В последние 10 . . .15 лет были созданы модели различной сложности, которые описывают фотохимические и динамические явления с участием озона в атмосфере от уровня Земли до высот 100 . . . 120 км [66, 140, 164, 273, 277, 305, 388].[ ...]
Пример модели Джонстона не типичен в том смысле, что большинство других исследователей вводит в модели явления переноса— циркуляции атмосферы. Конкретный физический смысл используемых параметров переноса зависит от пространственно-временных масштабов моделируемых явлений, а также от их сложности. Однако в основе динамической части любой модели всегда лежит деление движений на упорядоченные и турбулентные (диффузионные). Среди последних для нас наиболее важны макротурбулентные движения из-за больших рассматриваемых масштабов переносов. Макротурбулентность можно аппроксимировать совокупностью горизонтальных вихрей и вертикальных замкнутых ячеек.[ ...]
Ввиду сложности вертикального профиля озона и его сильных широтных различий в первую очередь наибольший интерес представляет модель циркуляции атмосферы в виде замкнутой ячейки. Эта двумерная (2М — по современной классификации) модель исследует влияние вертикального и меридионального переносов на озон. Ряд исследований под руководством А. X. Хргиана был направлен на разработку такой модели [3, 6, 9, 35].[ ...]
Как известно, связь общего количества озона с вертикальными движениями воздуха рассматривалась еще в первые годы наблюдений за озоном. В дальнейшем представление о ней было выражено в виде так называемого принципа Добсона—Норманда (см. гл. VIII). Доказательство этого принципа дала, в частности, работа Д.Ф. Хар-чилавы [123], который получил отрицательные коэффициенты корреляции между вертикальной скоростью w и изменением общего содержания озона АХ. При этом w вычислялось по адиабатической формуле с использованием данных карты АТ200.[ ...]
В. М. Березин и Ю. А. Шафрин с помощью численного метода рассмотрели влияние вертикальной скорости и турбулентности на вертикальное распределение озона [9], используя уравнения непрерывности и фотохимического образования озона. Величины w у них были сравнительно большими, от 8 см с-1 на 15 км до 17 см-с-1 на 35 км. При восходящем движении, по их модели, происходит быстрое смещение максимума плотности озона вверх. При этом уменьшение АХ за сутки достигает 27 %; при нисходящем движении максимум должен смещаться вниз, а увеличение АХ за сутки — составлять 14 %. Влияние турбулентности на X практически отсутствует (из-за больших w).[ ...]
Следуя вышеуказанной модели, В. И. Бекорюков рассмотрел стационарное распределение озона при совместном влиянии такой циркуляции в виде большой меридиональной ячейки и фотохимии [6]. Решение уравнения переноса озона, учитывая фотохимические источники озона, но пренебрегая диффузией его при скоростях того же порядка, что и в схеме Мергатройда — Синглетона, качественно объяснило картину распределения озона для зимне-весеннего периода: обнаружилось большое X в высоких широтах и малое — в низких, низкорасположенный максимум плотности озона в высоких широтах и высокоподнятый — в низких, а также на личие двойного максимума вертикального распределения А 3 в средних широтах.[ ...]
М. А. Гусев усложнил эту модель, введя в нее сезонную изменчивость характеристик ячейки циркуляции по синусоидальному закону [35]. Фотохимический коэффициент и равновесная плотность озона были заданы как функции времени. Рассчитанные пространственно-временные концентрации озона хорошо соответствовали наблюдаемым.[ ...]
Более полно сформулировал и решил задачу А. В. Артемьев [3], который ввел в расчет параметры турбулентности, зависящие от сезона, высоты и широты, а также фотохимический источник озона с учетом водородных составляющих. Максимальные вертикальные скорости в выбранной им схеме, обусловившие наилучшее соответствие данным наблюдений, составляли 0,45 см-с-1, меридиональные— 1,15 м-с-1 и в целом для полушария были близки к вычисленным Мергатройдом.[ ...]
Недостатком одноячейковой схемы меридиональной циркуляции озона явилось большое расхождение с данными наблюдений в районе полюсов, экватора и в летне-осенний период.[ ...]
Рассмотренные примеры важны, поскольку они намечают путь моделирования более сложных явлений озона, в которых замкнутая ячейковая циркуляция входит как необходимый элемент.[ ...]
Вернуться к оглавлению