Введение 3
1 Характеристика стратосферного озона 5
1.1 Общее содержание атмосферного озона 5
1.2 Озоновые дыры 6
1.3 Космический мониторинг МГС с помощью аппаратуры спутника Aura... 8
2 Специализированные программы для обработки спутниковых данных озона 13
2.1 Программа Project1 13
2.2 Программа New 15
2.3 Программа Ozon rings 20
2.4 Программа Surfer9 23
3 Применение спутниковых данных для исследования глобальной динамики стратосферного озона 25
3.1 Изменение общего содержания озона и площади Антарктической озоновой дыры 25
3.2 Анализ скорости меридионального переноса озона 28
3.3 Анализ значений зональной скорости переноса масс озона 32
Заключение 35
Список использованных источников 37
В настоящее время проблему озонового слоя Земли ставят в число наиболее значимых глобальных проблем, связанных с сохранением природной среды. Озоносфера не пропускает солнечное излучение короче 290 нм, при исходной величине которого органическая жизнь в ее современном виде была бы невозможной. Если собрать весь озон в слой при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0°С, то толщина этого слоя, т.е. общее содержание озона (ОСО), составит около 3 мм или 300 единиц Добсона (е.Д., 1е.Д.=10-3 см).
В рамках проблемы деградации озонового слоя в качестве основной причины его истощения указывается на фотохимическое разрушение озона антропогенными факторами. В 1973 г. Ш. Роуланд и М. Молина обнаружили, что фреоны (хлорфторуглероды) могут разрушать стратосферный озон. В 1977 г. был выработан план действий по защите озонового слоя от антропогенного воздействия, а в 1985 г. подписывается текст Венской конвенции об его охране. Этой же цели служат Монреальский протокол 1987 г. и поправки к нему, предусматривающие контроль за озоноразрушающими соединениями, прекращение производства и использования хлорфторуглеродов.
Однако, несмотря на большое количество экспериментальных и теоретических исследований, реальные причины убыли озона до сих пор не установлены. В материалах Всемирной Метеорологической организации отмечается, что в целом прогноз состояния озонового слоя остается неопределенным, существующие химические модели не позволяют точно воспроизвести наблюдаемые вариации ОСО. Приводимые в научной литературе сведения о скорости деструкции стратосферного озона крайне противоречивы.
содержания озона позволяет использовать озон в качестве индикатора динамических процессов. В этой связи актуальными становятся разработка методов контроля над движением масс озона и детальное исследование пространственно-временных вариаций озонового слоя, уточнение скорости убыли ОСО, поиск дополнительных механизмов, способствующих образованию озоновых аномальных явлений (например, Антарктической озоновой дыры), и не связанных с фотохимией.
Цель работы - изучить динамику общего содержания озона в Антарктике по спутниковым данным.
Задачи работы:
- Сформировать архив спутниковых данных с 01.09.15 по 31.12.15 для южного полушария.
- Провести предварительную обработку спутниковых данных с помощью специализированных пакетов.
- Проанализировать данные о размерах Антарктической озоновой дыры наблюдаемой в полярных широтах южного полушария.
- Изучить изменение ОСО за исследуемый период в Антарктике.
- Получить оценки зональной и меридиональных скоростей масс озона в исследуемом периоде для южной полярной области.
Сформирован архив спутниковых данных с 01.09.15 по 31.12.15 для южного полушария по данным, представленным на сайте NASA (http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/). Используя специализированное программное обеспечение - Project1, New, Ozone rings, Surfer 9 были обработаны файлы данных за Антарктическую весну сентябрь - ноябрь и за декабрь 2015 года. Сентябрь - октябрь - это период формирования озоновой дыры. По значениям ОСО выявлена граница озоновой дыры - это широта 69.5о. В ходе исследования был выявлен минимум общего содержания озона 04 октября 2015 г., который составил 101 е.Д.
Конец октября - ноября - период заполнения озоновой дыры и после 21 декабря ОСО возле полюса превысил значения ОСО выше уровня 220 е.Д., что свидетельствует о заполнении Антарктической озоновой дыры. Проведен анализ площади озоновой дыры за исследуемый период. Максимальная площадь озоновой дыры 28 млн. км2 наблюдалась 02.10.2015 г.
Были исследованы графики зависимости зональной и меридиональной скорости. Проанализированы значения меридиональной скорости масс озона за каждый месяц с сентября по декабрь 2015 г. для области 64.5о - 74.5о ю.ш., находящейся в приграничных зонах умеренных широт и озоновой дыры. Проведен анализ меридиональной скорости в области полярных широт 64.5о - 69.5о ю.ш., за октябрь 2015 г. 02.10.2015 - значение скорости равнялось +1 град/сутки, и было направлено к экватору. 04.10.2015 - значение скорости равнялось +2 град/сутки, и было направлено так же от полюса к экватору. При углублении озоновой дыры происходил отток масс озона от полюса в область умеренных широт. 16.10.2015 - наблюдалось максимальное значение скорости равное 6 град/сутки, движение масс озона было направленно от полюса к экватору. Изменение направления движения масс озона от экватора к полюсу произошло только 28.10.2015 г. Минимальная меридиональная скорость равная -4 град/сутки регистрировалась 29.10.2015 г. Таким образом, только после 28.10.2015 г. началось поступление озона в область дыры.
Для области озоновой дыры 69.5о - 74.5о ю.ш., 02.10.2015 - значение скорости равнялось +4 град/сутки, и было направлено от полюса к экватору. 04.10.2015 - скорость уменьшилась до +1 град/сутки, но массы озона по- прежнему двигались в сторону умеренных широт. Площадь дыры изменилась с 02.10.2015 по 28.10.2015 с 28 млн. км2 до 25 млн. км2. ОСО изменилось с 04.10.2015 по 28.10.2015 с 101 е.Д. до 127 е.Д. Минимальное значение скорости равное -2 град/сутки наблюдалось 16.10.2015 и 29.10.2015, т.е. изменилось направление движения масс озона.
В работе был проведен анализ значений зональной скорости масс озона за каждый месяц с 01.09.2015 по 31.12.15 гг. в южном полушарии. В области широт 62о - 87о. В сентябре 2015 г. скорость была наибольшей по сравнению с зональными скоростями в октябре - декабре. Отметим, что в декабре, по сравнению с ноябрем скорость значительно понизилась для области широт 59о - 87о.
