Том 23, номер 02, статья № 1

Аннотация:

Проведен анализ влияния усредненной вертикальной компоненты ветра на перенос стратосферного аэро-золя при использовании базы данных ассимиляционной модели ОЦА UKMO за 1993-2006 гг. На примере за-дачи о действии постоянного источника частиц вблизи стратопаузы показано, что учет действия усредненной вертикальной компоненты ветра наряду с учетом гравитационной седиментации и турбулентной диффузии кардинальным образом изменяет стандартные высотные профили относительной концентрации частиц. Представлены результаты для высот левитации в стратосфере частиц различной плотности и размеров при действии на них силы тяжести и силы ветрового давления.

Ключевые слова:

стратосфера, аэрозоль, вертикальная компонента ветра, транспортные аэрозольные модели

Список литературы:

1. Brasseur G.P., Solomon S. Aeronomy of the middle atmosphere. 3rd ed. Dodrecht: Springer, 2005. 644p.
2. Gerding M., Baumgarten G., Blum U., Thaye J.P., Fricke K.-H., Neuber R., Fiedler J. Observation of an unusual mid-stratospheric aerosol layer in the Arctic: possible sources and implications for polar vortex dynamics // Annal. Geophys. 2003. V. 21. N 4. P. 1057-1069.
3. Jost H.-J., Drdla K., Stohl A., Pfister L., Loewenstein M., Lopez J.P., Hudson P.K., Murphy D.M., Cziczo D.J., Fromm M., Bui T.P., Dean-Day J., Gerbig C., Mahoney M.J., Richard E.C., Spichtinger N., Pittman J.V., Wein-stock E.M., Wilson J.C., Xueref I. In-situ observations of mid-latitude forest fire plumes deep in the stratosphere // Geo-phys. Res. Lett. 2004. V. 31. L11101. doi:10.1029/2003GL019253.
4. Karcher B. Properties of subvisible cirrus clouds formed by homogeneous freezing // Atmos. Chem. Phys. 2002. V. 2. N 2. P. 160-170.
5. Luo B.P., Peter Th., Wernli H., Fueglistaler S., Wirth M., Kiemle C., Flentje H., Yushkov V.A., Khattatov V., Ruda-kov V., Thomas A., Borrmann S., Toci G., Mazzinghi P., Beuermann J., Schiller C., Cairo F., Di Don-Francesco G., Adriani A., Volk C.M., Strom J., Noone K., Mitev V., MacKenzie R.A., Carslaw K.S., Trautmann T., Santace-saria V., Stefanutti L. Ultrathin Tropical Tropopause Clouds (UTTCs): II. Stabilization mechanisms // Atmos. Chem. Phys. 2003. V. 3. N 4. P. 1093-1100.
6. Renard J.-B., Brogniez C., Berthet G., Bourgeois Q., Gaubicher B., Chartier M., Balois J.-Y., Verwaerde C., Auriol F., Francois P., Daugeron D., Engrand C. Vertical distribution of the different types of aerosols in the stratosphere: Detec-tion of solid particles and analysis of their spatial variability // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. D21303. doi:10.1029/2008JD010150.
7. Wainwright M., Alharbi S., Wickramasinghe N.C. How do microorganisms reach the stratosphere? // Int. J. Astrobiol. 2006. V. 5. N 1. P. 13-15.
8. Koch D., Hansen J. Distant origins of Arctic black carbon: A Goddard Institute for Space Studies ModelE experiment // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. D04204. doi:10.1029/2004JD005296.
9. Fahey D.W., Gao R.S., Carslaw K.S., Kettleborough J., Popp P.J., Northway M.J., Holecek J.C., Ciciora S.C., McLaughlin R.J., Thompson T.L., Winkler R.H., Baumgardner D.G., Gandrud B., Wennberg P.O., Dhaniyala S., McKin-ney K., Peter Th., Salawitch R.J., Bui T.P., Elkins J.W., Webster C.R., Atlas E.L., Jost H., Wilson J.C., Her-man R.L., Kleinbohl A., Von Kohnig M. The detection of large HNO3-containing particles in the winter arctic stratosphere // Science. 2001. V. 291. N 5506. P. 1026-1031.
10. Береснев С.А., Грязин В.И. Вертикальный ветровой перенос аэрозолей в стратосфере // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 6. С. 537-543.
11. Береснев С.А., Грязин В.И., Грибанов К.Г. Климатология вертикального ветра в средней атмосфере // Оптика ат-мосф. и океана. 2008. Т. 21. № 6. С. 516-522.
12. Junge C.E., Chagnon C.W., Manson J.E. Stratospheric aerosols // J. Meteorol. 1961. V. 18. N 1. P. 81-108.
13. Whitten R.C., Toon O.B., Turco R.P. The stratospheric sulfate aerosol layer: process, models, observations, and simula-tions // Pure Appl. Geophys. 1980. V. 118. N 1. P. 86-127.
14. Koziol A.S., Pudykiewicz J. High-resolution modeling of size-resolved stratospheric aerosol // J. Atmos. Sci. 1998. V. 55. N 20. P. 3127-3147.
15. Li C., Boer G.J. The continuity equation for the stratospheric aerosol and its characteristic curves // J. Atmos. Sci. 2000. V. 57. N 3. P. 442-451.
16. Fussen D., Vanhellemont P., Bingen C. Evolution of stratospheric aerosols in the post-Pinatubo period measured by solar occulta-tion // Atmos. Environ. 2001. V. 35. N 30. P. 5067-5078.
17. Panegrossi G., Fua D., Fiocco G. A 1-D model of the formation and evolution of polar stratospheric clouds // J. Atmos. Chem. 1996. V. 23. N 1. P. 5-35.
18. Flentje H., Dornbrack A., Fix F., Meister F., Schmid H., Fuglistaler S., Luo B., Peter Th. Denitrification inside the stratospheric vortex in the winter of 1999-2000 by sedimentation of large nitric acid trihydrate particles // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. N D16. 4314. doi: 10.1029/2001JD001015.
19. Karcher B., Strom J. The roles of dynamical variability and aerosols in cirrus cloud formation // Atmos. Chem. Phys. 2003. V. 3. N 3. P. 823-838.
20. Lohmann U., Karcher B. First interactive simulations of cirrus clouds formed by homogeneous freezing in the ECHAM general circulation model // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. N D10. doi: 10.1029/2001JD000767.
21. Spichtinger P., Gierens K.M. Modelling of cirrus clouds - Part 1b: Structuring cirrus clouds by dynamics // Atmos. Chem. Phys. 2009. V. 9. N 2. P. 707-719.
22. Williams M.M.R., Loyalka S.K. Aerosol science; theory and practice: with special applications to the nuclear industry. Oxford: Pergamon Press, 1991. 446 p.
23. Алоян А.Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. М.: Наука, 2008. 415 с.
24. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. М.: Мир, 1987. 280 с.
25. Kasten F. Falling speed of aerosol particles // J. Appl. Meteorol. 1968. V. 7. N 10. P. 944-947.
26. Anderson G.P., Clough S.A., Kneizys F.X., Chetwynd J.H., Shettle E.P. AFGL atmospheric constituent profiles (0-120 km). Air Force Geophysics Laboratory (USA): AFGL-TR-86-0110, Environment research paper N 954. 1986. 43 p.
27. Guha A. Transport and deposition of particles in turbulent and laminar flow // Annu. Rev. Fluid Mech. 2008. V. 40. P. 311-341.
28. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Течения газа с частицами. М.: Физматлит, 2008. 600 с.
29. Liley J.B. Analytic solution of a one-dimensional equation for aerosol and gas dispersion in the stratosphere // J. Atmos. Sci. 1995. V. 52. N 18. P. 3283-3288.
30. Rao D.N., Ratnam M.V., Rao T.N., Rao S.V.B. Seasonal variation of vertical eddy diffusivity in the troposphere, lower stratosphere and mesosphere over a tropical station // Annal. Geophys. 2001. V. 19. N 8. P. 975-984.
31. Wilson R. Turbulent diffusivity in the free atmosphere inferred from MST radar measurements: a review // Annal. Geophys. 2004. V. 22. N 11. P. 3869-3887.
32. Береснев С.А., Ковалев Ф.Д., Кочнева Л.Б., Рунков В.А., Суетин П.Е., Черемисин А.А. О возможности фотофоретической левитации частиц в стратосфере // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16. № 1.
С. 52-57.
33. Береснев С.А., Кочнева Л.Б., Суетин П.Е., Захаров В.И., Грибанов К.Г. Фотофорез атмосферных аэрозолей в поле теплового излучения Земли // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16. № 5-6. С. 470-477.
34. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Leetmaa A., Reynolds R., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1996. V. 77. N 3. P. 437-471.