Введение 3
1 .Озоновый слой 4
1.1 История открытия озона. Приведенный слой озона 4
1.2 Источники озона. Причины увеличения/деградации 8
1.3 Пространственное распределение озона 11
1.4 Связь озона с солнечной активностью, общей циркуляцией атмосферы,
метеорологическими явлениями 12
2. Исходные данные 14
2.1 Физико-климатическая характеристика южной Африки 15
2.2 Формирование базы данных температуры и ОСО 27
3.1 Частотное распределение температуры и ОСО за пятилетний период 36
3.2 Выявление сезонного хода температуры и ОСО 45
3.3 Выявление трендов по временным графикам температуры и ОСО 51
1. Механизмы взаимовлияния приземной температуры и ОСО 60
2. Корреляционный анализ температуры и ОСО 62
Заключение 66
Озон является одним из ключевых газов, играющих важную роль в атмосферной химии и физике. Его наличие в стратосфере обуславливает защитное действие озонового слоя, предотвращая проникновение ультрафиолетового излучения на поверхность Земли.
Южная Африка - регион с уникальным климатом и географическим положением. Здесь соседствуют различные климатические зоны, что делает его особо интересным для изучения влияния стратосферного озона на температуру. Наблюдения за изменениями температурных показателей в регионе позволяют проводить анализ и прогнозирование возможных изменений климата в целом.
В данной работе мы рассмотрим влияние состояния стратосферного озона на температуру воздуха на территории Южной Африки. Выполнен анализ данных наблюдений за последние пять лет. Целью настоящего исследования является выявление взаимосвязи между значением стратосферного озона и температурой воздуха в различные сезоны на станции Скрингбок. Мы предполагаем, что изменения общего содержания озона может оказывать значительное воздействие на климатические параметры в данном регионе и будем анализировать этот процесс с помощью статистического подхода.
Для выполнения цели поставлены следующие задачи
1. Получить физико-климатическую характеристику района исследования
2. Сформировать базу совместных данных, содержащих среднесуточные значения приземной температуры и общего содержанися озона (ОСО) за период 2018-2022 гг. на станции срингбоке
3. Выполнить статистический анализ температуры и ОСО по годам, выявить тенденции изменений
4. Построить тренды температуры и ОСО
5. Сформулировать два возможных механизма воздействия ОСО на температуру. Выполнить корреляционный анализ значений температуры и ОСО, выявить периоды с максимумами корреляции .
6. Результаты исследования могут быть полезны для понимания взаимосвязей между состоянием стратосферного озона и климатическими изменениями в регионе Южной Африки. Это позволит разработать более точные модели прогнозирования изменений в климате и выработать рекомендации по снижению негативного влияния антропогенного загрязнения на окружающую среду.
Работа состоит из 5 глав, которые сгруппированы в две части, в одной из которых рассказывается об истории стратосферного озона, причинах его увеличения и разрушения, а также о погодных явлениях. в другой части рассказывается о взаимосвязи между стратосферным озоном и температурой в Южной Африке в теплое и холодное время года
На основе совместного анализа значений температуры и ОСО, измеренных на станции Спрингбок за период 2018-2022 гг., в работе были получены следующие выводы.
1. Средняя годовая температура наблюдалась в интервале 19.3 - 22 ОС, среднегодовое значение ОСО - 265 - 275 ед. Д.
2. В летнее время (с мая по сентябрь) все годы наблюдался отрицательный тренд температуры и положительный ОСО. Скорость падения значений температуры различалась в разные годы: за летний сезон 2019 г. среднесезонная температура уменьшилась на 1,3 ОС, а в следующем 2020-м году - на 5 ОС. Средние значения ОСО за летний период возрастали на величину 40 ед.Д (в 2019 г) и 48 ед.Д. (в 2021 г).
3. Рассмотрены два механизма, с помощью которых может осуществляться
взаимовлияние температуры и ОСО. Предложен метод
корреляционного анализа для обнаружения периодов действия этих механизмов. Рассчитаны коэффициенты корреляции за каждый месяц пятилетнего периода. Отрицательных коэффициентов оказалось несколько больше, чем положительных (21 против 19) и противоположная взаимосвязь более сильная, чем прямая (12 коэффициентов со значением менее -0,4 против 9 коэффициентов со значением более 0,4). Таким образом, можно говорить о более частом действии первого механизма в районе станции Спрингбок.
4. Наиболее «активный» месяц, когда каждый год коэффициент корреляции более 0,4 по модулю, т.е. наблюдается то один процесс, то другой - июль. Первый механизм наиболее часто действует в июле и ноябре, второй - в январе, апреле и с июля по сентябрь. Действие первого механизма не встречалось ни разу за весь пятилетний период в феврале, марте и декабре. Действие второго механизма не встречалось ни разу за весь пятилетний период в мае, июне, сентябре, октябре и декабре. В декабре все пять коэффициентов демонстрируют отсутствие связи Т-ОСО (коэффициенты менее 0,17 по модулю).
5. Для более полного понимания взаимосвязи между озоновым слоем и климатическими изменениями необходимо учитывать разнообразные факторы, такие как воздействие солнечной радиации, влажности воздуха, географические особенности региона и многие другие.
