Ученые СПбГУ значительно улучшили точность моделирования озонового слоя в Южном полушарии

Климатологи Санкт-Петербургского государственного университета в составе международного научного коллектива проанализировали эффективность химико-климатического моделирования общего содержания озона в Южном полушарии, где ежегодно возникает озоновая дыра. Им удалось втрое сократить погрешность модельных данных в сравнении со спутниковыми.

33 0 0

отправить по e-mail

Ученые СПбГУ значительно улучшили точность моделирования озонового слоя в Южном полушарии

Разница общего содержания озона в единицах Добсона между старой версией (a), новой версией (b) и спутниковыми данными ИФКС-2 за месяцы с июня по сентябрь 2014−2018 гг. Статистически значимые неточности модели выделены цветом.
Предоставлено Евгением Розановым

Озоновый слой — важный фактор устойчивости биосферы Земли и здоровья человека. Его главная функция — поглощать опасное ультрафиолетовое излучение. Повышенный уровень ультрафиолета грозит возникновением рака кожи, ослаблением иммунной системы, появлением катаракты и других болезней глаз.

С 1970-х годов стратосферный озон истощается из-за выбросов хлор- и бромсодержащих веществ, связанных с деятельностью человека. В 1985 году на полярной станции в Южном полушарии была обнаружена озоновая дыра. Это значительное истощение слоя озона над Антарктидой в стратосфере на высоте 15−35 км. Она возникает ежегодно и достигает максимума в сентябре-октябре. Озоновая дыра над Антарктидой оказывает прямое влияние на глобальный озоновый слой, а также на атмосферную циркуляцию: усиление и смещение полярного вихря вносит вклад в изменения погоды по всему миру.

Чтобы повлиять на эти процессы, правительства стран мира подписали Монреальский протокол об ограничении производства хлорфторуглеродов, который вступил в силу в 1989 году. Постепенно отказываясь от производства и потребления разрушающих озоновый слой веществ, государства надеются на восстановление озонового слоя Земли.

Для оценки эффективности шагов, предпринимаемых по Монреальскому протоколу, сейчас используются химико-климатические модели, которые учитывают основные процессы, влияющие на состояние озонового слоя, и позволяют рассчитывать фундаментальные характеристики атмосферной циркуляции Земли.
Климатологи СПбГУ, Российского государственного гидрометеорологического университета, Давосской физико‑метеорологической обсерватории и Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова проанализировали влияние различных процессов на эффективность химико-климатических моделей общего содержания озона в атмосфере над Южным полюсом. Систему моделей SOCOLv3 применили для изучения чувствительности общего содержания озона в Антарктике к разным факторам, среди которых фотолиз (расщепление молекул вещества под воздействием света) и интенсивность горизонтального перемешивания в рамках моделирования больших вихрей. Влияние факторов ученые оценивали путем сравнения результатов моделирования со спутниковыми наблюдениями.

«Мы доказали, что скорость фотолиза и горизонтальное перемешивание являются наиболее важными процессами для точного моделирования полярного озона в холодное время года. Например, в то время как исходная модель показывает значительное отклонение в 108 единиц Добсона (DU) по сравнению со спутниковыми данными ИКФС-2, наш эксперимент с усиленным горизонтальным перемешиванием снижает это отклонение до 33 единиц DU. Это подтверждает, что усиленное перемешивание улучшает отображение сезонного цикла тропосферного озона», — рассказал научный руководитель лаборатории исследования озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ Евгений Розанов.

Ученые применили модуль фотолиза Cloud-J версии 8.0, который увеличил точность расчетов скоростей фотолиза при низких углах Солнца, что особенно важно для полярной области. Это улучшило представление о сезонном цикле озона южной полярной области и моделирование общего содержания озона в регионе.

Полученные результаты помогут усовершенствовать химико‑климатические модели, чтобы понимать процессы эволюции озонового слоя в ответ на сценарии изменения климата и политические меры.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Atmosphere

Наш журнал ММ Поддержать ММ

Наука

Машины и Механизмы