-2! к:.; существует обратная ;:ор>..д.-и-.-<г:л;; связи л;...ду огпо_:ндо."! раасея;л;я н температурой, cîccto лалс;л.лл:в (лоэСЛ:лп;опт корреляции: 0.7) на 13-W тел. Был.; 2» лл Д''оет иесто монотонное лзденелле лос:л.ллде1пл доррэлял:а; от -О.Ь до +0.4. Teros поведелле доэлфиллилгез корреляции определяется, вероятно, кеадлаблтлчеелт' расширением т.е. поднятие какого-либо объема воздуха прлгоелт к увеллче-глл содар;:;а:ия аэрозоля. Поскольку плотность воздуха в этом объеме аодьде по сраззаш с кфуь'зглкг. то это лпллоддт л его рэсилрзнлл и, соответственно, л уненьле;д:л телперлтурл. Кг- с ростом высоты вынос аэрозоля из лд1:;л:л слоев атмосферы. в тел

- 14 -

числе тропосферы, менее вероятен. Этим объясняется монотонное изменение коэффициентов корреляции на высотах выше 21 км. Имеющая место корреляционная связь между отношением рассеяния и давлением и скоростью ветра определяется тем, что эти атыосферныэ характеристики являются производными от температуры и узе чероз нее прослеживается корреляционная связь ые&ау ниш и отношением рассеяния.

В заключении приводятся основные результаты работы в целой и обсуадается личный вклад автора в представленные в работе экспериментальные материалы и исследования. При непосредственном участили автсра был осуществлен запуск в действие и вывод на дежурный режим измерений оригинального лидарного комплекса. Для данного лидарэ автором адаптирована методика восстановления аэрозольных стратосферных параметров, исследованы основныэ искакакудие факторы лидарного эхо сигнала н разработаны ыетоды in корректного учета.

Процесс накопления большого объеиа экспериментального материала требовал участия определенного коллектива, осуществлявшего дежурные наблюдения. Однако большая часть этих данных была получена при непосредственной участии автора. Iii полностью проведена обработка, анализ и исследование полученных данных.

По теме диссертационной работы автором опубликовано S статей в центральной печати и специальных сборниках и сделано 8 докладов на Международных и Всесоюзных конференциях и симпозиумах. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в следующих работах:

1. Ельников A.B.. Кавкянов С.И. Крекоз Г.М.. Маричев D.H. Методика интерпретации сигналов лазерного зондирования стрэто -сферы. //Оптика атмосферы. 1989. Т. 2. n.g. С.537-540.

2. Маричев В.Н.. Ельников A.B. Применение метода калибровки ' по молекулярному рассеянию света к восстановлении стрзтификзизп аэрозоля в стратосфере по данным лазерного зондирования. // Тез. докл. 3 - ого Всесоюз. симпозиума по лазер и ахуст. зондированию атмосферы. 4.1. Томск: 'Изд. ЮА СО АН СССР. 1987. С.154-159.

3. Ельников A.B.. Маричев В.И.. Шелевой К.Д. Шелефонткс Д.И. Лазерный локатор для исследования вертикальней стратификгцгз аэрозоля. //Оптика атмосферы. 1983. T.l. n.4. С.117-123.

4. Ельников A.B.. Зуев В.В.. Маричев В.Н. Влияние и учет импульсов последствия ФЭУ в лидарных сигналах аэрозольного я моле- 15 -

куляриого рассеяния. // Оптика атмосферы. 1ЭЭ1. Т.4. 2. С.201-209.

5. Едьшков A.B.. Зуев В.В.. Маричев В.Н. Результаты лазерного зондирования вертикальной стратификации аэрозоля кал Западной Скбирьв (1935-1S33 гг. ). // Оптика атмосфера. 1331. Т.4. С.631-617.

Б. Еяьшеоз Л.В.. Крекоз Г.П.. Маричав В.Н. Лкдэрные кзблвдешя стратосферного слоя над Западной Сибпрьв. // Изв. АН СССР. CAO. 1SS3. Т.24. u.E. С.818-823.

7. Едькш:ов A.B.. Зуев b.F... Солевой К.Д.. Полэфонгск Д.К. Лпдарныо наблюдения распределения аэрозоля в стратосфере. //

International Laser Coo t «vrence. äan-Co^öica, Italy.

iseu.

8. Ельников ¿.В.. Зуев B.B.. Зуев В.Е.. Маричез В.Н. Длинкопе -риодные лпдарныз наблюдения распределения стратосферного аэрозоля над Западной Сибирьз. // interr,¿tu-.ai lí*.«?'

PíadíT Conference. Tc^ot , USSR, 194Z, firt 2.