Анализ данных наблюдений, приведенных в п. 5.4, показал, что зимне-весенние полярные уменьшения содержания озона в нижней стратосфере являются результатом очень многих сложных, взаимодействующих физических и химических процессов, большинство которых еще мало или совсем не изучены. Поэтому пока еще не созданы достаточно полные теория и модели антарктической и тем более арктической озонных «дыр», а в последнем случае само существование этой «дыры» надежно не установлено.[ ...]
По сути самого явления его модели должны быть нестационарными динамико-фотохимическими с не менее чем двумерным описанием динамики антарктической стратосферы (трехмерным — для арктической), а в фотохимические блоки модели должны включаться гетерогенные реакции на частицах полярных стратосферных облаков с малоизвестными параметрами. Атмосферные циклы частиц тоже еще надо моделировать.[ ...]
Таким образом, модель всей системы процессов явления, даже когда она будет создана, будет весьма громоздкой, трудно регулируемой и вряд ли доступной самым мощным современным ЭВМ.[ ...]
Большее развитие получили динамико-радиационные модели. Часть этих моделей учитывает отдельные (по мнению авторов — главные) фотохимические процессы. Логически четкий модельный эксперимент был проведен [146] на трехмерной 28-уровенной спектральной модели общей циркуляции слоя атмосферы до уровня 1 гПа (49—50 км) с примерным горизонтальным разрешением 5X8°. С контрольным «стандартным» вариантом модели сравнивался вариант, в котором от середины августа до середины ноября задавалось зонально однородное уменьшение концентрации озона в слое 200—10 гПа, в основном воспроизводящее антарктическую озонную «дыру», наблюдавшуюся в сентябре — октябре 1985 г. Рассмотрение изменений в модельных полях радиации и температуры, вносимых озонной «дырой», показало охлаждение слоя 100—30 гПа (16—24 км) на 2 К к середине октября и на 7 К к концу ноября, в середине которого содержание озона было восстановлено. В ноябре нагревание верхней стратосферы на уровне около 2—3 гПа (40—44 км) также достигло максимума, равного 6 К, и было вызвано в основном динамическими процессами, имеющими значительную междугодо-вую изменчивость. Полученное выхолаживание нижней стратосферы заметно меньше наблюдавшегося в октябре 1985—1987 гг. (см. рис. 5.13). Изменение температуры нижней стратосферы до середины октября в основном определяется динамическим фактором— слабыми нисходящими движениями воздуха. Весеннее резкое «взрывное» потепление в нижней полярной стратосфере в возмущенном варианте не наступает до декабря, в то время как в контрольном варианте оно происходит в ноябре. Такая же задержка потепления наблюдается в годы с интенсивной озонной «дырой» (см. рис. 5.10).[ ...]
Исследования внешних к озонной «дыре» радиационно-динамических факторов на диагностических моделях с использованием данных наблюдений показали падение интенсивности тропосферного воздействия на стратосферную циркуляцию южного полушария в 80-е годы в октябре, что может понижать температуру в антарктической нижней стратосфере независимо от наличия в ней озонной «дыры» и поддерживает ее существование в этом месяце. Исследования межгодовых изменений интенсивности планетарных волн и межширотного переноса тепла в нижней стратосфере весной в зоне 45—70° ю. ш. [170] показали большую интенсивность переноса в годы с Е фазой квазидвухлетнего колебания и меньшую — в годы с № фазой, причем в 1979—1987 гг. это падение в № фазе происходило более заметно, чем в Е фазе. На рис. 5.18 представлены средние межширотные потоки в сентябре— октябре в указанной зоне на трех уровнях: полные и от стационарной планетарной волны с волновым числом 1, из рисунка видно, что волновая составляющая определяет изменения полного потока. Меньшая интенсивность потока тепла и озона в годы с V? фазой приводит к большему весеннему снижению общего содержания озона и температуры в околополюсной области.[ ...]
Максимальные междугодовые изменения общего содержания озона (до 30—40 Д. Е. весной) с максимумами в Е фазе квазидвухлетнего колебания в зонах 60—80° с. и ю. ш. получены [120] с помощью глобальной двумерной среднезональной радиационно-динамико-фотохимической модели стратосферы с упрощенной газофазной фотохимией и без учета изменений волновых возмущений 80-х годов. Модельные изменения общего содержания озона в высоких широтах связаны с колебаниями межширотного упорядоченного переноса в средних широтах, несколько маскируемых противофазными колебаниями вихревого переноса, параметризуемого в модели недостаточно полно.[ ...]
Влияние междугодовых изменений интенсивности межширотного переноса в фазах квазидвухлетнего колебания в 80-е годы по сравнению с предыдущим периодом отражается и на изменениях общего содержания озона в средних широтах южного и северного полушария (см. рис. 5.10 и оценки трендов на рис. 5.15).[ ...]
Попытки воспроизвести наблюдаемые особенности антарктической озонной «дыры» на глобальных дву- и трехмерных моделях циркуляции и фотохимии атмосферы не привели пока к успеху. Модели со стандартными фотохимическими блоками без учета гетерогенных реакций не дают резкого снижения общего содержания озона весной в Антарктике [30]. Включение в фотохимический блок модели дополнительного удаления озона и оксидов азота, параметризующих гетерогенные реакции в полярных стратосферных облаках, также задаваемых в модели извне [19], вряд ли можно считать решением проблемы, поскольку эти параметры при отсутствии сведений о них становятся в модели подгоночными к данным измерений.[ ...]
Для моделирования частичной изоляции околополюсной области антарктической стратосферы зимой и весной в двумерных фотохимических моделях искусственно сильно снижают значения параметров межширотного обмена на границе полярного вихря (коэффициента Куу вихревой диффузии) [130], что опять вряд ли помогает исследованию явления.[ ...]
Таким образом, динамические процессы в антарктической стратосфере, вероятно, ответственны за большую часть явления озонной «дыры». Вклад таких процессов в межгодовые изменения интенсивности озонной «дыры» будет, очевидно, заметным и в будущем, но на фоне роста интенсивности фотохимического разрушения озона в области полярного вихря вследствие общего роста содержания нечетного хлора в стратосфере, доставляемого галогенсодержащими органическими газами.[ ...]
Вернуться к оглавлению