Мінливість загального вмісту озону в атмосфері і горизонтального вітру в нижній термосферу (Центральна Європа).

Г.В. Вергасова, В. Д. Кокоуров, Е. С. Казимирову

Досліджувалася кореляція між варіаціями загального вмісту озону в атмосфері (ТСО), варіаціями параметрів динамічного режиму в нижній термосферу і варіаціями загальноприйнятих індексів сонячної і геомагнітної активності. Використовувалися щодобові супутникові вимірювання ТСО для п'яти обсерваторій в центрально-європейському регіоні та вимірювання параметрів горизонтального вітру в нижній термосферу над тим же регіоном (обсерваторія Коллм, Німеччина) в період 1996-2003. Досліджувалася також квазіперіодичні структура цих варіацій і кореляція між відповідними періодограммамі. Отримані кількісні оцінки статистично значущих кореляцій. Виявлено загальні періодичності у мінливості досліджуваних параметрів.

Введення.

Дослідження мінливості різних часових масштабів параметрів озоносфери і пошуки фізичних причин цієї мінливості до теперішнього часу залишаються актуальною проблемою. І актуальність ця визначається тією суттєвою роллю, яку відіграє озон в термодинамічній балансі атмосфери, у формуванні клімату, в розвиток глобальних змін навколишнього середовища. Найбільша інформація накопичена про такий параметр озоносфери як загальний вміст озону в атмосфері (ТСО) - з допомогою багаторічних однорідних рядів спостережень на світовій мережі озонометрічесіх обсерваторій і завдяки наявності спеціальних спектрометрів на борту дослідних штучних супутників Землі (наприклад, досить ефективного інструменту Total Ozone Mass Spectrometer, TOMS).

Загальноприйнятим є зараз положення про те, що варіації ТСО повинні бути тісно пов'язані з динамічним режимом атмосфери, в першу чергу, звичайно, з динамікою стратосфери, де зосереджена більша частина озону. Однак, оскільки відомо, що атмосфера представляє єдину динамічну систему і різні верстви атмосфери активно взаємодіють/1 /, можна припустити, що і більш високі шари атмосфери, наприклад, нижня термосферу, можуть бути пов'язані з варіаціями ТСО.

До жаль, досить довгі ряди вимірів вітру на висотах мезосфери і нижній термосферу (80-100 км) існують лише для кількох регіонів нашої планети. Наприклад. в середніх широтах (~ 52 ° N) багаторічні однорідні вимірювання вітрів на цих висотах проводяться в Центральній Європі (обсерваторія Коллм) і до 1997 року проводилися у Східному Сибіру (обсерваторія Бадар), в істотно різних довготного та кліматичних регіонах. Саме порівняння результатів вимірювань для цих регіонів дозволило виявити істотну незональность динамічного режиму нижній термосферу, можливо пов'язану з різними умовами генерації та розповсюдження внутрішніх атмосферних хвиль, забезпечують вплив на нижню термосферу з боку тропосфери і стратосфери/1 /.

Цілком природно, що вимірювання в Центральній Європі і були використані нами для пошуків зв'язку з варіаціями ТСО/2/і було показано, що ТСО дійсно змінюється при зміні напрямку вітру в нижній термосферу. У варіаціях ТСО і швидкості зонального вітру були виявлені загальні періодичності, було встановлено, що кореляція між ТСО і вітром більш висока для зимового сезону і високої сонячної активності. Потім, використовуючи дані двох згаданих вище обсерваторій на одній широті, ми показали/3,4/що характер зв'язку між ТСО і вітром істотно залежить від довготи (тобто, від регіональних кліматичних умов). При цьому, звичайно, спостерігаються і деякі загальні закономірності для обох регіонів, наприклад, найбільші значення ТСО спостерігаються переважно при вітрах, спрямованих на північний захід, а мінімальні - при вітрах, спрямованих на південний схід/4 /.

Певний інтерес представляє порівняння варіацій ТСО і вітру не тільки для однієї і тієї ж точки, але й порівняння регіонального вітрового режиму з варіаціями озону на певної території в тому ж регіоні. Такому співставлення і присвячено даний повідомлення, як продовження циклу наших робіт/2-4 /. Мета даної роботи: подивитися, яким чином пов'язані між собою мінливість загального вмісту озону і вітер в мезосфері - нижньої термосферу в Центрально-Європейському регіоні, з'ясувати, чи пов'язані зміни ТСО зі зміною напрямку вітру в нижній термосферу, отримати кількісні оцінки зв'язку, використовуючи множинний кореляційний періодограмманаліз і отримавши кореляційні функції зв'язку самих вихідних рядів вимірювань та їх періодограмм. Для оцінки можливої ролі геліогеомагнітной активності в мінливості ТСО використовувалися числа Вольфа (W), індекси радіовипромінювання Сонця на хвилі 10.7 см (F10.7) і планетарний індекс геомагнітної активності Ар.

Для аналізу використовувалися щодобові вимірювання ТСО для 5-ти станцій на території Німеччини (Ланденбрук, Потсдам, Берлін, Дрезден, Лінденберг), проведені з допомогою спектрометра TOMS, встановленого на борту ШСЗ "Nimbus-7", в період з липня 1996 по січень 2003 р. Загальний вміст озону вимірювався в одиницях Добсона (од. Д.). Географічні координати станцій представлені в табл.1. Вимірювання горизонтального вітру в мезосфері - нижньої термосферу цього ж період проводилися на висоті