Особенности вертикального распределения водяного пара в арктической стратосфере по данным оптического гигрометра тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Хайкин, Сергей Михайлович

• Хайкин, Сергей Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Хайкин, Сергей Михайлович

Введение.

Глава 1. Роль водяного пара в атмосферных процессах и методы его измерения

1.1 Роль водяного пара в атмосферных процессах.

1.2 Обзор применяемых методов измерения влажности в атмосфере с использованием шар-зондов и аэростатов.

1.2.1 Гигрометры точки инея (конденсационные гигрометры).

1.2.2 Флуоресцентные гигрометры.

1.2.3 Подстраиваемые лазерно-диодные гигрометры.

1.2.4 Радиозондовые датчики влажности.

1.3 Резюме и выводы к главе 1.

Глава 2. Оптический флуоресцентный гигрометр FLASH-B

2.1 Флуоресцентный метод измерения влажности.

2.2 Общее описание и конструкция гигрометра FLASH-B.

2.2.1 Электронный блок.

2.2.2 Электронный фотоумножитель и интерференционный светофильтр.

2.3 Оптическая система гигрометра: расчёт и варианты реализации.

2.3.1 Юстировка оптической системы.

2.3.2 Расчёт оптической системы в разных вариантах реализации.

2.4 Водородная лампа.

2.4.1 Исследование стабильности и мониторинг водородных ламп.

2.5 Калибровка гигрометра.

2.6 Оценка констант скорости дезактивации.

2.7 Расчёт погрешности измерений гигрометра FLASH-B.

2.7.1 Погрешность калибровки.

2.7.2 Разброс значений в кадре данных.

2.13 Суммарная погрешность гигрометра.

2.8 Выводы к главе 2.

Глава 3 Техника аэростатных экспериментов с гигрометром FLASH-B

3.1 Система передачи данных.

3.2 Аэростатный подвес и схема аэростатного эксперимента.

3.3 Программное обеспечение аэростатных экспериментов.

3.4 Выводы к главе 3.

Глава 4 Сравнение гигрометра FLASH-B с гигрометром NOAA и микроволновым радиометром MIAWARA по данным полевой кампании LA UTLOS- WA WAP.

4.1 Полевая кампания LAUTLOS-WAVVАР.

4.2 Сравнение данных измерений FLASH-B и NOAA.

4.2.1 Задержка отклика гигрометра NOAA и её влияние на результаты сравнения.

4.3 Сравнение данных измерений микроволнового радиометра MIAWARA с данными аэростатных экспериментов.

4.4 Измерения влажности гигрометром FLASH-B в тропосфере.

4.5 Выводы к гдаве 4.

Глава 5. Особенности вертикального распределения водяного пара в зимней арктической стратосфере по данным FLASH-B.

5.1 Вертикальное распределение водяного пара внутри и вне стратосферного циклона по данным измерений FLASH-B в январе-феврале 2004 г.

5.1.1 Полярный стратосферный циклон 2003/04 года.

5.1.2 Анализ результатов измерений.

5.1.3 Результаты моделирования полей потенциальной завихренности.

5.2 Сравнение данных FLASH-B с модельными расчётами.

5.3 Структурные особенности профилей водяного пара.

5.3.1 Слоистая структура профиля стратосферной влажности на границе циклона.

5.3.2 Вертикальные профили водяного пара в присутствии полярных стратосферных облаков.

5.3.2.1 Полярные стратосферные облака и дегидрация.

5.3.2.2 Результаты измерений и анализ.

5.4 Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности вертикального распределения водяного пара в арктической стратосфере по данным оптического гигрометра»

Диссертационная работа посвящена усовершенствованию флуоресцентного гигрометра FLASH-B для аэростатных измерений влажности в верхней тропосфере и стратосфере и исследованию особенностей вертикального распределения водяного пара в Арктической стратосфере по данным, полученным при помощи гигрометра. Исследовательская часть работы выполнена на основе экспериментального лабораторного материала и по данным аэростатного зондирования Арктической атмосферы гигрометром FLASH-B.

Актуальность темы.

Водяной пар, являясь парниковым газом, воздействует на радиационный и температурный режим атмосферы и ее химический состав. В отсутствие водяного пара температура земной поверхности была бы на 32 К ниже существующей 1]. Вклад водяного пара в парниковый эффект зависит не только от его общего содержания но и от его вертикального распределения [2].

В связи с неоднородностью распределения водяного пара, связанной с атмосферной динамикой, а также наличием его фазовых переходов, существуют различные противоречивые гипотезы, объясняющие климатические изменения и отличающиеся знаком обратной связи между содержанием водяного пара и парниковым эффектом [3,4]. Хотя повышение температуры должно приводить к увеличению влажности и потеплению (парниковый эффект), не совсем ясно, приведёт ли это потепление к дальнейшему повышению влажности вследствие испарения (положительная обратная связь), или поднимающиеся тёплые воздушные массы будут осушаться (отрицательная обратная связь).

В этой связи чрезвычайно важным является изучение долговременных изменений концентрации водяного пара. Обнаруженный по данным многолетних аэростатных наблюдений положительный тренд водяного пара в стратосфере не подтверждается спутниковыми наблюдениями [5]. Между тем, увеличение концентрации водяного пара в стратосфере может иметь серьёзные последствия на эволюцию стратосферы и являться свидетельством серьезных климатических изменений [6]. Например, в работе [7] делается вывод о том, что удвоение содержания водяного пара в стратосфере приведёт к увеличению средней температуры земной поверхности на 1К.

Стандартные радиозондовые измерения влажности, как правило, ограничены тропосферными высотами, в то время как спутниковые и наземные дистанционные измерения не обладают достаточным разрешением и являются надёжными только на высотах более 20 км [5]. Контактные измерения водяного пара в верхней тропосфере и нижней стратосфере представляют сложную техническую задачу из-за его низких концентраций в стратосфере и высокого градиента в области тропопаузы. Аэростатные гигрометры, способные измерять концентрацию водяного пара в этой области, в большинстве своём представляют собой крупногабаритные, дорогостоящие и сложные в применении приборы. С этой точки зрения, разработанный в Центральной аэрологической обсерватории и усовершенствованный автором малогабаритный аэростатный гигрометр FLASH-B, может служить наиболее приемлемым средством для изучения вертикального распределения влажности в верхней тропосфере и стратосфере. Цель работы

Целью работы является исследование особенностей вертикального распределения водяного пара в зимней Арктической стратосфере, а также усовершенствование флуоресцентного аэростатного гигрометра FLASH-B для его массового изготовления и эксплуатации.

Поставленные цели достигались путём решения следующих задач: 1. Усовершенствование и доработка гигрометра:

• доработка и оптимизация оптической системы флуоресцентного гигрометра;

• разработка программного обеспечения для приёма телеметрической информации и обработки полётных данных флуоресцентного гигрометра;

• исследование характеристик бортовых источников вакуумного ультрафиолетового излучения для флуоресцентного гигрометра;

• определение констант скорости дезактивации возбуждённых молекул гидроксила для рабочего спектрального диапазона гигрометра (306 -310 нм).

2. Оценка погрешности измерения влажности флуоресцентным гигрометром.

3. Проведение аэростатных измерений водяного пара флуоресцентным гигрометром;

4. Сравнение гигрометра FLASH-B с гигрометром NOAA1 и микроволновым радиометром MIAWARA2 по данным международной полевой кампании LAUTLOS3;

5. Анализ полученных данных о вертикальном распределении водяного пара, включая модельные представления.

Научная новизна работы

1. Получены новые данные о вертикальном распределении водяного пара в зимней Арктической стратосфере. Анализ данных измерений FLASH-B и модельных расчётов позволил объяснить особенности вертикального распределения водяного пара вне, внутри и на границе полярного стратосферного циклона.

2. Определены особенности вертикального распределения водяного пара в зимний период для сравнительно «теплой» стратосферы и для экстремально низких температур в период существования полярных стратосферных облаков в Арктическом циклоне.

3. Получены оценки погрешности измерений гигрометром и намечены пути их уменьшения. Установлено по данным одновременных измерений, что

1 NOAA - National Atmospheric and Oceanic Administration, США

2 MIAWARA - Middle Atmospheric WAter vapour RAdiometer, Швейцария

3 LAUTLOS-WAVVAP - LAPBIAT Upper Tropospheric and LOwer Stratospheric Water Vapour VAlidation Project расхождение между показаниями приборов FLASH-B и NOAA лежит в пределах заявленных погрешностей.

4. Для ограниченного (306-310 нм) спектрального диапазона флуоресценции определены константы скорости дезактивации возбужденных молекул гидроксила.

Практическая ценность работы

1. Усовершенствована технология сборки и настройки гигрометра с контролируемыми параметрами его оптических характеристик. Разработанный пакет программ трассировки лучей в оптической части гигрометра позволил применить пластиковые линзы, что в целом позволяет понизить вес, габариты и стоимость прибора.

2. Расширен высотный диапазон применения гигрометра, который с учетом полученных новых значений констант скорости дезактивации достигает 35 км.

3. Разработанный программный пакет HygroFLASH позволяет производить приём, обработку, запись и графическую визуализацию данных измерений гигрометра FLASH-B в полностью автоматическом режиме непосредственно во время проведения аэростатного эксперимента.

4. Полученный массив данных о вертикальном распределении водяного пара может быть использован:

• как справочные данные по влажности Арктической стратосферы для холодной и тёплой зимы для воздушных масс вне и внутри стратосферного циклона;

• для валидации климатических моделей и спутниковых данных;

• для изучения стратосферно-тропосферного обмена.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность экспериментальных данных обеспечивается хорошим согласием данных измерений гигрометра FLASH-B с данными измерений гигрометра NOAA и радиометра MIAWARA, полученными в ходе проведения международной кампании сравнений. Процедура калибровки с использованием лабораторного гигрометра точки росы MBW-373L обеспечивает заданную влажность не хуже, чем ± 0,1 °С по точке инея в диапазоне - 95 . 20 °С.

Результаты исследований, полученные в работе, в целом согласуются с ранее опубликованными результатами.

Личный вклад автора

Автором лично были выполнены следующие работы:

• разработка программного комплекса для расчёта и оптимизации оптической системы гигрометра FLASH-B, а также расчёт усовершенствованной оптической системы;

• проведение лабораторных экспериментов и расчетов по улучшению технических характеристик гигрометра FLASH-B, включая оценку погрешности его измерений;

• разработка программного комплекса для приёма телеметрической информации и обработки полётных данных гигрометра;

• подготовка аппаратуры и участие в международной полевой кампании по сравнению аэростатных гигрометров и радиозондов, а также обработка и сравнительный анализ полученных данных;

• проведение анализа полученных данных о влажности Арктической стратосферы.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа вертикального распределения влажности внутри, вне и на границе стратосферного циклона в условиях «тёплой» стратосферы (зима 2004 г.), а также в условиях экстремально низких температур в период существования полярных стратосферных облаков (зима 2005 г.).

2. Результаты сравнений гигрометра FLASH-B с гигрометром точки инея NOAA и микроволновым радиометром MIAWARA.

3. Анализ и оценка погрешности измерений гигрометром FLASH-B и рекомендации по улучшению его метрологических характеристик.

4. Усовершенствованная и оптимизированная оптическая система флуоресцентного гигрометра (применение линз Френеля, геометрия расположения оптических элементов), а также программный комплекс для приёма и обработки данных гигрометра в режиме реального времени.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Хайкин, Сергей Михайлович

Основные результаты диссертационной работы, можно сформулировать следующим образом:

1. Произведено усовершенствование оптического флуоресцентного гигрометра FLASH-B для измерений водяного пара в верхней тропосфере и стратосфере. а) Разработан программный пакет, позволивший оптимизировать существующую оптическую систему гигрометра и рассчитать усовершенствованную оптическую систему, построенную на пластиковых линзах Френеля. б) Разработан программный комплекс HygroFLASH, предназначенный для приёма, обработки, записи и графической визуализации данных измерений гигрометра в полностью автоматическом режиме непосредственно во время проведения аэростатного эксперимента. в) Сконструирована лабораторная установка для исследования характеристик источников вакуумного ультрафиолетового излучения и проведены её испытания. Предложена методика проверки пригодности водородных ламп для работы в составе гигрометра. г) Произведена оценка констант скорости дезактивации возбужденных молекул гидроксила для отдельно взятых полос в спектре флуоресценции ОН*. Полученные результаты были использованы для определения поправки для данных гигрометра на высотах больше 25 км.

2. Проведены оценки погрешности измерений гигрометра FLASH-B. С учётом погрешности калибровки относительная погрешность измерений гигрометра в высотном диапазоне 7 . 25 км составляет 9%. Показано, что основной вклад даёт случайная погрешность измерений (8,19%), которая проявляется как при калибровке гигрометров, так и в полёте. Предложена поправка в метод обработки данных, позволяющая расширить высотный диапазон измерений гигрометра.

3. Проведена серия аэростатных экспериментов с участием гигрометра FLASH-B. Получены новые высокоточные данные по вертикальному распределению водяного пара в зимней Арктической стратосфере.

4. Впервые произведён сравнительный анализ данных одновременных аэростатных измерений влажности гигрометрами FLASH-B и NOAA, а также дистанционных измерений влажности радиометром MIAWARA. Получен единый профиль вертикального распределения водяного пара в диапазоне 0 . 60 км. Показано, что: а) среднее расхождение между показаниями гигрометров FLASH-B и NOAA по всему высотному диапазону сравнений (7 . 25,8 км) за исключением области артефакта NOAA (8,8 . 11,8 км) составляет 7,18%, а на стратосферных высотах (11,8 . 25,8 км) - 4,93%,. Результаты взаимной валидации двух приборов создали основы для их широкого использования по координированным программам наблюдений; б) относительное расхождение между данными FLASH-B уменьшенного вертикального разрешения и данными MIAWARA, а также их среднеквадратичное отклонение составляют в среднем по всему высотному диапазону перекрытия (20 .26 км) -0,33% и 7,66% соответственно. Коэффициент корреляции между данными FLASH-B и MIAWARA составляет 0,84.

5. Объяснены особенности вертикального распределения водяного пара вне, внутри и на границе полярного стратосферного циклона, а также в присутствии полярных стратосферных облаков. Проведены оценки неадиабатического оседания воздушных масс внутри стратосферного циклона по полученным профилям влажности. Выполнено сравнение данных FLASH-B с данными ECMWF, а также с результатами расчёта по полулагранжевой модели MIMOSA. Показано, что:

- на высоте 20 км разница в значении отношения смеси водяного пара вне и внутри стратосферного циклона может достигать ~1 млн'1 и увеличивается с высотой;

- слоистая структура в вертикальном профиле влажности, полученного на границе стратосферного циклона, вызвана неоднородной адвекцией воздушных масс, что указывает на динамическую природу образования этих слоев; неадиабатическое оседание воздушных масс внутри арктического стратосферного циклона в период с ноября 2003 г. по февраль 2004 г. составило в среднем 5-6 км;

- слоистая структура профиля влажности в условиях низких температур и в присутствии полярных стратосферных облаков обусловлена конденсацией водяного пара или дегидрацией воздушной массы;

- данные ECMWF и результаты расчёта профилей влажности при помощи модели MIMOSA занижены в среднем на 20% по сравнению с данными измерений выше уровня 400 К;

- слоистая структура профиля влажности на границе циклона воспроизводится моделью, но занижение влажности в исходных данных ECMWF вносит большую ошибку в модельные расчёты. Это подчёркивает необходимость проведения дальнейших высокоточных измерений влажности в полярной стратосфере для валидации и улучшения климатических моделей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Хайкин, Сергей Михайлович, 2005 год

1. Harries J.E. The greenhouse Earth: A view from Space // Q.J.R. Meteorol. Soc., 1996, V. 122, №532, P. 799-818.

2. Kley D., Rassell J.M. and Phillips C. SPARC assessment of upper tropospheric and stratospheric water vapour // WCRP 113, WMO/TD No. 1043, 2000, SPARC Rep. No. 2. 312 pp.

3. Lindzen R.S. Some coolness concerning global warming // Bull. Am. Meteorol Soc., 1990, № 71, P. 288-289.

4. Rind D., Chiou E. W., Chu W. Positive water vapor feedback in climate models confirmed by satellite data // Nature, 1991, №349(6309), P. 500-503.

5. Shindel D. Climate and ozone response to increased stratospheric water vapour //Geophys. Res. Lett., 2001, V. 28, №8, P. 1551-1554

6. Wang W.C., Y.L. Yung, A. A. Lacis T. Mo, Hansen J.E. Greenhouse Effects due to Man-Made Pertubations of Trace Gases. Science, 1976, V.194, №4266, P. 685-690.

7. Solomon S. Progress towards quantitative understanding of Antarctic ozone depletion // Nature, 1990, №347, P.347-353.

8. Stohl A., Bonasoni P.,Cristofanelli P., Collins W et al. Stratosphere-troposphere exchange: A review and what we have learned from STACCATO // J. Geophys. Res., 2003, V. 108, № D12, P. 8516-8531.

9. Mote P. W., RosenlofK.H., Mclntyre M.E. et al. An atmospheric tape recorder: The imprint of tropical tropopause temperatures on stratospheric water vapor// J. Geophys Res., 1996, V. 101, P. 3989-4006.

10. Yl.Randel W.J., WuF., Oltmans S.J., Rosenlof K., Nedoluha G.E. Interannual Changes of stratospheric water vapor and correlations with tropical tropopause temperatures // J. Atmos. Sci., 2004, V. 61, №17, P. 2133-2148.

11. Forster P.M. and Shine K.P. Stratospheric water vapour changes as a possible contributor to observed stratospheric cooling // Geophys. Res. Lett, 1999, V. 26, №21, P. 3009-3321.

12. LeTexier H., Solomon S. and Garcia R.R. The role of molecular hydrogen and methane oxidation in the water vapour budget of the stratosphere, // Q.J.R. Meteorol. Soc., 1988, V. 114, №480, P.281-295.

13. Dlugokencky E.J., Steele L.P., Lang P. M. and Masarie K.A. The growth rate and distribution of atmospheric methane // J. Geophys. Res., 1994, V. 99, № D8, P. 17021-17043.

14. Wexler A. and Wildhack W.A. Humidity and Moisture, III: Fundamentals and standarts // Proc. 1963 Int. Symp. On Humidity and Moisture, Washington D.C., Reinolds Publishing Corporation, New-York, 1965.

15. SonntagD. Addvancement in the field of hygrometry // Meteorol. Zeitschrift, N.F.3, 1994, P. 44-51.

16. Wiederhold P.R. Water vapor measurement // Marcel Dekker Inc., New York, ISBN 0-8247-9319-6, 1997.

17. Brewer A. W. Work carried out on the Fortress aircraft allotted to H.A.F. for meteorological duties // MRP #169, Upper Air Section, Meteorological Research committee,14 February, 1944.

18. Brewer A. W. Condensation trails // Weather, 1946, №1, P. 34-40.

19. Oltmans S.J. Measurements of water vapor in the stratosphere with a frost point hygrometer // Proc. 1985 Int. Symp. on Moisture and Humidity, Washington D.C., Instrument Society of America, 1985, P. 251-258.

20. Voemel H., Oltmans S. J., Hofmann D. J., Deshler T. and Rosen J. M. The evolution of the dehydration in the Antarctic stratospheric vortex // J. Geophys. Res., 1995, V. 100, № D7, P. 13919-13926.

21. Mastenbrook H.J., Dinger J.E. The measurements of water vapor distribution in the stratosphere // U.S. Naval Research Lab. Rep. 5551, Washington D.C., Nov 1961.

22. Ovarlez J. A two temperature calibration system measurement and control in science and industry.// Proc. 1985 Int. Symp. on Moisture and Humidity, Washington D.C., Instrument Society of America, 1985, P. 235-241.

23. Ovarlez J. Stratospheric water vapour measurement in the tropical zone by means of a frostpoint hygrometer onboard long-duration balloons. // J. Geophys. Res., 1991,V.96,P. 15541-15545.

24. Ovarlez J., Ovarlez H. Teitelbaum H. In-situ water vapour measurements, a case study of dry mechanism of the tropical stratosphere // Quart. J. Roy. Meteorol Soc., 1996, №122, P. 1447-1458.

25. Ovarlez J. and Ovarlez H., Stratospheric water vapour content evolution during EASOE // Geophys Res. Lett., 1994, V.21, №13, P.1235-1238.

26. Ovarlez J., VanVelthoven P. Comparison of water vapor measurements with data retrived from ECMWF analysis during the POLINAT experiment // J.Appl. Meteorol., 1997, V.36, P.1329-1335.

27. Schmidlin F.J. Relative humidity measurements from a chilled-mirror technique flown on low cost radiosonde // Proc. of the American Meteorological Society meeting, Dallas, January 1999, P. 25

28. Kley D. and Stone E.J. Measurement of water vapor in the stratosphere by photodissociation with Ly-alpha (121,6 nm) light. // Rev. Sci. Instrum., 1978, V.49, P.691-697.

29. Bertaux J.-L. and Dellanoy A. Vertical distribution of H20 in the stratosphere as determined by UV fluorescence in-situ measurements // Geophys. res. Lett., 1978. V.5, P.1017-1020.

30. Buck A.L. The variable path Lyman-alpha hygrometer and its operating characteristics // Bull. M. Meteorol Soc., 1976, V.57, P.l 113-1118.

31. Khaplanov M., Gumbel J., Willhelm N. and Witt J. Hygrosonde A direct measurement water vapor in the stratosphere and mesosphere // Geophys Ress. Lett., 1996, V.23, P.1645-1648.

32. Kley D. Stone E.J., Henderson W A., Drummond J. W., Harrop W.J., Schmeltecopf A.L., Thompson T.L. and Winkler A.H. In-situ measurement of the mixing ratio of water vapor in the stratosphere // J. Atmos. Sci., 1979, V.36, P.2513-2524.

33. Kley D. Ly-alpha absorption cross-section of H20 and 02 I IJ Atmos. Chem., 1984, №2, P. 203-221.

34. WeinstockE.M., Schwab J.J., NeeJ.B., Schwab M.J., Anderson J.G. IIA cryogenically cooled photofragment fluorescence instrument for measuring stratospheric water vapor. // Rev. Sci. Instrum., 1990, №61, P. 1413-1432.

35. Zoger M. et al. Fast in-situ stratospheric hygrometer: A new family of balloon-borne and airborne Lyman-alpha photofragment fluorescence hygrometers//J. Geophys. Res., 1999a, V.104, P.1807-1816.

36. Webster C.R., Menziens R.T., Hinkley E.D. Infrared laser absorption: theory and application I I Laser remore chemical analysis, chapter 3, ed. by Meazures R.M., John Wiley, New York 1988.

37. Herriot D.R., Kogelnik H. and Kompfher R. Off-axis paths in spherical visual resonators // Appl. Opt., 1964, №3, P. 523-526.

38. Vay S.L. et al, Troposheric water vapor measurements over North Atlantic during Subsonic Assessment Ozone and Nitrogen Oxide Experiment (SONEX) in. Geophys. Res., 2000, V.105, P. 3745-3756.

39. Sachse G. W., Hill J.F., Wade L.O., Perry M.G. Fast response, high precision carbon monoxide sensor using a tunable diode laser absorption technique // J.Geophys Res., 1987, V.92., P.2071-2081.

40. WMO. Measurements of upper air temperature, pressure and humidity. Guide to meteorological instruments and methods of observation. Chapter 12, 1996, WMO №8, Sixth edition, Geneva, P. I.12-1-I.1232.

41. Elliot W.P. and Gaffen D.J. On the utility of radiosonde humidity achieves for climate studies // Bull. Amer. Meteorol. Soc., 1991, V.72, P. 1507-1520.

42. Schmidlin F.J. andIvanov A. Radiosonde relative humidity sensor performance: the WMO intercomparison, Sept. 1995. Preprint volume. 10th Symp. on meteorological observations and insrumentation, Amer. Meteor. Soc., 1998, P.68-71.

43. Showalter A.K. State-of-the-art survey on the application of hygrometry to meteorology. // Humidity and Moisture: Measurement and Control in Science and Industry, 1965, V.2 Application E.J. Amdur, ed; Reinholds publishing corp., New-York, P.441-445.

44. Gaffen D.J. Historical changes in radiosonde instruments and practice // WMO Geneva, Instruments and observing methods report №50,1993, WMO/TD-No.541, P. 123.

45. Antikainen V. and Paukkunen A. Studies on improving humidity measurements in radiosondes // Instruments and observing methods, WMO Geneva, 1994, P.137-141.

46. Miloshevich L.M., Voemel. H., Paukkunen A., Heymsfield and Oltmans S.J. Characterizations and correction of relative humidity measurements from Vaisala RS80-A radiosondes at cold temperatures // J. Atmos. Oceanic. Technol., 2001, V.16, P.135-156.

47. Sakai, Y., Sadaoka Y., Matsuguchi M.I Humidity sensors based on polymer thin films // Sens. Actuators, 1998, № B49 , P.185-197.

48. Matsuguchi, M., Umeda S., Sadaoka Y. and Sakai Y. Characterization of polymers for a capacitive-type humidity sensor based on water sorption behavior // Sens. Actuators, 1998, № B49, P.179-185.

49. Leiterer U., Dier H., Naebert T. Improvements in Radiosonde Humidity Profiles Using RS80/RS90 Radiosondes of Vaisala // Contr. Atmos. Phys., 1997, V.70, P. 319-333

50. Nagel D., Leiterer U., Dier H., Kats A., ReichardtJ. and Behrendt A. High Accuracy Humidity Measurements Using the Standardized Frequency Method with a Research Upper-Air Sounding System // Meteorol. Z., 2001, V.10, №5, P.395-405.

51. Soden B.J. and Lanzante J.R. An assessment of satellite and radiosonde climatologies of upper-tropospheric water vapor// J. Climate, 1996, V.9, 1235-1250.

52. Ross R.J. and Gaff en D.J. Comment on "Widespread tropical drying from 1979 to 1995", by Schroeder and McGuirk// Geophys. Ress. Lett, 1998, V.25, P. 4357- 4358.

53. Terenin A.N and Neiumin H. G. Photodissociation of molecules in Schumann ultraviolet// Nature, 1934, V. 134, № 3381, P. 255

54. Becker K.H., Ph.D. thesis, Univ. Of Bonn, BRD, 1964

55. T. Carrington,, J. Chem. Phys, 1968, V.49., P.2012

56. Kley D., Ph.D. thesis, Univ. Of Bonn, BRD, 1967

57. Kley D. and WelgeKH., J. Chem. Phys., 1968, V.49, P.2870

58. Brophy J.H., Silver J.A. and Kinsley J.L., Chem. Phys. Lett., 1974, V. 28, P.418.

59. Crosley D.R. and Lengel R.K., J. Quant Spectrosc. Radiat, Trans., 1975, V.15, P. 579.

60. Dellanoy A., Development d'un hygrometre stratospherique a fluorescence ultra-violette, Ph.D. thesis // L'Universite Pierre et Marie Curie, Paris, 1979

61. Sullivan J.O., Holland A.C. NASA report CR-371, 1968.

62. Ogawa M, J. Geophys. Res.,, 1968, V.73, P.6759.

63. Buck A., Lyman-alpha radiation source with high spectral purity // Appl. Opt., 1976, V.16, P.2634-2638.

64. Varier G. Ëxperiment on the interaction of Ly-alpha radiation and atomic hydrogen, Appl. Opt., 1967, V.6, №1, P. 167-171.

65. Gumbel J., Khaplanov M. and Witt G. Fluorescense and collisional energy transfer in OH // Report AP-34, Department of meteorology, Stokholm University, 1997, 39 p.

66. Hardy В., Mutter D. Relative humidity uncertainty analysis using dew/frost point measurements // RH systems technical report,www.rhsystems.net/ papers/Uncert.pdf, 5 p.

67. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. — 2-е изд. // М: Высш. шк., 1989., С.384.

68. Buck A. L. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor // J. Appl. Meteorol., 1981, V.20, P. 1527-1532.

69. Deuber В. and Kampfer N. Minimized Standing Waves in Microwave Radiometer Balancing Calibration // Radio Science, 2004, V.19 (RSI009), P. 29-43.

70. Deuber В., Kampfer N. and Feist D.G. A new 22-GHz Radiometer for Middle Atmospheric Water Vapour Profile Measurements // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2004, V.42, №5, P. 974984.

71. Godson W. L. The representation and analysis of vertical distribution of ozone // J. Roy. Meteorol. Soc., 1962, V.88, P. 229-232.

72. Calisesi Y., Stubi R., KampferN. and Viatte P. Investigation of systematic uncertainties in Brewer-Mast ozone soundings using observations from a ground-based microwave radiometer // J. Atmos. and Oceanic Technol., 2003, V.20, №11, P.1543-1551.

73. Lait L. R. An alternative form for potential vorticity // J. Atmos. Sci., 1994, V.51 №12, P. 1754-1759.

74. Hanson D. R. and Mauersberger K. Laboratory studies of the nitric acid trihydrate: implications for the south polar stratosphere // Geophys. Res. Let., 1988, V. 15, №8, P. 855-858.

75. Tuck A.F et al. Stratospheric cloud processed air and potential vorticity in the northern hemisphere lower stratosphere at mid-latitudes during winter // J. Geophys. Res., 1992, V. 97, № D8, P. 7883-7904.

76. Лукьянов А.Н., Юшков В. А., Накане X., Акиоши X. Траекторная химическая модель нижней стратосферы // Изв. РАН Физика атмосферы и океана, 2000, том 36, № 6, с. 823-830.

77. Kanzawa Н. ed. ILAS correlative measurement plan // NIES technical report, 1997, F-105- '97/NIES, 178 pp.

78. Mutter M., Fierli F., Yushkov V., Lukyanov A., Khaykin S. et al. Stratospheric Water Vapor in the Arctic: Measurements and Modelling // J. Geophys . Res. In press 2005.

79. Schiller C., Engel A., Schmidt U., Borchers R., and OvarlezJ. The partitioning of hydrogen species in the Arctic winter stratosphere: Implications for microphysical parameters. // J. Geophys. Res., 1996, V.101, P. 14489-14493.

80. Ovarlez, J., Velthoven P. van, Sachse G., Vay S., Schlager H., and Ovarlez H. Comparison of water vapor measurements from POLINAT 2 with ECMWF analyses in high-humidity conditions // J. Geophys. Res., 2000, V.105, P.3737-3744.

81. ECMWF Newsletter No.82, ed. by Peter White, 1998, www.ecmwf.int/publications/newsletters/.

82. Simmons A. J., XJntch A., Jakob C., Kattberg P., and Unden P. Stratospheric water vapour and tropical tropopause temperatures in ECMWF analyses and multi-year simulations. // Q. J. R. Meteorol. Soc., 1999, V.125, P.353-386.

83. Marti J., Mauersberger K. A survey and new measurements of ice vapor pressure at temperature between 170 ad 250 К // Geophys. Res. Let., 1993, V.20, P.363-366.

84. Sutton R. T., Maclean H., Swinbank R., O 'Neill A. and Taylor F. W. High-resulution stratospheric tracer fields estimated from satellite observations using Lagrangian trajectory calculations // J. Atmos. Sci., 1994, V. 51, №20, P. 2995-3005.

85. Muller M., Neuber R., Fierli F., Hauchecorne A., Vomel H. and Oltmans S.J. Stratospheric water vapour as tracer for Vortex filamentation in the Arctic winter 2002/2003 // Atmos. Chem. Phys., 2003, V.3, P.1991-1997.

86. Ravishankara A. R. and Hanson D. R. Differences in the reactivity of type I polar stratospheric clouds depending in their phase // J. Geophys. Res., 1996, V.101, P.3 885-3890.

87. WaibelA. E., Peter, T., Carslaw K. S., OelhafH., Wetzel G., Crutzen P. J., Poschl U., Tsias A., Reimer E., and Fischer H. Arctic ozone loss due to denitrification // Science, 1999, V.283, P.2064-2069.

88. Fahey D.W., Gao R.S., Carslaw K.S., Kettleborough J., Popp P.J., Northway M.J., HolecekJ.C., Ciciora, S.C., etal. The detection of large HN03-containing particles in the winter Arctic stratosphere // Science, 2001,1. V.291, P. 1026-1031.

89. Tabazadeh A., ToonO.B., GaryB.L., Bacmeister J.T., andSchoeberl M.R. Observational constraints on the formation of type la polar stratospheric clouds // Geophys. Res. Lett., 1996, V.23, P. 2109-2112.

90. Larsen N., Knudsen B.M., Rosen J.M., Kjome N.T., Neuber R., andKyro E. Temperature histories in liquid and solid polar stratospheric cloud formation .//J. Geophys. Res., 1997, V.102, P.23505-23517.

91. Toon O.B.;Browell E. V., Kinne S., and Jordan J. An analysis of lidar observations of polar stratospheric clouds // Geophys. Res. Lett., 1990, V.17, P.393-396.

92. Gobbi G.P., Di Donfrancesco G., and Adriani A.: Physical properties of stratospheric clouds during the Antarctic winter of 1995 // J. Geophys. Res., 1998, V.103, P. 10859-10873.

93. Tabazadeh et al. Formation and implications of ice particle nucleation in the stratosphere. // Geophys.Res.Let., 1997, V.24, P.2007-2010.

94. Schiller C., et al., Dehydration in the Arctic stratosphere during the SOLVE/THESEO-2OOO campaigns // J. Geophys. Res., 2002, V. 107, № D20, P.3682-3693, doi: 10.1029/2001JD000463, 2002.

95. Voemel H., Rummukainen M., Kivi R., Karhu J., Turunen T., Kyro E., Rosen J., Kjome N. and Oltmans S. Dehydration and sedimentation of ice particles in the Arctic stratospheric vortex // Geophys. Res. Lett., 1997, V.24, P.795-798.

96. Kelly KK etal. Dehydration in the lower Antarctic stratosphere during late winter and early spring, 1987 // J. Geophys. Res., 1989, V.94, P.l 131711357.

97. Nedoluha G., et alPOAM III measurements of dehydration in the Antarctic lower stratosphere // Geophys. Res. Lett., 2000, V.27, P. 1683- 1686.

98. FaheyD. W., Kelly К.К., Kawa S.R., TuckA.F., Loewenstein M., ChanK.R. and Heidt L.E. Observations of denitrification and dehydration in the winter polar stratosphere//Nature, 1990, V.344, P.321-324.

99. Stowasser M. et al., Simultaneous measurements of HDO, H20, and CH4 with MIPAS-B: Hydrogen budget and indication of dehydration inside the polar vortex//J. Geophys. Res., 1999, V.104, P. 19213-19225.

100. Ovarlez J., and Ovarlez H., Water vapour and aerosol measurements during SESAME and the observation of low water vapour content layers // Air Pollut. Rep. 56, Polar Stratospheric Ozone Comm. of Eur. Commun., Luxemberg, 1995, P.205-208.

101. Hintsa E. et al., Dehydration and denitrification in the Arctic polar vortex during the 1995-1996 winter// Geophys. Res. Lett., 1998, V.25, №4, P.501- 504.

102. BieleJ., Tsias A., Luo B.P., Carslaw K. S., Neuber R., Beyerle G., and Peter T. Non-equilibrium coexistence of solid and liquid particles in Arctic stratospheric clouds // J. Geophys. Res., 2001, V.106, P.22991-23007.