Рассмотрим основные принципы методики измерения общего содержания озона посредством спектрофотометрирования прямого солнечного ультрафиолетового излучения с поверхности Земли. Пусть прибор в узком спектральном интервале[8] (не более 1нм) регистрирует интенсивность прямого солнечного излучения около длины волны l в диапазоне 290-360 нм. В этом диапазоне коэффициент поглощения озона очень резко меняется от больших значений к малым по мере роста длины волны. Регистрируемый прибором сигнал от прямого солнечного излучения равен
.
Здесь
H(l) - интенсивность солнечного излучения за пределами атмосферы ;
g(l) - абсолютная спектральная чувствительность прибора (число отсчетов прибора при единичной интенсивности приходящего излучения);
β(l)- коэффициент молекулярного (рэлеевского)рассеяния атмосферы в вертикальном направлении (рассчитывается по эмпирическим формулам) при нормальном атмосферном давлении у поверхности Земли;
p/p0 - отношение давления воздуха в месте наблюдений к нормальному (произведение bp/p0 дает оптическую толщину атмосферы в вертикальном направлении за счет рэлеевского рассеяния[9]);
t аэр - оптическая толщина аэрозольного ослабления;
z – зенитный угол Солнца;
X –общее содержание озона в атмосфере.
Считается, что других ослабителей в этом диапазоне нет. Тогда в уравнении имеются всего два неизвестных члена t аэр и C. Обычно в отношении t аэр принимают гипотезу, что tаэр = const или tаэр=t0+lt1 (линейная зависимость оптической толщины аэрозольного рассеяния от длины волны). Для простоты воспользуемся первой гипотезой и проведем измерения на двух длинах волн. Прологарифмируем сигналы и вычтем их друг из друга. Тогда получим для Cследующее выражение:
C = cosz (DR0-DR-Dbp/p0)/ Da,
где
Da = a2-a1, Db = b2-b1, DR = lnS2 - lnS1, DR0 = lnH2 - lnH1 + lng2 - lng1 - внеатмосферная постоянная прибора, имеющая смысл разности логарифмов интенсивностей солнечного излучения за пределами атмосферы плюс соответствующая разность логарифмов абсолютной спектральной чувствительности прибора. Эта константа может быть определена с достаточной точностью, например, методом Лэнгли (см. разд. 4.5). Индексы 1 и 2 соответствуют двум выбранным длинам волн.
Таким образом, правая часть приведенного уравнения содержит измеренные и рассчитанные величины и полностью определяет общее содержание озона в атмосфере. Если в отношении аэрозольного ослабления принимается вторая гипотеза (более гибкая), то для определения X измерения следует провести как минимум на трех длинах волн.
Ежедневные наблюдения за состоянием озонового слоя ведутся на станциях мировой озонометрической сети и со спутников. Результаты наблюдений посылаются в Мировой банк данных по озону (г. Торонто, Канада). Там они обрабатываются, и рассчитывается глобальное содержание озона в прошедшем году. Сравнивая результаты расчетов за разные годы, определяют наличие и величину тренда в глобальном содержании озона.
Чтобы результаты были достоверными, ведется постоянная работа по поддержанию озонометрической сети в рабочем состоянии и по поверке озонометрической аппаратуры. Организационную работу в этом направлении ведет Всемирная метеорологическая организация.
Результаты наблюдений свидетельствуют о наличии отрицательного тренда в изменении содержания озона в атмосфере порядка 2-3% за 10 лет. Только в последние 2-4 года тренд уменьшился, хотя сохранил свое отрицательное значение.
На общее содержание озона в атмосфере оказывает влияние целый ряд причин. Поскольку уменьшение глобального содержания озона связывают с антропогенным фактором, при оценке тренда необходимо уметь отделять изменения, обусловленные другими причинами (естественными). Поэтому следует коротко обсудить эти причины.
Для многих геофизических явлений, особенно в верхней атмосфере, имеет значение солнечная активность. К ней относят появление и исчезновение солнечных пятен, факелов, вспышек и т.п.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.