Представляем результаты измерений вертикального распределения содержания озона в атмосфере над Москвой. Мониторинг озонного слоя ведётся в Лаборатории спектроскопии миллиметровых волн ФИАН. Это позволяет выявить процессы, влияющие на содержание озона в атмосфере и прогнозировать состояние озонного слоя.
Озонным слоем атмосферы называют область высот примерно от 12 до 50 км, где находится около 90% озона. Поглощая ультрафиолетовые лучи, озон не только защищает все живое на Земле, но и влияет на тепловой баланс и динамику атмосферы. Значительное снижение содержания озона в атмосфере может привести к необратимым последствиям: вред здоровью людей, животных, изменение климата и др. Опасность уменьшения содержания озона в атмосфере в результате её загрязнения азотными, водородными и хлорными соединениями была осознана уже в 70-х годах 20 века. Наиболее известной аномалией в озонном слое является так называемая «озонная дыра», образующаяся над Антарктидой в зимне-весенний период и наблюдаемая с начала 80-х годов. В холодные сезоны последних лет подобные явления истощения озона наблюдаются также, в несколько меньшем масштабе, в полярных и умеренных широтах Северного полушария. Предполагается, что для восстановления озонного слоя необходимо прекращение выбросов озоноразрушающих веществ под постоянным контролем содержания и пространственного распределения озона.
Измерения вертикальных профилей распределения озона над Москвой начаты в ФИАН в 1987 г. и регулярно ведутся с 1996 г. Проводится анализ полученных данных, устанавливаются связи содержания озона на высотах 12-75 км с параметрами атмосферы, что позволяет прогнозировать изменения в озонном слое. Измерения проводятся с помощью специального оборудования: высокочувствительный приемник регистрирует излучение молекул озона на миллиметровых волнах, которое анализируется по спектру и записывается для последующей математической обработки – восстановления вертикального профиля озона по измеренному спектру. Так как миллиметровые волны поглощаются и рассеиваются в атмосфере значительно меньше, чем оптическое излучение, то измерения могут проводиться в различную погоду и в любое время суток.
Руководитель Лаборатории спектроскопии миллиметровых волн, сотрудники которой занимаются данной проблемой в ФИАН, к.ф.-м.н. Сергей Розанов комментирует полученные результаты:
«На рисунке представлены данные последнего холодного сезона. Видны области в сине-голубых тонах, где содержание озона над Москвой на высотах 25-35 км было значительно меньше нормы. Это связано с тем, что в эти периоды времени стратосферный полярный вихрь под влиянием динамических процессов в атмосфере смещался к Европе, и над Москвой оказывался обеднённый озоном воздух полярного вихря. В результате содержание озона на некоторых высотах было значительно, иногда до двух раз, уменьшено по сравнению с нормальными значениями».
Была выявлена повторяемость этого явления из года в год со значительными межгодовыми особенностями. В целом, чем ближе центр вихря подходил к Москве, тем меньше озона оказывалось над регионом. Отсюда вытекает способ прогнозирования содержания озона: если известны скорость и направление ветров в стратосфере, то, используя существующие программы прогнозирования ветров, можно составить прогноз по состоянию озона.
Было проведено сравнение данных ФИАН с результатами наблюдений озона на полярной станции Нью-Алесунд на Шпицбергене. «Озонная дыра» внутри полярного вихря возникает над Арктикой ежегодно, и на Шпицбергене пониженное содержание озона наблюдается почти всю зиму. А над Москвой пониженное содержание озона наблюдается только в те периоды времени, когда полярный вихрь смещается к Москве.
«Также проводилось сравнение данных ФИАН с результатами измерений со спутника Aura, на котором работает прибор MLS, подобный нашему. Луч зрения MLS направлен вдоль горизонта, а вертикальный профиль озона в атмосфере измеряется при приближении луча к Земле и удалении от неё. Было получено хорошее соответствие наших измерений с поверхности Земли и измерений из космоса. Это совпадение подтверждает, что измерения ФИАН точны. Кроме того, данные наземных измерений всегда необходимы для контроля спутниковых данных», - говорит Сергей Розанов.
По долгосрочным прогнозам Всемирной метеорологической организации минимум содержания озона в стратосфере средних широт Северного полушария ожидался около 2000 г.
«К сожалению, из наших измерений видно, что пока повышения содержания озона в стратосфере над Москвой нет, и в последние 4 года уровень озона оказался даже ниже, чем в предыдущие годы. Поэтому необходимо продолжать измерения, по крайней мере, еще десятилетие, чтобы понять, произошёл ли над московским регионом столь ожидаемый перелом неблагоприятной тенденции уменьшения содержания озона», - подытоживает Розанов.
Эти исследования будут продолжаться в ФИАНе и дальше, ведь полученная информация очень важна для выявления факторов, влияющих на озонный слой, и прогнозирования его состояния.
АНИ «ФИАН-информ»
