Нано- и микромасштабные частицы в волновых явлениях в системе тропосфера-стратосфера-ионосфера тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Беседина, Юлия Николаевна

• Беседина, Юлия Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Беседина, Юлия Николаевна

Введение

Глава 1. Нано- и микромасштабные частицы в атмосфере.

1.1 Природа и свойства нано- и микромасштабных частиц.

1.2 Элементарные процессы.

1.3 Проявления нано- и микромасштабных частиц.

1.4 Классификация антропогенных нано- и микромаснггабных частиц.

1.4.1 Сжигание топлив.

1.4.2 Вторичные частицы.

1.4.3 Промышленные частицы.

1.4.4 Транспорт.

1.4.5 Лесные пожары.

1.4.6 Сгорание авиационного топлива.

1.4.7 Ракетные запуски.

1.4.8 Пыль от горнодобывающих предприятий.

1.4.9 Бытовые отходы.

1.4.10 Сельскохозяйственная деятельность.

1.4.11 Мегаполис.

1.5 Сводка основных результатов.

1.6 Выводы.

Глава 2. Вихревые сгруктуры и транспорт нано- и микромаснггабных частиц в атмосфере Земли.

2.1 Циклонические вихри синоптического масштаба и возможность переноса мелкодисперсных частиц из тропосферы в стратосферу.

2.2 Вихревые движения и перенос мелкодисперсных пылевых частиц в ионосфере.

2.3 Пылевые вихри и пылевые потоки.

2.4 Выводы.

Глава 3. Нано и микромасштабные частицы и глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера.

3.1 Соотношения для шумановских резонансов.

3.2 Нано- и микромасштабные частицы и основные параметры шумановских резонансов.

3.2.1 Собственные частоты и добротность резонатора.

3.2.2 Изменение амплитуды шумановских резонансов при вулканических извержениях.

3.2.3 Влияние нано- и микромасштабных частиц на температуру земной поверхности и амплитуду шумановских резонансов.

3.3 Обсуждение результатов.

3.4 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нано- и микромасштабные частицы в волновых явлениях в системе тропосфера-стратосфера-ионосфера»

Актуальность темы. В настоящее время проводятся многочисленные исследования, посвященные нано- и микромасштабным частицам в атмосфере. Источники и стоки частиц, их свойства, географическое и высотное распределение важны с точки зрения влияния на экологическую и климатическую обстановку, на электромагнитные процессы, протекающие в атмосфере, на её оптические свойства, а также на здоровье человека. Многочисленные работы [1, 2, 3, 4] посвящены изучению естественных и антропогенных источников нано- и микромасштабных частиц в атмосфере, механизмам подъема пылевых частиц от земной поверхности на высоты околоземного слоя (до 1,5 км) [5, 6, 7, 8], а также их глобальному транспорту [10,11,12].

В настоящей работе наномасштабными будем называть частицы с размерами от 1 до 1000 нм, а микромасштабными - частицы с размерами от 1 до 1000 мкм. Такая классификация принята в науках о Земле, что обусловлено, в частности, давней историей наблюдения наномасштабных структур в природе, когда методы исследования и физические основы описания структур с размерами от 1 до 100 нм ещё не были развиты.

Среди исследований, возникающих при изучении нано- и микромасштабных частиц в среде обитания человека, можно выделить несколько направлений. Во-первых, это задачи, связанные с изучением элементарных процессов, к которым относятся образование зародышей (нуклеация) из малолетучих газов, дальнейшая конденсация, коагуляция или химические реакции, приводящие к росту частиц и образованию частиц разных диапазонов размеров, а также динамика частиц в атмосфере.

Важной задачей также является изучение изменения потока аэрозолей в атмосферу со временем. Из сравнительного анализа данных по количеству нано- и микрочастиц, поступающих в атмосферу в разные годы, можно делать выводы о том, какую тенденцию имеет наличие пылевых частиц в атмосфере. Необходимо накапливать статистику по атмосферным частицам, в частности, надо учитывать региональное и высотное распределение частиц. Имея такие данные, можно делать выводы о связи каких-либо локальных событий, способствующих изменению потока нано- и микромасштабных частиц (или их свойств), с глобальными характеристиками атмосферы.

Существенной проблемой геофизики является описание механизмов переноса нано- и микромасштабных пылевых частиц в системе тропосфера-стратосфера-ионосфера. В результате естественных процессов и деятельности человека основной объем поступающих в атмосферу пылевых частиц приходится на околоземный слой. Дальнейшая эволюция пылевых частиц зависит от множества факторов, таких, как размер и форма частиц, их плотность, химический состав, а также метеорологические характеристики атмосферы в области локализации нано- и микромасштабных частиц. Вместе с воздушными массами частицы могут переноситься на расстояния, сравнимые с диаметром Земли, в результате конвективных процессов в тропосфере пылевые частицы из приземного слоя могут распределяться до высот 10-16 км. Определенные сложности представляет преодоление тропопаузы, поскольку практически нулевой градиент температуры затрудняет конвекцию. Вопросу подъема тропосферных воздушных масс на стратосферные высоты посвящены работы [13, 14]. Эти исследования во многом связаны с изучением распределения озона и других газов, содержащихся в воздухе в небольшом процентном отношении, но играющих важную роль в радиационном и энергетическом балансе атмосферы. Перенос вещества и, в частности, пыли на стратосферные высоты иногда связывают с мощной конвекцией в тропических широтах [13]. При этом следует иметь в виду, что в случае типичного для земной атмосферы протекания процесса конвекции перенос вещества за счет этого процесса на стратосферные высоты затруднен из-за малого градиента температуры в области тропопаузы. Вследствие положительного градиента температуры в стратосфере конвективные движения в обычных условиях отсутствуют, и перемещение воздушных масс происходит преимущественно горизонтально согласно картине глобальной циркуляции.

Имеется ряд фактов, свидетельствующих о возможности переноса нано- и микромасштабных частиц из тропосферы в стратосферу и ионосферу. Прежде всего, первые наблюдения серебристых облаков в 1885 г., представляющих собой пылевые структуры в нижней ионосфере на высотах 82-85 км [15], часто связывают с возникновением большого количества пыли в атмосфере Земли в результате чрезвычайно мощного извержения вулкана Кракатау в 1883 г. [16]. Считается [17], что в результате пожаров, вызванных региональным конфликтом с применением ядерного оружия (50 ядерных зарядов по 15 килотонн каждый), частицы сажи могут подниматься до стратосферных высот, приближаясь к верхней части стратосферы. Наличие выбросов дыма в стратосферу от лесных пожаров подтверждается данными наблюдений [10, 18].

В ряде климатических моделей, используемых для описания подъема пыли на стратосферные высоты в результате мощной конвекции, зачастую используется приближение, в котором горизонтальное разрешение в расчетах оказывается относительно грубым [17]. При этом атмосферная конвекция происходит в пространственных масштабах, меньших, чем позволяет указанное приближение, и данное приближение может оказаться неадекватным для описания подъема пыли в стратосферу. Далее, в модели [17], описывающей подъем частиц сажи, образовавшейся в результате пожаров, вызванных региональным конфликтом с применением ядерного оружия, существенным фактором, влияющим на интенсивное вертикальное перемещение частиц на большие высоты, является их нагрев коротковолновым электромагнитным излучением. Отметим, что и вулканический пепел (частицы материала земной коры, называемые также «тефра»), и более мелкие сульфатные аэрозоли имеют намного больший индивидуальный параметр рассеивания (альбедо), чем дым от ядерных пожаров. Таким образом, они поглощают намного меньше радиации и, следовательно, проявляют слабую способность к подъему вверх [19].

Приведенные выше факты указывают на важность поиска других механизмов подъема пыли, которые могли бы объяснить ее появление в стратосфере и в случае не столь сильных воздействий на атмосферу, каковыми являются ядерные взрывы и мощные извержения вулканов. При этом должен учитываться тот факт, что конвективный перенос вещества может приводить к концентрации пыли в верхней тропосфере [13].

Наличие нано- и микромасштабных частиц на высотах более 50 км вносят существенные изменения в динамику ионосферной плазмы [20, 21]. В результате взаимодействия с окружающей ионосферной плазмой и солнечным излучением пылевые частицы заряжаются. Этот эффект сопровождается заметными вариациями концентраций ионов и электронов в областях локализации пылевых частиц [15]. Все это приводит к изменению дисперсионных свойств плазмы, что влияет на распространение электромагнитных волн в атмосфере Земли. Помимо влияния на заряженную компоненту ионосферы пылевые частицы могут влиять и на ее химический состав, в частности, на содержание в ионосфере металлов [22]. Твердые поверхности частиц могут играть роль катализатора в гетерогенной химии [23]. Отметим, в частности, каталитическое образование молекул воды на поверхности наномасштабной частицы. Этот эффект может приводить к повышению концентрации воды в области локализации пылевых частиц, что в свою очередь обуславливает рост частиц, т.е. приводит к появлению отрицательной обратной связи. Таким образом, знание о процессах переноса пыли в ионосфере, влияющих на положение областей ее локализации имеет существенное значение.

Происхождение мелкодисперсных пылевых частиц в ионосфере связано прежде всего с метеорным веществом, поток которого на Землю составляет несколько десятков тонн в день [24]. Выпадают преимущественно сантиметровые тела, которые сгорают (испаряются) на высотах 70-120 км [25]. Пары метеорного вещества конденсируются, приводя к появлению в ионосфере мелкодисперсных (smoke) наномасштабных частиц с концентрациями, как о правило, превышающими 10 см" . Наибольшие концентрации таких частиц, большие или порядка 104 см"3, достигаются на высотах 80-90 км [26]. Наномасштабные частицы могут также попадать в ионосферу из нижней атмосферы вследствие конвективного переноса частиц сажи от лесных пожаров и частиц вулканического происхождения. В летней полярной мезосфере с конца мая по конец августа на высотах около 80-95 км образуются тонкие (порядка 1 км) пылевые слои, известные как серебристые облака и полярные мезосферные радиоотражения [27]. Происхождение составляющих эти слои наномасштабных частиц связано с процессом конденсации водяных паров. Таким образом, согласно имеющимся представлениям (см. также [28]), наномасштабные пылевые частицы природного происхождения присутствуют в нижней ионосфере на высотах 80-120 км. Частицы обычно группируются в облака. Характерная толщина пылевого облака составляет величину порядка 1 км, протяженность по горизонтали - порядка 10-100 км.

Экспериментальное исследование нижней ионосферы (80-120 км) затруднено, поскольку эти высоты уже недостижимы для стратостатов, и в то же время недосягаемы для искусственных спутников Земли (воздух ещё не достаточно разрежен), единственным источником экспериментальных данных являются пролетные ракетные эксперименты.

Наличие нано- и микромасштабных пылевых частиц на различных высотах в системе тропосфера-стратосфера-ионосфера имеет глобальное влияние. Одним из явлений, на которое могут оказывать влияние пылевые частицы, являются глобальные электромагнитные резонансы - шумановские резонансы [29]. Электромагнитные колебания возбуждаются в концентрической сферической полости, образованной поверхностью Земли и нижней границей ионосферы. На поверхности Земли наблюдается спектр волн, которые целое число раз укладываются вдоль окружности земного шара, что соответствует частотам около 8 Гц, 14 Гц, 20 Гц, 26 Гц, 32 Гц. Шумановские резонансы — это стабильные, достаточно длительные, глобальные колебания, представляющие собой типичный естественный дневной фон биосферы. Возбуждаются колебания преимущественно грозовыми разрядами, которых происходит порядка сотни в секунду. Собственные частоты резонатора зависят от электромагнитных свойств его стенок, что дает возможность исследовать ионосферу на основе анализа спектра шумановских резонансов.

Интерес к шумановскому резонатору возрос в 1990-х годах, после того как обнаружилась возможность использования шумановских резонансов в качестве глобального тропического термометра [30]. Интерес к этим колебаниям обусловлен также тем, что их частоты попадают в диапазон собственных колебаний биотоков мозга: альфа-ритма (8-13 Гц) и бета-ритма (13-30 Гц) и поэтому могут быть биологически значимыми [31]. Нано-микромасштабные пылевые частицы, присутствующие в тропосфере могут оказывать влияние на источники, возбуждающие колебания, а ионосферные пылевые частицы приводят к изменению дисперсионных свойств верхней стенки шумановского резонатора.

Цель работы. Целью диссертационной работы является выявление роли нано- и микромасштабных частиц в волновых процессах в системе тропосфера-стратосфера-ионосфера. Ставится целью построение классификации пылевых частиц в атмосфере; определение механизмов межгеосферного переноса нано-и микромасштабных частиц в атмосфере, в частности, вертикального переноса между тропосферой и стратосферой, а также вертикального перемешивания пылевых частиц с помощью вихревых движений на ионосферных высотах; кроме того, в качестве глобального проявления нано- и микромасштабных частиц в атмосфере на разных высотах ставится целью определение механизмов их воздействия на шумановские резонансы.

Научная новизна. Впервые развита теория, описывающая взаимодействие атмосферных нано- и микромасштабных частиц с крупномасштабными атмосферными вихрями, вращающимися со скоростью, меньшей скорости вращения Земли. Показано, что атмосферные вихри, перемещающиеся горизонтально со скоростью, имеющей северную компоненту, могут захватывать и переносить пылевые частицы. В результате указанного процесса нано- и микромасштабные частицы из верхней тропосферы могут быть перенесены в нижнюю стратосферу при условии прохождения вихрем области, где тропопауза резко изменяет свою высоту.

Впервые показано, что в реальной атмосфере, не являющейся адиабатической и изотермической, возникает неустойчивость АГ волн, связанная с ненулевым балансом потоков тепла за счет солнечного излучения, конденсации паров воды, инфракрасного излучения атмосферы и теплопроводности. Показано, что инкремент неустойчивости для структур с размерами порядка эффективной глубины атмосферы возрастает до высоты 110 км.

Впервые показано, что в результате взаимодействия пылевых частиц с акустико-гравитационными вихрями, образующимися на ионосферных высотах, нано- и микромасштабные частицы, составляющие преимущественно слоистые структуры толщиной порядка километра, распределяются по области существования вихрей, определяемой условиями развития неустойчивости. Показано, что в результате нелинейного взаимодействия с дипольными вихрями, образованными пылевыми частицами, могут генерироваться потоки пыли в вертикальном направлении - стримеры.

Впервые рассмотрено влияние нано- и микромасштабных частиц в атмосфере на глобальные электромагнитные колебания. Показано, что присутствующие в ионосфере пылевые частицы приводят к уменьшению собственных частот и добротности резонатора, уменьшая плотность энергии в полости резонатора. Присутствующие в тропосфере нано- и микромасштабные частицы оказывают влияние на грозовую активность. При увеличении интенсивности грозовой активности происходит накачка энергии в полость шумановского резонатора. Присутствующие на стратосферных высотах сульфатные пылевые частицы приводят к уменьшению среднегодовой температуры поверхности Земли, что вызывает уменьшения плотности энергии в полости резонатора. Этот эффект обусловлен связью грозовой активности, возбуждающей колебания, с температурой поверхности Земли.

Практическая ценность. Результаты диссертации могут быть использованы широким кругом специалистов, занимающихся изучением свойств нано- и микромасштабных частиц в атмосфере Земли, проблемами глобального переноса пылевых частиц, задачами, связанными с подъемом пыли от лесных пожаров и конфликтов с применением ядерного оружия, влиянием на радиационный баланс и климат Земли, оптические свойства атмосферы, проблемой Атмосферных Коричневых Облаков и прочими экологическими проблемами. Кроме того, полученные результаты важны с точки зрения исследования нижней ионосферы, распространения радиоволн, источников электромагнитного излучения, резонансных явлений, для ученых, занимающихся процессами, происходящими в активных геофизических экспериментах (например, при инжекции в околоземную плазму вещества со спутников или геофизических ракет). Результаты могут быть полезны при изучении развития неустойчивостей в ионосферной плазме и нейтральной атмосфере на более низких высотах, вихревых движений в тропосфере, стратосфере и ионосфере, а также при изучении состава и химических свойств нано- и микромасштабных частиц в ионосфере Земли. Некоторые результаты могут быть использованы при изучении явлений, происходящих на других планетах и их спутниках.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались на Международной конференции «Mode Conversion, Coherent Structures and Turbulence» (Москва, Россия, 2004), на XLVII научной конференции Московского физико-технического института (Москва-Долгопрудный, Россия, 2004), на XLVIII научной конференции Московского физико-технического института (Москва-Долгопрудный, Россия, 2005), на XXXIII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС (Звенигород, Россия, 2006), на Генеральной ассамблее геофизического научного сообщества (Вена, Австрия, 2006), на XLIX научной конференции Московского физико-технического института (Москва-Долгопрудный, Россия, 2006), на XXXIV Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, (Звенигород, Россия, 2007), на Генеральной ассамблее геофизического научного сообщества (Вена, Австрия, 2007), на Молодёжной научной конференции «Физика и прогресс», (Санкт-Петербург, 2007), на Европейском планетарном конгрессе (Мюнстер, Германия, 2008), на 50ой научной конференции Московского физико-технического института (Москва-Долгопрудный, Россия, 2007), на Генеральной ассамблее геофизического научного сообщества (Вена, Австрия, 2008), на XXXV Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС, (Звенигород, Россия, 2008), на Генеральной ассамблее геофизического научного сообщества (Вена, Австрия, 2009), на Питерском воздушном конгрессе «Атмосфера - 2009» (Санкт-Петербург, 2009), на Европейском планетарном конгрессе (Потсдам, Германия, 2009). Также, основные результаты докладывались на научных семинарах в Казанском Государственном Университете, Московском физико-техническом институте и Институте динамики геосфер Российской Академии наук.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Она изложена на 126 стр. машинописного текста и иллюстрирована 43 рисунками. Библиография включает 122 наименование литературных источников.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Беседина, Юлия Николаевна

3.4 Выводы

Итак, изучено влияние нано- и микромасштабных частиц на характеристики шумановских резонансов. Показано, что наличие пылевых частиц в полости Земля-ионосфера существенно влияет на грозовую активность и может ее усиливать. Между грозовой активностью и амплитудой шумановских резонансов существует прямая зависимость, таким образом, увеличение концентрации нано- и микромасштабных частиц в атмосфере может привести к накачке энергии в резонатор. Например, при мощном вулканическом извержении амплитуда шумановских резонансов может возрасти в несколько раз. Кроме того, присутствие пылевых частиц в атмосфере отражается на среднегодовой температуре у поверхности Земли. Например, в случае сильного извержения вулкана может наблюдаться заметное понижение среднегодовой температуры. Поскольку наблюдается корреляция между амплитудой шумановских резонансов и температурой поверхности, то это может привести к уменьшению плотности энергии в резонаторе. Показано, что наличие микромасштабных частиц в нижней ионосфере меняет ее дисперсионные свойства, что приводит к уменьшению добротности и резонансных частот. Поскольку первые моды шумановского резонатора возможно имеют биологическое значение, то существенное их изменение может отразиться на здоровье человека.

Заключение

1. Построена классификация нано- и микромасшатбных частиц в атмосфере по их основным источникам. Особое внимание уделено следующим техногенным источникам нано- и микромасштабных частиц: топливно-энергетические комплексы (ТЭЦ, котельные, работающие на угле), нефтегазовые предприятия, горнодобывающие и горнообрабатывающие комплексы, автотранспорт и дизельный транспорт, промышленно-индустриальные предприятия, лесные пожары, авиация и ракетная техника. Практически все источники поставляют частицы в околоземный слой, а при благоприятной стратификации - в тропосферу на высоты более 2 км. Авиация, ракетная техника и лесные пожары, вносят также вклад в загрязнение стратосферы на высотах более 10-15 км. Ракетные запуски приводят к загрязнению ближайшего геокосмоса.

2. Предложен механизм переноса нано- и микромасштабных частиц из тропосферы в нижнюю стратосферу посредством вихрей синоптического масштаба, моделируемых солитонными решениями уравнения Чарни-Обухова (вихрями Россби). Показано, что частицы с размерами менее десяти микрометров находятся в циклоническом вихре Россби в течение времени порядка времени жизни вихря, что позволяет частицам переноситься на расстояния до нескольких тысяч километров в горизонтальном направлении. В субтропической области высота тропопаузы резко (на несколько километров) уменьшается при движении от экватора к полюсу Земли. Скорость циклонических вихрей имеет ненулевую составляющую в этом направлении. Таким образом, даже в случае горизонтального перемещения достаточно высокие циклонические вихри синоптического масштаба могут переносить захваченные ими в верхней тропосфере нано- и микромасштабные частицы в нижнюю стратосферу.

3. Показано, что в реальной атмосфере, не являющейся адиабатической, возникает неустойчивость АГ волн, связанная с ненулевым балансом потоков тепла за счет солнечного излучения, конденсации паров воды, инфракрасного излучения атмосферы и теплопроводности. Построены дисперсионные поверхности для 4 ветвей АГ волн в диапазоне высот от 5 км до 130 км. Показано, что инкремент неустойчивости для структур с размерами порядка эффективной глубины атмосферы увеличивается с высотой до высоты 110 км, причем значения действительной и мнимой части частот становятся сравнимыми на высоте порядка 80 км.

4. Показано, что возбуждение АГ вихрей на высотах 110-130 км в результате развития конвективной неустойчивости АГ волн приводит к существенному переносу пылевых частиц и их перемешиванию на высотах 110-120 км. Слои пылевых частиц в ионосфере толщиной порядка километра, образующиеся на высотах, меньших 120 км, распределяются по области существования АГ вихревых структур. В результате на высотах 110-120 км могут образовываться пылевые вихри. Оказывается возможным перенос частиц на высоты до 130 км. Показано, что одним из механизмов переноса пылевых частиц в ионосфере являются вертикальные потоки (стримеры), генерируемые пылевыми вихрями в результате развития параметрической неустойчивости.

5. Показано, что присутствующие в ионосфере пылевые частицы приводят к уменьшению собственных частот и добротности шумановского резонатора, уменьшая плотность энергии в полости резонатора. Присутствующие в тропосфере нано- и микромасштабные частицы оказывают влияние на грозовую активность. При увеличении интенсивности грозовой активности происходит накачка энергии в полость шумановского резонатора. Присутствующие на стратосферных высотах сульфатные пылевые частицы приводят к уменьшению среднегодовой температуры поверхности Земли, что вызывает уменьшение плотности энергии в полости резонатора. Этот эффект обусловлен связью грозовой активности, возбуждающей колебания, с температурой поверхности Земли.

В заключение автор выражает благодарность доктору физико-математических наук С.И. Попелю за руководство работой.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Беседина, Юлия Николаевна, 2009 год

1. Anastasio С. and Martin S.T. Atmospheric Nanoparticles. in Nanoparticles and the Environment. / Banfield J. F., Navrotsky A. eds. — Washington, D.C.: Mineralogical Society of America, 2001. - V. 44. -P. 293-349.

2. Ивлев JI.C., Довгалюк JI.A. Физика атмосферных аэрозольных систем.- СПб, НИИХ СПбГУ, 1999. 194 с.

3. Дмитриев А.Н., Шитов А.В. Техногенное воздействие на природные процессы Земли. Проблемы глобальной экологии. — Новосибирск: Издательский дом "Манускрипт", 2003. 140 с.

4. Кондратьев К.Я. (ред.) Аэрозоль и климат. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.-541 с.

5. Адушкин В.В., Соловьев С.П., Будников В.А. Литосферные источники аэрозольного загрязнения атмосферы // Геология и геофизика. 1995. -Т 36, № 8. - С. 103-110.

6. Горчаков Г.И., Копров Б.М., Шукуров К.А. Вихревой вынос аридного субмикронного аэрозоля // Известия РАН. Физика атмосферы и океана.- 2003. -Т. 39, № 5. С. 596-608.

7. Гендугов В.М., Глазунов Г.П. Ветровая эрозия почвы и запыление воздуха. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 240 с.

8. Marsham J.H., Parker D.J., Grams С.М., Taylor C.M., and Haywood J.M. Uplift of Saharan dust south of the intertropical discontinuity // J. Geophys. Res.-2008.-V. 113.D21102.

9. Романов В.И. Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу. М: Физматкнига. 2006. - 368 с.

10. Fromm М. and Servranckx R. Transport of forest fire smoke above the tropopause by supercell convection // Geophys. Res. Lett. 2003.— V. 30, doi: 10.1029/2002GL016820.

11. Афонин C.B., Белов B.B. Региональный космомониторинг последствий лесных пожаров // Сборник научных статей "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". — М.: ООО "Полиграф сервис". -2004. С.98-103.

12. Поповичева О.Б., Персианцева Н.М., Зубарева Н.А., Шония Н.К., Старик A.M., Савельев A.M. Сажевые аэрозоли в верхней тропосфере: свойства и последствия эмиссии авиации // НИИЯФ МГУ. 2005. — Т. 17.-С. 783.

13. Holton J.R., Haynes Р.Н., Douglass A.R., Rood R., and Pfister L. Stratosphere-troposphere exchange // Rev. Geophys. 1995. - V. 33, No 4. -P. 403-439.

14. Holton J.R. and Gettelman A. Horizontal transport and the dehydratation of the stratosphere // Geophys. Res. Let. 2001. - V. 28, No 14. - P. 27992802.

15. ЬСлумов Б.А., Морфилл Г.Е., Попель С.И. Формирование структур в запылённой ионосфере // ЖЭТФ. 2005. - Т. 127, № 1. - С. 171-185.

16. Бронштэн В.А., Гришин Н.И. Серебристые облака. М: Наука, 1970. — 360 с.

17. Robock A., Oman L., Stenchikov G.L., Toon O.B., Bardeen C., and Turco R.P. Climatic consequences of regional nuclear conflicts // Atmos. Chem. Phys. 2007. - V. 7. - P. 2003-2012.

18. Fromm M., Tupper A., Rosenfeld D., Servranckx R., and McRae R. Violent pyroconvective storm devastates Australias capital and pollutes the stratosphere // Geophys. Res. Lett. 2006. - V. 33. - P. L05815.

19. Stenchikov G.L., Kirchner I., Robock A., Graf H.-F., Antuna J.C., Grainger R.G., Lambert A., and Thomason L. Radiative forcing from the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption // J. Geophys. Res. 1998. - V. 103, No. D12. -P. 13837-13857.

20. Havnes O., de Angelis U., Bingham R., Goertz C.K., Morflll G.E., Tsytovich V.N. The Role of Dust in the Summer Mesopause // Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. 1990. - V. 52. - P. 637-643.

21. Бронштэн В.А. Серебристые облака и их наблюдение. М: Наука, 1984.- 128 с.

22. Plane J.M.C. A time-resolved model of the mesospheric Na layer: constraints on the meteor input function // Atmos. Chem. Phys. 2004. -V. 4, No 3. - P. 627-638.

23. Summers M.E. and Siskind D.E. Surface recombination of О and H2 on meteoric dust as a source of mesospheric water vapor // Geophys. Res. Lett. 1999. - V. 26, No 13.-P. 1837-1840.

24. Попель С.И. Плазменная гелиогеофизика / Под ред. JI.M. Зеленого, И.С. Веселовского. -М.: Наука, 2008. Т. 2. - С. 368-390.

25. Ceplecha Z., Borovicka J., Elford W.G., ReVelle D.O., Hawkes R.L., Porubcan V., Simek M. Meteor phenomena and bodies // Space Sci. Rev. -1998. V. 84, No 3-4. - P. 327-471.

26. Hunten D.M., Turco R.P., Toon O.B. Smoke and dust particles of meteoric origin in the mesosphere and stratosphere // J. Atmos. Sci. 1980. — V. 37, №6.-P. 1342-1357.

27. Turco R.P., Toon O.B., Whitten R.C., Keesee R.G., Hollenbach D. Noctilucent clouds: simulation studies of their genesis, properties and global influences // Planetary and Space Science. 1982. - V.30. - P. 1147-1181.

28. Amyx K., Sternovsky Z., Knappmiller S., Robertson S., Horanyi M., Gumbel J. In-situ measurement of smoke particles in the wintertime polar mesosphere between 80 and 85 km altitude // J. Atmos. Solar-Terr. Phys. -2008.-V. 70.-P. 61-70.

29. Schumann W.O. Uber die Stralungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel die von Luftschicht und einer Ionospharenhtille umgeben ist. // Z. Naturforsch. 1952. - V. 7A. - S. 149-154.

30. Williams E.R. The Schumann resonance a global tropical thermometer // Science.-1992.-V. 256.-P. 1184.

31. Cherry N. Schumann resonances, a plausible biophysical mechanism for the human health effects of solar/geomagnetic activity // Natural Hazards. — 2002.-V. 26.-P. 279-331.

32. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Нано- и микромасштабные частицы и глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера // Физика плазмы 2007. - Т. 33. - С. 159-167.

33. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Циклонические вихри синоптического масштаба и возможность переноса мелкодисперсных частиц из тропосферы в стратосферу // Доклады Академии наук — 2008. — Т. 423. С. 680-684.

34. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Вихревые движения и перенос мелкодисперсных частиц в ионосфере // Доклады Академии наук -2009. Т. 429, № 2. - С. 253-256.

35. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Нано- и микромасштабные частицы в среде обитания. — В сб. Нано- и микромасштабные частицы в геофизических процессах / Под ред.: В.В. Адушкина и С.И. Попеля, -М.: МФТИ, 2006. С. 19-31.

36. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Нано- и микромасштабные частицы и шумановские резонансы. В сб. Нано- и микромасштабные частицы в геофизических процессах / Под ред.: В.В. Адушкина и С.И. Попеля, -М.: МФТИ, 2006. - С. 62-73.

37. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Вихревые движения и возможность переноса мелкодисперсных частиц. В сб. Геофизика межгеосферных взаимодействий / Под ред. В.В. Адушкина. - М.: Геос. 2008. - С. 247254.

38. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Антропогенные нано- и микромасштабные частицы в атмосфере. В сб. Физические поля и динамика взаимодействующих геосфер / Под ред. С.Б. Турунтаева — М.: Геос, 2007. - С. 321-329.

39. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Эволюция пылевых частиц в вихрях Россби // Труды МФТИ. 2009. - Т. 1, № 3. - С. 53-57.

40. Besedina J.N. and Popel S.I. Dust and Global Electromagnetic Resonances in Earth's Atmosphere // The International Conference MSS-04, Moscow, 2004. Mode Conversion, Coherent Structures and Turbulence. P. 74-79.

41. Besedina Yu.N., Popel S.I. Nano- and Microsize Particles and Schumann Resonances // General Assembly of the European Geosciences Union, Vienna, Austria, 2006. Geophysical Research Abstracts. — V. 8, — P. 00503.

42. Besedina Yu.N. and Popel S.I. Dust Grain Capture by Rossby Vortices in Earth's Atmosphere // General Assembly of the European Geosciences Union, Vienna, Austria, 2008. Geophysical Research Abstracts. - V. 10, -P. 01258.

43. Besedina Yu.N., Popel S.I,, and Pukhov A Synoptic vortex passage through a city and baroclinical instability // General Assembly of the European Geosciences Union, Vienna, Austria, 2009. — Geophysical Research Abstracts. V. 11, - P. 6708.

44. Besedina Yu.N. and Popel S.I. Cyclonic Rossby Vortices and a Possibility of Nano- and Microscale Dust Particle Transport from Troposphere into

45. Stratosphere // European Planetary Science Congress, Mtinster, Germany, 2008. -Abstracts. EPSC2008-A-00025.

46. Besedina Yu.N., Popel S.I., and Shukla P.K. Vortex motions and dust particle transport in the ionosphere // European Planetary Science Congress, Potsdam, Germany, 2009. -Abstracts. EPSC2009-41.

47. Besedina Yu.N., Popel S.I., and Sharykin I.N. Dust and Schumann resonances on Earth and Titan // European Planetary Science Congress, Potsdam, Germany, 2009. Geophysical Research Abstracts. - EPSC2009-206.

48. Беседина Ю.Н., Попель С.И. О влиянии пылевой компоненты на глобальные шумановские резонансы. // Тезисы докладов XXXIII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС, Звенигород, Россия. М., 2006. - С. 247.

49. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Пыль и глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера. // Труды XLVII Научной конференции МФТИ, Москва-Долгопрудный, Россия. М., 2004. -ЧастьIII.-С. 98.

50. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Нано- и микромасштабные частицы в глобальных шумановских резонансах. // Труды XLVIII Научной конференции МФТИ, Москва-Долгопрудный, Россия. М., 2005. -Часть III. - С. 66.

51. Беседина Ю.Н., Попель С.И. О возможности захвата пылевых частиц вихрями Россби. // Труды XLIX Научной конференции МФТИ, Москва-Долгопрудный, Россия. М., 2006. - Часть III. - С. 102-103.

52. Беседина Ю.Н., Попель С.И. О влиянии атмосферных нано- и микромасштабных частиц на шумановские резонансы. // Труды молодежной конференции «Физика и прогресс», Санкт-Петербург, Россия. Спб., 2007. - С. 15-19.

53. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Пылевые частицы в атмосферных вихрях Россби. // Труды молодежной конференции «Физика и прогресс», Санкт-Петербург, Россия. Спб., 2007. - С. 20-24.

54. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Эволюция пылевых частиц в вихрях Россби. // Труды 50-й конференции МФТИ "Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук", Москва-Долгопрудный, Россия. М., 2007. - Часть III.-T. 1, - С 55-57.

55. Беседина Ю.Н., Попель С.И. Пылевые частицы в атмосферных вихревых структурах синоптического масштаба. // Труды 51-й конференции МФТИ "Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук", Москва-Долгопрудный, Россия. М., 2008. -Часть III.-С 41-44.

56. Sem G.J., Boulaud D., Brimblecombe P., Ensor D.S., Gentry J.W., Marijnissen J.C.M, and Preining O. (eds.) History and reviews of aerosol science. American Association for Aerosol Research, 2005. - 464 p.

57. Kreidenweis S.M., Tyndall G.S., Barth M.C., Dentener F., Lelieveld J., and Mozurkewich M. Aerosols and Clouds. In: Atmospheric Chemistry and

58. Global Change / Brasseur G.P., Orlando J.J., and Tyndall G.S. eds. New York: Oxford University Press, 1999.-P. 117-155.

59. Пискунов B.H. Теоретические модели кинетики формирования аэрозолей. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2000. - 209 с.

60. Coffman D.J. and Hegg D.A. A Preliminary Study of the Effect of Ammonia in Particle Nucleation in the Marine Boundary Layer // J. Geophys. Res. 1995. -V. 100. - P. 7147-7160.

61. Cass G.R., Hughes L.A., Bhave P., Allen J.O., and Salmon L.G. The Chemical Composition of Atmospheric Ultrafine Particles // Phil Trans Roy Soc Lond. A. 2000. - V. 385. - P. 2581-2592.

62. Pope C.A., Dockery D.W., Schwartz J. Review of Epidemiological Evidence of Health Effects of Particulate Air Pollution // Inhal Toxicol. A. -1995.-V. 7.-P. 1-18.

63. Чен Б.Б., Свердлик Г.Н. Микроструктура и коэффициенты ослабления азиатского коричневого облака // Вестник КРСУ. 2003. - Т. 3, №2. -С. 74-79.

64. Чен Б.Б., Лелевкин В.М. К динамике азиатского коричневого облака // Вестник КРСУ. Серия Физика. 2003. - Вып. 5. - С. 116-122.

65. Чен Б.Б., Свердлик Г.Н., Когай Г.А. Лидарные исследования Атмосферного Коричневого Облака в Центральной Азии // Вестник КРСУ. 2003. - Т. 3, №6. - С. 117-122.

66. Ramanathan V. and Crutzen P.J. New Directions: Atmospheric Brown "Clouds" // Atmospheric Environment. 2003. - V.37. - P. 4033-4035.

67. Ramanathan V. and Ramana M.V. Atmospheric Brown Clouds: Long Range Ttansport and Climate Impacts // Environment Management. 2003. -P. 28-33.

68. Ивашов П.В. Топливная энергетика и "парниковый эффект".// География и природные ресурсы. 2006. — № 3. - С. 22-25.

69. Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов и регионов Российской Федерации за 2007 год. Под. ред. Миляева В.Б. СПб, 2008. - 208 с.

70. Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 г." // Зеленый мир. Специальный выпуск. -1997. -№26. -С. 3-27.

71. Отчет по охране окружающей среды. РАО "Газпром", 1996. 33 с.

72. Robinson E.A., Robbins R.C. Gaseous atmospheric pollutants from urban and natural sources. in: Global effects of environmental pollution. / Singer S.F. ed. - Gettingen and New York: Springer-Verlag, 1970 - P. 50-64.

73. Романов В.И. Прикладные аспекты аварийных выбросов в атмосферу. М: Физматкнига. - 2006. - 368 с.

74. Онищенко О.Г., Похотелов О.А., Астафьева Н.М. Генерация крупномасштабных вихрей и зональных ветров в атмосферах планет // УФН. 2008. - Т. 178, № 6. - С. 605-618.

75. Петвиашвили В.И., Похотелов О.А. Уединенные волны в плазме и атмосфере. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 200с.

76. Незлин М.В., Снежкин Е.Н. Вихри Россби и спиральные структуры. -М.: Наука, 1990.-240 с.

77. Незлин М.В. Солитоны Россби .// УФН. 1986. - Т. 150, Вып. 1. -С. 2-60.

78. Антипов С.В., Незлин М.В., Снежкин Е.Н., Трубников А.С. Солитон Россби в лабораттории.// ЖЭТФ. 1982. - Т. 82, Вып. 1. - С. 145-159.

79. Сутырин Г.Г. К теории уединенных антициклонов во вращающейся жидкости // ДАН СССР. 1985. - Т. 280, № 5. - С. 1101-1104.

80. Сутырин Г.Г., Юшина И.Г. Формирование вихревого солитона // ДАН СССР. 1988. - Т. 299, № 3. - С. 580-584.

81. Педлосски Дж. Геофизическая гидродинамика в 2-х томах. М.: Мир, 1984.-398 и 416с.

82. Физика океана. Том 2. Гидроднамика океана. Под ред. Каменкович В.М. и Монин А.С. М: Наука, 1978. - 456 с.

83. Антонова Р.А., Жвания Б.П., Ломинадзе Д.Г. Нанобашвили Дж.И., Чагелишвили Г.Д., Яньков В.В. Взаимодействие диполярных вихрей с твердой границей и их дальнейшая динамика // Физика плазмы. 1996. -Т.22, №9. С.857-864.

84. Пальмен Э., Ньютон Ч. Циркуляционные системы атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1973. - 603 с.

85. Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. М.: Физматлит, 2008. — 616 с.

86. Ларичев В.Д., Резник Г.М. О двумерных уединенных волнах Россби // ДАН СССР. 1976.-Т. 231,№5.-С. 1077-1079.

87. Oman L., Robock A., Stenchikov G.L., Thordarson Т., Koch D., Shindell D.T., and Gao C. Modeling the distribution of the volcanic aerosol cloud from the 1783-1784 Laki 376 eruption // J. Geophys. Res. 2006. - V. 111. — P. D12209.

88. Белашов В.Ю. Динамика нелинейных внутренних гравитационных волн на высотах F-области ионосферы // Геомагнетизм и аэрономия. — 1990. Т. 30, № 4. - С. 637-641.

89. Белашова А.А., Белашов В.Ю., Поддельский И.Н. Комплексные исследования динамики волновых ионосферных возмущений в Дальневосточном регионе СССР // Геомагнетизм и аэрономия. 1990. -Т. 30, № 4. - С. 647-650.

90. Belashova E.S., Belashov V.Yu., Vladimirov S.V. Structure and evolution of IGW and TID in regions with sharp gradients of the ionospheric parameters // Journal of Geophysical Research. 2007. - V. 122.-A07302.

91. Абурджаниа Г.Д. Самоорганизация акустико-гравитационных вихрей в ионосфере перед землетрясением // Физика плазмы. 1990. — Т. 22, № 10.-С. 954-959.

92. Абурджаниа Г.Д. Самоорганизация нелинейных вихревых структур и вихревой турбулентности в диспергирующих средах. — М.: КомКнига, 2006. 328 с.

93. Hasegawa A., Shukla Р.К. Dust vortex modes in a nonuniform dusty plasma // Phys. Let. A. 2004. - V. 332. - P. 82-85.

94. Атмосфера. Справочник. JT.: Гидрометеоиздат, 1991. - 510 с.

95. ГОСТ 4401-81. Атмосфера стандартная. Параметры. — М.: Издательство стандартов, 1981. 265 с.

96. Ляхов В.В. Акустико-гравитационные волны в неадиабатической атмосфере // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. — 2007. — Т. 43, №3.-С. 342-350.

97. Брюнелли Б.Е., Намгаладзе А.А. Физика ионосферы. М.: Наука, 1988.-527 с.

98. Stenflo L. Acoustic solitary vortices // Phys. Fluids. 1987. - V. 30, No 10.-P. 3297-3299.

99. Stenflo L. and Stepanyants Yu.A. Acoustic-gravity modons in the atmosphere // Ann. Geophysicae. -1995. -V. 13. P. 973-975.

100. Stenflo L. Nonlinear equations for acoustic gravity waves // Phys. Let. A. -1996. V. 222. - P. 378-380.

101. Фортов B.E., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы.- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 528 с.

102. Попова О.П. Нано- и микромасштабные частицы в геофизических процессах. — В сб. Нано- и микромасштабные частицы в геофизических процессах / Под ред.: Адушкина В.В. и Попеля С.И., М.: МФТИ, 2006. -С. 95-103.

103. Shukla Р.К., Eliasson В., and Shaikh D. Nonlinear dusty plasma physics.- in New Vistas in Dusty Plasmas / Edited by Boufendi L., Mikkian M., and Shukla P.K. — Melville, New York: American Institute of Physics, 2005. P. 48-58.

104. Vladimirov S.V., Tsytovich V.N., Popel S.I., Khakimov F.Kh. Modulational interactions in plasmas. Dordrecht-Boston-London: Kluwer Academic Publishers, 1995.-544 p.

105. Molina-Cuberos G.J., Morente J.A., Besser B.P., Porti J., Lichtenegger H., Schwingenschuh K., Salinas A. and Margineda J. Schumann resonances as a tool to study the lower ionosphere structure of Mars // Radio Science. 2006. - V. 41. - P. RS1003.

106. Цытович B.H. Плазменно-пылевые кристаллы, капли, облака // УФН. 1997. - Т. 167, №1.- С. 57-99.

107. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак С.А., Молотков В.И., Петров О.Ф. Пылевая плазма // УФН. 2004. - Т. 174. - С. 495-544.

108. Блиох П.В., Николаенко А.П., Филиппов Ю.Ф. Глобальные электромагнитные резонансы в полости Земля-ионосфера. Киев: Наукова думка, 1977. - 200 с.

109. Вайнштейн JI.A. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988.-571 с.

110. Chen F.F. Electric Probes. In: Plasma Diagnostic Techniques / Huddelstone R.H. and Leonard S.L. eds. - New York.: Academic, 1965. -Chap. 4.-P. 113-200.

111. Barnes M.S. Keller J.H., Forster J.C., O'Neill J.A., and Coultas D.K. Transport of dust particles in glow-discharge plasmas // Phys. Rev. Lett. — 1992.-V. 68.-P. 313-316.

112. Havnes O. Dusty Plasmas in the Ionosphere and its Environment. — In: Dusty Plasmas in the New Millenium / Bharuthram R., Hellberg M.A., Shukla P.K., and Verheest F. eds. Melville. New York: AIP, 2002. -P. 13-21.

113. Шувалов B.B., Трубецкая И.А. Извержение вулкана Тамборы (1815г.): обзор наблюдательных данных и численное моделирование. -В сб. Геофизика межгеосферных взаимодействий / Под ред. Ю.И. Зецера. М.: Геофизика среды обитания, 2004. - С. 336-345.

114. Руленко О.П., Климин Н.Н., Дьяконова И.Н. и Кирьянов В.Ю. Исследование электризации облаков, создаваемых распылением вулканического пепла // Вулканология и сейсмология. 1986. - № 2. -С. 17-29.

115. Руленко О.П. Электризация вулканических облаков // Вулканология и сейсмология. 1985. -№ 5. - С. 71-83.

116. Адамчук Ю.В., Титов В.В. Электрические процессы и образование молний в вулканическом аэрозоле. Препринт ИАЭ-4016/1, 1984.

117. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. - 180 с.

118. Мучник В.М. Физика грозы. М.: Гидрометеоиздат, 1974. - 352 с.