Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия
Рассматривается влияние озонового слоя в атмосфере над Антарктическим полуостровом
 на статистическую связь тропосферной погоды с эффектом F-рассеяния (spread-F). Использованы данные измерений на станции “Академик Вернадский” в период с 1995 по 2004 гг. во время
 развития озоновой ды...
Saved in:
| Published in: | Радиофизика и радиоастрономия |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60083 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия / А.В. Зализовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 1. — С. 15–23. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860125944950292480 |
|---|---|
| author | Зализовский, А.В. |
| author_facet | Зализовский, А.В. |
| citation_txt | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия / А.В. Зализовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 1. — С. 15–23. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Радиофизика и радиоастрономия |
| description | Рассматривается влияние озонового слоя в атмосфере над Антарктическим полуостровом
на статистическую связь тропосферной погоды с эффектом F-рассеяния (spread-F). Использованы данные измерений на станции “Академик Вернадский” в период с 1995 по 2004 гг. во время
развития озоновой дыры (11 сентября – 5 октября). Показано, что при низком уровне озона
(менее 180 единиц Добсона) условная вероятность появления эффекта ионосферного F-рассеяния над атмосферными фронтами больше, чем при их отсутствии. При высоком уровне озона
(более 180 единиц Добсона) статистическая связь между фронтальной активностью и F-рассеянием исчезает, т. е. озоновый слой становится экраном тропосферно-ионосферного взаимодействия. Причина этого, по-видимому, состоит в том, что с увеличением уровня озона усиливается прогрев стратосферы, растут вертикальные температурные градиенты средней атмосферы, что ухудшает условия распространения атмосферных гравитационных волн.
Розглядається вплив озонового шару в атмосфері над Антарктичним півостровом на ста-
тистичний зв’язок тропосферної погоди з ефектом F-розсіяння (spread-F). Використано дані
вимірювань на станції “Академік Вернадський”
в період з 1995 до 2004 рр. під час розвитку
озонової діри (11 вересня – 5 жовтня). Показано, що за низького рівня атмосферного озону
(менше 180 одиниць Добсона) умовна ймовірність появи іоносферного ефекту F-розсіяння
над атмосферними фронтами вища, ніж з
їх відсутністю. З високим рівнем озону (понад
180 одиниць Добсона) статистичний зв’язок між
фронтальною активністю та F-розсіянням зникає, тобто озоновий шар стає екраном тропосферно-іоносферної взаємодії. Причина цього,
очевидно, полягає в тому, що з вищим рівнем
озону зростають прогрів стратосфери та вертикальні температурні градієнти середньої
атмосфери, що погіршує умови поширення
атмосферних гравітаційних хвиль.
The impact of the ozone layer over the Antarctic
Peninsula on the statistical correlation between
the tropospheric weather and ionospheric spread-F
phenomenon is investigated. The data obtained at
the Akademik Vernadsky Station from 1995
through 2004 on the days of the ozone hole development
(from 11 September till 5 October) are used.
It has been found that under low ozone conditions
(less than 180 D. U.) the conditional probability of
the spread-F appearance increases in the presence
of atmospheric fronts and reduces when
they are absent. Under high ozone conditions
(more than 180 D. U.), statistical relationship
between frontal activity and spread-F phenomenon
disappears, i. e. the ozone layer becomes
in a sense a shield of troposphere-to-ionosphere
energy transfer. Apparently, a reason for this is
increasing of stratospheric temperature and vertical
temperature gradients of middle atmosphere
under high ozone conditions, which worsens the
conditions for atmospheric gravity wave propagation.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:42:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1, с. 15-23
© А. В. Зализовский, 2010
УДК 551.510.53
Озоносфера как экран
тропосферно-ионосферного взаимодействия
А. В. Зализовский
Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Краснознаменная, 4, Харьков, 61002, Украина
E-mail:zaliz@rian.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 7 июля 2009 г.
Рассматривается влияние озонового слоя в атмосфере над Антарктическим полуостровом
на статистическую связь тропосферной погоды с эффектом F-рассеяния (spread-F). Использо-
ваны данные измерений на станции “Академик Вернадский” в период с 1995 по 2004 гг. во время
развития озоновой дыры (11 сентября – 5 октября). Показано, что при низком уровне озона
(менее 180 единиц Добсона) условная вероятность появления эффекта ионосферного F-рассея-
ния над атмосферными фронтами больше, чем при их отсутствии. При высоком уровне озона
(более 180 единиц Добсона) статистическая связь между фронтальной активностью и F-рассея-
нием исчезает, т. е. озоновый слой становится экраном тропосферно-ионосферного взаимо-
действия. Причина этого, по-видимому, состоит в том, что с увеличением уровня озона усили-
вается прогрев стратосферы, растут вертикальные температурные градиенты средней атмосфе-
ры, что ухудшает условия распространения атмосферных гравитационных волн.
Введение
Начиная со второй половины XX столетия
околоземное космическое пространство интен-
сивно используется человечеством. В настоя-
щее время трудно представить жизнь цивили-
зации без возможностей, предоставляемых
спутниковыми системами различного назна-
чения, для нормального функционирования
которых необходим адекватный учет пара-
метров среды и особенностей ионосферного
распространения радиоволн. Науки, изучаю-
щие околоземное комическое пространство,
развиваются в последнее время в рамках про-
граммы “Космическая погода”, целью которой
является мониторинг, визуализация, анализ,
а также прогноз состояния геокосмоса [1]. Ре-
гулярные пространственно-временные вариа-
ции параметров околоземной плазмы изучены
в настоящее время достаточно хорошо, чего
нельзя сказать о спорадических ионосферных
образованиях, являющихся важной, но недос-
таточно исследованной составляющей кос-
мической погоды.
При анализе природных явлений в околозем-
ном космическом пространстве зачастую рас-
сматривают только воздействия “сверху” –
корпускулярные и волновые потоки энергии,
приходящие от Солнца. При этом предпола-
гается, что энергией, распространяющейся
снизу вверх от поверхности Земли и из тро-
посферы, можно пренебречь. Однако, как было
показано ранее [2-5], такой подход справедлив
только в первом приближении, а в ряде слу-
чаев именно потоки энергии, распространяю-
щиеся снизу, из тропосферы, играют сущест-
венную роль в динамике околоземной плазмы.
Наиболее мощными источниками тропосфер-
ных возмущений являются атмосферные фрон-
ты и циклоны [6].
Исследования метеорологических эффектов
в ионосфере лучше всего проводить в метеоак-
тивных регионах, расположенных в средних
геомагнитных широтах, где спокойный фоно-
А. В. Зализовский
16 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
вый уровень вариаций параметров околоземного
космического пространства облегчает регистра-
цию метеоэффектов. Одним из наиболее соот-
ветствующих этим условиям регионов Земли
является Антарктический полуостров. Ранее
в этом регионе была экспериментально уста-
новлена связь эффекта ионосферного F-рассея-
ния (spread-F) [7] и спорадических слоев Е-об-
ласти ионосферы с приземной погодой в зимнее
время, и высказано предположение о том, что
роль переносчика энергии из тропосферы в
ионосферу играют атмосферные гравитацион-
ные волны (АГВ), которые генерируются ат-
мосферными фронтами [4, 5].
Цель настоящей работы состоит в экспери-
ментальном выяснении роли озоносферы в тро-
посферно-ионосферном взаимодействии. Озонос-
фера – это область атмосферы с повышенным
содержанием озона, расположенная на высотах
10 50÷ км, максимум высотного профиля кон-
центрации озона находится, как правило, на вы-
соте 15 20÷ км. Озон, нагревающийся под дейст-
вием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца,
является основным источником тепла в стра-
тосфере. Поэтому изменения полного содержа-
ния озона (ПСО) должны влиять на тепловой
баланс средней атмосферы, а следовательно,
и на условия распространения АГВ, которые за-
висят от вертикального профиля температуры.
Провести экспериментальную проверку этой ги-
потезы можно только в Антарктике, поскольку
только в этом регионе наблюдаются существен-
ные и быстрые флуктуации ПСО в атмосфере
во время развития озоновой дыры [8]. В рабо-
те рассматриваются условные вероятности
появления эффекта ионосферного F-рассеяния
в разных погодных условиях при различных
среднесуточных значениях ПСО. В случае,
если ПСО влияет на распространение энергии
из тропосферы в ионосферу, статистическая
связь ионосферного эффекта с погодой должна
меняться с изменениями уровня озона.
В работе используются данные непрерыв-
ных измерений параметров приземной пого-
ды, полного содержания озона в атмосфере
(спектрофотометром Добсона), параметров
ионосферы методом вертикального зондиро-
вания и магнитного поля Земли (обсерватория
“Аргентинские острова”, AIA) [9], проводив-
шихся на Украинской антарктической станции
(УАС) “Академик Вернадский” в 1995–2004 гг.
Станция расположена в 8 км от западного побе-
режья Антарктического полуострова (географи-
ческие координаты 65 15′° ю. ш., 64 16′° з. д.,
исправленные геомагнитные координаты
(CGM) 50° ю. ш., 9° в. д.), непрерывно рабо-
тает с 1947 г. До 1996 г. станция называлась
“Фарадей” и принадлежала Великобритании.
1. Экспериментальные исследования
Ранее было показано [4], что фронтальная
активность увеличивает вероятность появле-
ния эффекта F-рассеяния в регионе Антаркти-
ческого полуострова в зимнее время. Возмож-
ной причиной такого влияния могут быть АГВ,
которые генерируются атмосферными фрон-
тами и, достигая ионосферных высот, моди-
фицируют параметры плазмы.
Поскольку условия распространения АГВ
зависят от вертикального профиля темпера-
туры средней атмосферы, который, в свою оче-
редь, определяется разогревом атмосферного
озона, можно предположить, что изменение
ПСО будет сказываться на условиях тропо-
сферно-ионосферного взаимодействия. Для
экспериментальной проверки этой гипотезы
был выбран сезон максимальных по размаху
и быстрых во времени флуктуаций ПСО –
антарктическая весна. В это время года уро-
вень ПСО по данным станции “Академик Вер-
надский” флуктуирует в пределах от 100
до 400 единиц Добсона (е. Д.), причем изме-
нения ото дня ко дню иногда превышают зна-
чение в 100 е. Д.
Для того чтобы, с одной стороны, обеспе-
чить достаточный объем выборки, а с другой
стороны, минимизировать статистическую нео-
днородность рядов из-за быстрых изменений
циркуляции атмосферы в весеннее время, рас-
сматривался относительно короткий интервал
времени длительностью в 25 суток (с 11 сен-
тября по 5 октября) во время развития озоно-
вой дыры.
В качестве анализируемого ионосферного
параметра был выбран эффект F-рассеяния.
Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия
17Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
Оценивались суточные вариации вероятности
его появления, а также сравнивались условные
вероятности появления эффекта в разных
погодных условиях. Вероятность появления
определялась путем деления количества ионо-
грамм, на которых наблюдалось F-рассеяние,
на полное число ионограмм, где фиксиро-
вались отражения от F-области ионосферы.
Условные вероятности рассчитывались ана-
логично, но только по ионограммам, которые ре-
гистрировались в данных погодных условиях.
Статистическая связь F-рассеяния с погодой
определялась путем сравнения условных ве-
роятностей появления F-рассеяния в разных
погодных условиях.
На первом этапе были проанализированы
суточные вариации вероятности появления
F-рассеяния (рис. 1). Как оказалось, эффект
регистрируется преимущественно в ночное
время. Можно отметить, что такие суточные
вариации вероятности появления F-рассеяния
характерны для всех сезонов года в этом ре-
гионе.
В дальнейшем, с целью исключить “мас-
кирующее” действие ионосферных возмуще-
ний, связанных с геомагнитной обстановкой,
рассматривались только магнитоспокойные
интервалы времени с локальным К-индексом,
не превышающим 3.
На следующем этапе анализировалась
связь эффекта F-рассеяния с наличием ат-
мосферных фронтов над станцией во время
развития озоновой дыры. Считалось, что над
станцией в данный момент находится атмос-
ферный фронт, если северо-восточная состав-
ляющая скорости ветра (которая с высокой
вероятностью сопровождает атмосферные
фронты на УАС) превышала 2.5 м/с или в те-
чение трехчасового синоптического срока вы-
падали существенные осадки, а именно:
дождь, дождь со снегом, снег, ухудшавший
видимость до 4 км и менее, или ливневые
осадки.
На рис. 2, а показаны суточные вариации
условных вероятностей появления F-рассея-
ния над атмосферными фронтами и в отсутствие
фронтов. Как видно, условная вероятность
наблюдения эффекта в ночное время при на-
личии фронтальной активности несколько
выше, чем в спокойных метеорологических
условиях. Разности условных вероятностей для
этого случая приведены ниже (см. рис. 2, б,
заштрихованные столбцы – разности вероят-
ностей, не заштрихованные столбцы – сред-
неквадратические отклонения оценки раз-
ности вероятностей). На рис. 2, в изображены
суточные вариации условных вероятностей
наблюдения F-рассеяния только для дней,
характеризовавшихся среднесуточным зна-
чением ПСО ниже 180 е. Д. На рис. 2, г при-
ведена разность условных вероятностей наб-
людения эффекта F-рассеяния в присутствии
фронтов и в их отсутствие для этих же дней.
И если после введенного условия оценка ве-
роятности появления F-рассеяния в спокойных
метеоусловиях изменилась мало (рис. 2, в),
то в присутствии атмосферных фронтов ус-
ловная вероятность регистрации F-рассеяния
заметно возросла. Отличие вероятностей по-
явления эффекта в присутствии и в отсут-
ствие атмосферных фронтов в ночное время
стало практически двукратным (рис. 2, в, г).
В дни, которые характеризовались относитель-
но высоким (более 180 е. Д.) уровнем ПСО,
статистическая связь эффекта F-рассеяния
с фронтальной активностью практически ис-
чезает (рис. 2, д, е). То есть озоновый слой
Рис. 1. Суточная вариация вероятности появ-
ления F-рассеяния 11 сентября – 5 октября
в 1995–2004 гг.
А. В. Зализовский
18 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
Рис. 2. Условные вероятности появления F-рассеяния на УАС над атмосферными фронтами и в их
отсутствие в 1995–2004 гг. с 11 сентября по 5 октября ( а), в), д) ) и разности этих условных вероят-
ностей ( б), г), е) ): а), б) – во все дни, независимо от уровня озона; в), г) – в дни со среднесуточ-
ным значением ПСО меньшим, чем 180 е. Д; д), е) – в дни со среднесуточным значением ПСО большим, чем
180 е. Д.
Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия
19Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
является своего рода экраном, не пропускаю-
щим тропосферные гидродинамические воз-
мущения в верхние слои атмосферы.
2. Обсуждение результатов
эксперимента и интерпретация
Приведенные выше экспериментальные
факты свидетельствуют о том, что при малом
содержании озона эффект ионосферного F-рас-
сеяния сильнее зависит от циклонической
активности, что свидетельствует о влиянии
атмосферного озона на тропосферно-ионосфер-
ное взаимодействие.
Воздействие погоды в тропосфере на сос-
тояние ионосферы возможно благодаря рас-
пространению АГВ, которые переносят энер-
гию атмосферных фронтов на высоты ионо-
сферы [2-5, 7]. Одним из возможных механиз-
мов генерации АГВ являются вынужденные
колебания объемов воздуха над фронтом в ок-
рестности тропопаузы, выше которой устойчи-
вые инверсионные слои стратосферы ограни-
чивают восходящие потоки воздуха, форми-
рующиеся в тропосфере над атмосферным
фронтом [2]. На высотах F-области ионосфер-
ные неоднородности могут возбуждаться, на-
пример, за счет механизма пространственного
резонанса АГВ и дрейфа плазмы [7].
Из тропосферы в ионосферу АГВ распрост-
раняются сквозь стратосферу и мезосферу,
которые отличаются друг от друга знаками
вертикального градиента температуры. В стра-
тосфере температура с высотой растет, в ме-
зосфере – падает. Существование стратосфе-
ры и мезосферы в атмосфере Земли обуслов-
лено наличием озона, который, поглощая УФ
излучение Солнца, нагревает стратосферу, из-
за чего вертикальный профиль температуры
средней атмосферы искривляется, и на высо-
тах порядка 55 км отмечается локальный тем-
пературный максимум (стратопауза).
Рассмотрим особенности вертикального
распространения АГВ. Дисперсионное соот-
ношение для АГВ описывается следующим
выражением [10]:
2 2
2 2
2 2 2
11 .
4
g
z x
s
k k
H u
⎛ ⎞ω ω= − − +⎜ ⎟⎜ ⎟ω⎝ ⎠
(1)
Здесь H – высота однородной атмосферы;
ω – частота АГВ; xk и zk – горизонтальная
и вертикальная проекции волнового вектора
АГВ; su – скорость звука; ωg – частота Бран-
та–Вяйсяля (частота устойчивости атмосфе-
ры), связанная с параметрами сухой идеаль-
ной неизотермической атмосферы следующим
образом [11]:
2 d ,
d
⎛ ⎞
ω = +⎜ ⎟
⎝ ⎠
g
P
g T g
T z c
(2)
где Pc – удельная теплоемкость газа при пос-
тоянном давлении, g – ускорение свободного
падения, T – температура.
Рассмотрим подробнее дисперсионное соот-
ношение (1). Зависимость вертикальной проек-
ции действительной части волнового вектора
от периода волны для АГВ с разными гори-
зонтальными проекциями волнового вектора
(длинами волны в горизонтальной плоскости
8,λ =x 15, 50, 100 и 200 км) представлена
на рис. 3, а. Ненулевые действительные зна-
чения вертикальной проекции волнового век-
тора появляются только для периодов бóль-
ших, чем обратное значение частоты устой-
чивости. Для волн с меньшими периодами
значение вертикальной проекции волнового
вектора чисто мнимое, что означает невоз-
можность распространения таких волн в среде.
Можно отметить, что с ростом длины волны
значения периода отсечки несколько увеличи-
ваются.
На рис. 3, б продемонстрировано поведе-
ние вертикальной составляющей групповой ско-
рости АГВ ∂ω=
∂gz
z
V
k
как функции периода вол-
ны. Как показывает моделирование для перио-
да Бранта–Вяйсяля, равного 10 минутам, волна
с горизонтальной длиной порядка 100 120÷ км
имеет максимальную вертикальную скорость
А. В. Зализовский
20 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
распространения, приближающуюся к 40 м/с
(рис. 3, б). Такая волна может достичь F-об-
ласти ионосферы за время порядка полутора
часов. Период волны, для которого вертикаль-
ная составляющая групповой скорости макси-
мальна, увеличивается с ростом длины вол-
ны, и его значение приблизительно на 20 %
больше периода отсечки.
С увеличением частоты Бранта–Вяйсяля
вертикальная групповая скорость АГВ растет
и ее максимум смещается в область мень-
ших длин волн и периодов. Так, например, для
2
300
πω =g с–1 максимальная вертикальная груп-
повая скорость АГВ приближается к 80 м/с,
а минимальное время достижения ими F-об-
ласти ионосферы уменьшается до 45 мин.
Очевидно, основным параметром среды,
влияющим на условия распространения АГВ,
является частота Бранта–Вяйсяля. Она зави-
сит от соотношения между вертикальным про-
филем температуры в атмосфере (первое сла-
гаемое в (2)) и адиабатическим вертикальным
градиентом температуры (второе слагаемое).
То есть вертикальный профиль температуры
существенно влияет на условия распрост-
ранения АГВ. Таким образом, в мезосфере
при отрицательных вертикальных градиентах
температуры d dT z значение ωg умень-
шается с ростом модуля градиента, а с ним
уменьшается и диапазон частот АГВ, кото-
рые могут распространяться в этом слое.
Значения d dT z изменяются в зависимости
от географических координат и сезона. Так,
например, на 70° ю. ш. среднее его значение
в июле порядка –2 К/км, тогда как в январе
около –6 К/км [12].
Абсолютная величина d dT z в мезосфере
растет с усилением разогрева озоносферы. Во
время развития озоновой дыры при уменьше-
нии ПСО УФ излучение поглощается слабее,
тепла выделяется меньше, что ведет к умень-
шению температуры стратопаузы и модуля
температурного градиента в мезосфере, уве-
личению частоты устойчивости и, как следст-
вие, к расширению пространственно-времен-
ного спектра АГВ, распространяющихся из
тропосферы в ионосферу. Вероятно, именно
поэтому при низком уровне озона усиливается
воздействие фронтальной активности на тур-
булизацию ионосферной плазмы.
Зависимость температуры средней атмос-
феры от ПСО подтверждается данными пря-
мых измерений температуры в стратосфере
на высоте изобарической поверхности 100 гПа
над Антарктическим полуостровом в весен-
нее время (рис. 4). При рассмотрении вариа-
ций среднесуточных значений температуры
и ПСО в сентябре–ноябре можно отметить
высокий уровень корреляции между ними,
а также тот факт, что изменения температуры
Рис. 3. Зависимости вертикальных компонент вол-
нового вектора (а) и вертикальной групповой ско-
рости (б) АГВ от периода волны для среды
с частотой g 10ω = мин–1 при разных длинах волны
в горизонтальной плоскости: кривая 1 – x 8λ = км,
кривая 2 – x 15λ = км, кривая 3 – x 50λ = км,
кривая 4 – x 100λ = км, кривая 5 – x 200λ = км
Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия
21Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
несколько отстают от изменений ПСО. Это
говорит о температурной инерции среды, кото-
рая позволяет объяснить зависимость “погод-
ной чувствительности” F-рассеяния от ПСО
в ночное время.
Выводы
В работе приведены экспериментальные
факты, свидетельствующие о существенной
роли озона в цепочке энергообмена между тро-
посферой и ионосферой. Для эксперименталь-
ного исследования эффекта были использова-
ны естественные колебания полного содер-
жания озона в атмосфере над Антарктикой,
которые, как оказалось, изменяют статистичес-
кую связь эффекта ионосферного F-рассеяния
с фронтальной активностью тропосферы.
Причина участия озона в тропосферно-
ионосферном энергообмене предположитель-
но состоит в том, что, поглощая УФ излучение
Солнца, озон определяет тепловой баланс
средней атмосферы, который, в свою очередь,
влияет на условия распространения АГВ.
Одним из основных параметров атмосферы
с точки зрения распространения АГВ являет-
ся вертикальный градиент температуры в ме-
зосфере, который определяет частотное окно
распространяющихся снизу вверх АГВ. При
ослаблении прогрева озоносферы, что проис-
ходит зимой из-за продолжительной ночи
и низких углов Солнца в дневное время или
при малых значениях ПСО во время развития
озоновой дыры, модуль отрицательного гра-
диента температуры в мезосфере уменьшает-
ся, при этом расширяется частотное окно АГВ,
способных распространяться сквозь мезо-
сферу. Вероятно, поэтому во время развития
озоновой дыры (а также зимой [4]) статисти-
ческая связь эффекта F-рассеяния с погодой
возрастает, турбулизация плазмы F-области
ионосферы усиливается над атмосферными
фронтами.
Таким образом, нагреваясь под действием
УФ излучения Солнца, озоносфера превращает-
ся в своего рода экран для АГВ, распростра-
Рис. 4. Вариации температуры в стратосфере на уровне 100 гПа над Антарктическим полуостровом
(верхняя панель) и ПСО, зарегистрированные на станции “Фарадей”–“Академик Вернадский” (нижняя
панель), в августе 1995 г. – апреле 1996 г. (рисунок взят с сайта <http://www.antarctica.ac.uk/>):
1 – среднесуточные значения величин, 2 – 11-суточное скользящее среднее, 3 – средние значения величин
в 1957–1972 гг. (штриховыми линиями отмечены минимальные и максимальные значения)
А. В. Зализовский
22 Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
няющихся снизу вверх. Она отфильтровывает
часть пространственно-временного спектра
волн, чем существенно ослабляет воздействие
тропосферных процессов на состояние верхних
слоев атмосферы и ионосферу.
Автор считает своим приятным долгом
поблагодарить чл.-корр. НАН Украины
Ю. М. Ямпольского за помощь и полезные со-
веты при работе над статьей, проф. Боева А. Г.,
а также сотрудников отдела радиофизики гео-
космоса Радиоастрономического института
НАН Украины, принявших активное участие
в обсуждении полученных результатов, зимов-
щиков, работавших на станции “Фарадей” –
“Академик Вернадский” в 1995–2004 гг., уси-
лиями которых был собран эксперименталь-
ный материал, и НАНЦ МОН Украины за
многолетнее сотрудничество.
Работа выполнена при частичной поддерж-
ке украинско-российского гранта, финансирую-
щегося НАН Украины (грант 0108U004878)
и Российским фондом фундаментальных ис-
следований (грант 08-02-90437-Укр).
Литература
1. Програма фундаментальних досліджень НАН Ук-
раїни „Розробка теорії, методів та інформаційних тех-
нологій комплексного вивчення сонячно-земних
зв’язків як основи прогнозування „космічної
погоди”.<http://www.nas.gov.ua/Activity/ScientificEffort/
ComplexProgram/Documents/04_konkurs.mht>
2. А. Д. Данилов, Э. С. Казимировский, Г. В. Верга-
сова, Г. Я. Хачикян. Метеоэффекты в ионосфере. –
Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 272 с.
3. Ю. М. Ямпольский, А. В. Зализовский, Л. Н. Лит-
виненко, Г. В. Лизунов, K. Гровс , M. Молдвин. Ва-
риации магнитного поля в Антарктике и сопряжен-
ном регионе (Новая Англия), стимулированные
циклонической активностью // Радиофизика и ра-
диоастрономия. – 2004. – Т. 9, №2. – С. 130-151.
4. А. В. Зализовский, Ю. М. Ямпольский. F-рассея-
ние как индикатор тропосферно-ионосферного
взаимодействия // Радиофизика и Радиоастроно-
мия. – 2007. – Т. 12, №1. – С. 33-42.
5. Зализовский А. В. Роль тропосферных процессов
в формировании спорадических слоев Е-области
ионосферы над Антарктическим полуостровом //
Радиофизика и радиоастрономия. – 2008. – Т.13,
№ 1. – С. 26-38.
6. Черногор Л. Ф. Тропический циклон как элемент
системы Земля – атмосфера – ионосфера – магни-
тосфера // Космічна наука і технологія. – 2006. –
Т. 12, №2/3. – С. 16-26.
7. Гершман Б. Н., Казимировский Э. С., Кокоуров В. Д.,
Чернобровкина Н. А. Явление F-рассеяния в ионо-
сфере. – М.: Наука, 1984. – 143 с.
8. Farman J. C., Gardner B. D., and Shanklin J. D. Large
losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/
NOx Interaction // Nature. – 1985. – Vol. 315. – P. 207-210.
9. Электромагнитные проявления геофизических
эффектов в Антарктиде. / Под ред. Л. Н. Литвинен-
ко, Ю. М. Ямпольского. – Харьков: Радиоастроно-
мический ин-т НАН Украины, 2005. – 331 с.: ил.
10. Б. Е. Брюнелли, А. А. Намгаладзе. Физика ионо-
сферы. – М.: Наука, 1988. – 528 с.
11. А. Гилл. Динамика атмосферы и океана. Том 1. –
М.: Мир, 1986. – 397 с.
А. Гилл. Динамика атмосферы и океана. Том. 2. –
М.: Мир, 1986. – 410 с.
12. Атмосфера. Справочник (справочные данные,
модели) / Ред. коллегия: Ю. С. Седунов (председа-
тель), С. И. Авдюшин, Е. П. Борисенков, О. А. Волко-
вицкий, Н. Н . Петров, Р. Г. Рейтенбах, В. И. Смирнов,
А. А. Черников. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 509 с.
Озоносфера як екран
тропосферно-іоносферної взаємодії
А. В. Залізовський
Розглядається вплив озонового шару в ат-
мосфері над Антарктичним півостровом на ста-
тистичний зв’язок тропосферної погоди з ефек-
том F-розсіяння (spread-F). Використано дані
вимірювань на станції “Академік Вернадський”
в період з 1995 до 2004 рр. під час розвитку
озонової діри (11 вересня – 5 жовтня). Показа-
но, що за низького рівня атмосферного озону
(менше 180 одиниць Добсона) умовна ймо-
вірність появи іоносферного ефекту F-розсіяння
над атмосферними фронтами вища, ніж з
їх відсутністю. З високим рівнем озону (понад
180 одиниць Добсона) статистичний зв’язок між
фронтальною активністю та F-розсіянням зни-
кає, тобто озоновий шар стає екраном тропос-
ферно-іоносферної взаємодії. Причина цього,
очевидно, полягає в тому, що з вищим рівнем
озону зростають прогрів стратосфери та вер-
тикальні температурні градієнти середньої
атмосфери, що погіршує умови поширення
атмосферних гравітаційних хвиль.
Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия
23Радиофизика и радиоастрономия, 2010, т. 15, №1
Ozonosphere as a Shield
of the Troposphere-to-Ionosphere Energy
Transfer
A. V. Zalizovski
The impact of the ozone layer over the Antarctic
Peninsula on the statistical correlation between
the tropospheric weather and ionospheric spread-F
phenomenon is investigated. The data obtained at
the Akademik Vernadsky Station from 1995
through 2004 on the days of the ozone hole develop-
ment (from 11 September till 5 October) are used.
It has been found that under low ozone conditions
(less than 180 D. U.) the conditional probability of
the spread-F appearance increases in the pre-
sence of atmospheric fronts and reduces when
they are absent. Under high ozone conditions
(more than 180 D. U.), statistical relationship
between frontal activity and spread-F pheno-
menon disappears, i. e. the ozone layer becomes
in a sense a shield of troposphere-to-ionosphere
energy transfer. Apparently, a reason for this is
increasing of stratospheric temperature and ver-
tical temperature gradients of middle atmosphere
under high ozone conditions, which worsens the
conditions for atmospheric gravity wave propa-
gation.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60083 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1027-9636 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:42:13Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Радіоастрономічний інститут НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Зализовский, А.В. 2014-04-11T12:04:51Z 2014-04-11T12:04:51Z 2010 Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия / А.В. Зализовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2010. — Т. 15, № 1. — С. 15–23. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 1027-9636 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60083 551.510.53 Рассматривается влияние озонового слоя в атмосфере над Антарктическим полуостровом
 на статистическую связь тропосферной погоды с эффектом F-рассеяния (spread-F). Использованы данные измерений на станции “Академик Вернадский” в период с 1995 по 2004 гг. во время
 развития озоновой дыры (11 сентября – 5 октября). Показано, что при низком уровне озона
 (менее 180 единиц Добсона) условная вероятность появления эффекта ионосферного F-рассеяния над атмосферными фронтами больше, чем при их отсутствии. При высоком уровне озона
 (более 180 единиц Добсона) статистическая связь между фронтальной активностью и F-рассеянием исчезает, т. е. озоновый слой становится экраном тропосферно-ионосферного взаимодействия. Причина этого, по-видимому, состоит в том, что с увеличением уровня озона усиливается прогрев стратосферы, растут вертикальные температурные градиенты средней атмосферы, что ухудшает условия распространения атмосферных гравитационных волн. Розглядається вплив озонового шару в атмосфері над Антарктичним півостровом на ста-
 тистичний зв’язок тропосферної погоди з ефектом F-розсіяння (spread-F). Використано дані
 вимірювань на станції “Академік Вернадський”
 в період з 1995 до 2004 рр. під час розвитку
 озонової діри (11 вересня – 5 жовтня). Показано, що за низького рівня атмосферного озону
 (менше 180 одиниць Добсона) умовна ймовірність появи іоносферного ефекту F-розсіяння
 над атмосферними фронтами вища, ніж з
 їх відсутністю. З високим рівнем озону (понад
 180 одиниць Добсона) статистичний зв’язок між
 фронтальною активністю та F-розсіянням зникає, тобто озоновий шар стає екраном тропосферно-іоносферної взаємодії. Причина цього,
 очевидно, полягає в тому, що з вищим рівнем
 озону зростають прогрів стратосфери та вертикальні температурні градієнти середньої
 атмосфери, що погіршує умови поширення
 атмосферних гравітаційних хвиль. The impact of the ozone layer over the Antarctic
 Peninsula on the statistical correlation between
 the tropospheric weather and ionospheric spread-F
 phenomenon is investigated. The data obtained at
 the Akademik Vernadsky Station from 1995
 through 2004 on the days of the ozone hole development
 (from 11 September till 5 October) are used.
 It has been found that under low ozone conditions
 (less than 180 D. U.) the conditional probability of
 the spread-F appearance increases in the presence
 of atmospheric fronts and reduces when
 they are absent. Under high ozone conditions
 (more than 180 D. U.), statistical relationship
 between frontal activity and spread-F phenomenon
 disappears, i. e. the ozone layer becomes
 in a sense a shield of troposphere-to-ionosphere
 energy transfer. Apparently, a reason for this is
 increasing of stratospheric temperature and vertical
 temperature gradients of middle atmosphere
 under high ozone conditions, which worsens the
 conditions for atmospheric gravity wave propagation. ru Радіоастрономічний інститут НАН України Радиофизика и радиоастрономия Радиофизика геокосмоса Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия Озоносфера як екран тропосферно-іоносферної взаємодії Ozonosphere as a Shield of the Troposphere-to-Ionosphere Energy Transfer Article published earlier |
| spellingShingle | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия Зализовский, А.В. Радиофизика геокосмоса |
| title | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| title_alt | Озоносфера як екран тропосферно-іоносферної взаємодії Ozonosphere as a Shield of the Troposphere-to-Ionosphere Energy Transfer |
| title_full | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| title_fullStr | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| title_full_unstemmed | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| title_short | Озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| title_sort | озоносфера как экран тропосферно-ионосферного взаимодействия |
| topic | Радиофизика геокосмоса |
| topic_facet | Радиофизика геокосмоса |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60083 |
| work_keys_str_mv | AT zalizovskiiav ozonosferakakékrantroposfernoionosfernogovzaimodeistviâ AT zalizovskiiav ozonosferaâkekrantroposfernoíonosfernoívzaêmodíí AT zalizovskiiav ozonosphereasashieldofthetropospheretoionosphereenergytransfer |