Вулканогенные факторы разрушения стратосферного озона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Савельева, Екатерина Сергеевна

• Савельева, Екатерина Сергеевна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Савельева, Екатерина Сергеевна

Оглавление

Введение

Глава 1. Общая характеристика озоносферы и стратосферного аэрозоля

1.1. Химия стратосферного озона

1.2. Пространственно-временная структура озоносферы

1.3. Стратосферный аэрозольный слой

1.4. Механизм образования и общая характеристика вулканогенной сажи

в стратосфере

Глава 2. Роль сажевого аэрозоля в формировании озоновых и

температурных аномалий при вулканогенных возмущениях

стратосферы

2.1. Стратосферные озоновые и температурные аномалии после извержения вулкана Пинатубо

2.2. Конвективный подъем аэрозолей в нижнюю стратосферу при высотах эруптивной колонны ниже высоты тропопаузы

2.3. Связь периодов долговременной деструкции озоносферы с вулканогенными возмущениями стратосферы

Глава 3. Механизмы формирования и факторы усиления весенних озоновых аномалий в полярных регионах

3.1. Основные различия формирования озоновых аномалий в Арктике и Антарктике

3.2. Механизм подъема газовых выбросов вулкана Эребус в стратосферу

3.3. Вулкан Эребус как ключевой фактор усиления антарктической озоновой дыры

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Вулканогенные факторы разрушения стратосферного озона»

Введение

Актуальность работы

Озоновый слой является одной из основ поддержания жизни на Земле, защищая биосферу от губительного действия ультрафиолетового (УФ) излучения на длинах волн короче 315 нм. У растений УФ-В радиация (X ~ 280-К315 нм) вызывает депрессию фотосинтеза вплоть до разрушения фотосинтетического аппарата. В океане коротковолновое УФ излучение губительно воздействует на фитопланктон и макрофиты. Для человека действие УФ-В излучения может иметь негативные последствия, вызывая развитие карциномы, катаракты, а также изменения в иммунной системе. Таким образом, исследование механизмов разрушения озоносферы является актуальной проблемой.

Наблюдаемые с начала 70-х гг. XX в. процессы деструкции стратосферного озона обычно трактуют с позиции фреоновой концепции разрушения озонового слоя. Вследствие химической инертности в тропосфере фреоны имеют время жизни сотни лет. Попадая в стратосферу, под действием УФ радиации длин волн X < 240 нм они разлагаются с высвобождением атомов хлора, активно разрушающих озон. В 70-х гг. выбросы техногенных фреонов превысили экологический порог. Однако в этот же период активизировались серийные возмущения стратосферы вулканогенным аэрозолем.

Принято считать, что основную роль в длительной депрессии озона играет долгоживущий сернокислотный аэрозоль, в больших количествах образующийся в стратосфере при вулканических выбросах диоксида серы 802. Но для сернокислотного аэрозоля характерны крайне низкие значения константы взаимодействия с озоном (в условиях стратосферы а < Ю-8), не позволяющие связать с ним наблюдаемые в течение 1,5-2 лет после вулканических извержений аномальные истощения озона. Достаточно высокую константу взаимодействия с озоном имеет вулканический пепел (1,2-Ю-4), наличие которого в стратосфере провоцирует истощение озона в начальный период после извержения. Но время

жизни вулканического пепла в стратосфере ограничено быстрым осаждением и составляет не более полугода. Помимо пролонгированной депрессии озоносферы, после крупных вулканических извержений наблюдается аномальный разогрев тропической стратосферы, сохраняющийся в течение 1,5-2 лет, который не может быть обусловлен присутствием сернокислотного аэрозоля. Таким образом, актуальной задачей становится поиск нового типа вулканогенного аэрозоля, который имеет высокую константу взаимодействия с озоном, способность эффективно поглощать коротковолновую солнечную радиацию и длительное время жизни в стратосфере.

Не менее важной проблемой является изучение механизмов разрушения стратосферного озона в полярных регионах в весенний период, тем более что именно факт регистрации антарктической озоновой дыры стал основным аргументом фреоновой концепции разрушения озоносферы. До сих пор слабо изучены причины разительного отличия в поведении весенних озоновых аномалий в северной и южной полярных областях. В начале 80-х гг. XX в. произошло стремительное понижение значений общего содержания озона (ОСО) в Антарктиде, в то время как межгодовой ход весенних значений ОСО в Арктике существенно не менялся в течение всего периода наблюдений (с 1973 г.).

Существенное, более чем на порядок, увеличение площади антарктической озоновой дыры, в первую очередь, может быть обусловлено тем, что географически внутри этой площади расположен вулкан Эребус, активность которого усилилась именно в эти годы, а в состав вулканогенных выбросов входят компоненты, играющие важную роль в каталитических циклах разрушения стратосферного озона. Следовательно, актуальной задачей является изучение механизмов попадания в стратосферу выбросов вулкана Эребус.

Цели и задачи исследования

Основная цель работы - выявить причины формирования длительных вулканогенных озоновых и температурных аномалий в стратосфере и оценить роль вулкана Эребус в усилении антарктической озоновой дыры.

Основные задачи:

1. Обосновать существование долгоживущего вулканогенного аэрозоля сложного состава и изучить механизмы формирования вулканогенной сажи в эруптивной колонне.

2. Исследовать взаимосвязь озоновых и температурных аномалий, наблюдаемых в тропической стратосфере после извержения вулкана Пинатубо в июне 1991 г., с присутствием в выбросах вулканогенной сажи.

3. Изучить роль сажи, содержащейся в выброшенных в верхнюю тропосферу газопепловых облаках вулкана Эйяфьятлайёкудль в апреле-мае 2010г., в конвективном подъеме легких фракций облаков в стратосферу и формировании температурных аномалий на высотах тропопаузы.

4. Проанализировать условия формирования весенних озоновых аномалий в Арктике и Антарктике.

5. Изучить возможности попадания газовых выбросов антарктического вулкана Эребус на стратосферные высоты в области формирования озоновой дыры.

6. Оценить количество стратосферного хлороводорода НС1, необходимого для формирования антарктической озоновой дыры, и сопоставить со среднегодовым выбросом НС1 вулкана Эребус.

Исходные данные и методы исследования. В работе использовались общедоступные спутниковые данные по основным параметрам полярных озоновых аномалий Центра космических полетов им. Годдарда (Goddard Space Flight Center NASA), глобальные шар-зондовые данные вертикальных профилей температуры Университета Вайоминга (University of Wyoming, College of Enineering), шар-зондовые данные вертикальных профилей озона WOUDC (World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre), данные реанализа полей озона за 1979-2008 гг. TEMIS (Tropospheric Emission Monitoring Internet Service), данные о вулканических извержениях, представленные на сайте Global Volcanism Program Смитсоновского института (Smithsonian Institution), метеоданные NOAA для

расчета траекторий перемещения воздушных масс по модели NOAA HYSPLIT (Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model). При решении поставленных задач использовались методы численного анализа, в частности корреляционный анализ. Обработка данных и анализ временных рядов проводились в среде Origin.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Причиной долговременных температурных и озоновых стратосферных аномалий после извержений плинианского типа является выброс в стратосферу наноразмерной вулканогенной сажи, формирующейся в эруптивной колонне при термическом разложении синтезированного метана.

2. Основным механизмом разрушения тропопаузы и проникновения вулканогенных аэрозолей в нижнюю стратосферу, при потолке вулканического выброса ниже тропопаузы, является радиационный разогрев и конвективный подъем нанодисперсной сажи над разогретой верхней кромкой газопепловой тучи.

3. При активной дегазации вулкана Эребус циклональный подъем воздушных масс внутри циркумполярного вихря обеспечивает транспорт вулканогенных газов в высотный диапазон формирования озоновой дыры в стратосфере от 14 до 22 км.

4. Основным фактором значительного увеличения масштабов антарктической озоновой дыры в начале 80-х гг. XX в. стала аномально высокая активность вулкана Эребус.

Научная новизна работы:

1. Впервые рассмотрен механизм образования нанодисперсной сажи в эруптивной колонне при вулканическом извержении плинианского типа.

2. Показана определяющая роль вулканогенной сажи в формировании озоновых и температурных аномалий, наблюдающихся в стратосфере в течение 1,5-2 лет после крупных вулканических извержений.

3. Предложен механизм перемещения вулканогенных аэрозолей в нижнюю стратосферу при извержениях с максимальной высотой выброса в верхнюю тропосферу, основанный на конвективном подъеме вулканогенной сажи, сопровождающимся разрушением тропопаузы.

4. Показан механизм выноса газовых выбросов вулкана Эребус в антарктическую стратосферу в зимне-весенний период в область формирования озоновой дыры.

5. Показано, что аномально высокая активность вулкана Эребус в начале 80-х гг. XX в. скачкообразно перевела антарктическую озоновую аномалию из одного стационарного состояния в другое, характеризующееся значительным увеличением, как площади озоновой дыры, так и ее глубины. Научная и практическая значимость. Результаты работы расширяют

представления о причинах формирования продолжительных стратосферных озоновых и температурных аномалий после крупных вулканических извержений плинианского типа, а также о роли вулкана Эребус в формировании антарктической озоновой дыры и могут быть использованы при моделировании глобальных и региональных климатических изменений.

Достоверность результатов диссертационной работы определяется статистической обеспеченностью исследуемых временных рядов данных космических и аэрологических наблюдений, использованием апробированных статистических методов обработки данных и аттестованной модели транспорта воздушных масс НУБРЫТ.

Личный вклад автора. Тема и основная задача диссертационной работы сформулированы членом-корреспондентом РАН, д.ф.-м.н., профессором В.В. Зуевым. Автором проведен анализ литературных источников, осуществлен поиск и проведена математическая обработка данных спутниковых и шар-зондовых наблюдений, выполнены основные расчеты. Анализ полученных результатов осуществлялся совместно с профессором В.В. Зуевым и к.ф.-м.н. Н.Е. Зуевой.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на международных и всероссийских научных конференциях: XIX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов - 2012" (Москва, 9-13 апреля 2012 г.), XVI Международная школа-конференция молодых ученых "Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические процессы" (Звенигород, 28 мая - 1 июня 2012 г.), Международная конференция и школа молодых ученых по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды "ENVIROMIS -2012" (Иркутск, 24 июня - 1 июля 2012 г.), Международная конференция, посвященная памяти академика A.M. Обухова "Турбулентность, динамика атмосферы и климата" (Москва, 13-16 мая 2013 г.), X Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу (Томск, 14-17 октября 2013 г.). Всего сделано 5 докладов, из них 4 устных.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в сборнике трудов научной конференции и 3 тезиса докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографического списка. Работа изложена на 112 страницах, включает 9 таблиц, 36 рисунков и список библиографических источников из 163 наименования.

Благодарность. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, члену-корреспонденту РАН, д.ф.-м.н., профессору В.В. Зуеву за неоценимую помощь и поддержку на всех этапах работы над диссертацией, за привитый автору интерес к научной деятельности, а также к.ф.-м.н. Н.Е. Зуевой -соавтору статей, лежащих в основе диссертации.

Глава 1. Общая характеристика озоносферы и стратосферного

аэрозоля

Одним из важных климатообразующих факторов Земли является стратосферный аэрозольный слой, также называемый слоем Юнге. Стратосферный аэрозольный слой достаточно однороден по своему химическому составу и в основном состоит из частиц сернокислотного аэрозоля, представляющих собой микрокапли 75%-го водного раствора серной кислоты диаметром от 0,1 до 1 мкм. Концентрация фонового сернокислотного аэрозоля составляет 1-10 шт/см3 [1]. Стратосферный аэрозольный слой локализован на высотах от тропосферы до ~ 25 км и сохраняется в результате установившегося баланса между непрерывными процессами образования стратосферного аэрозоля и его удаления из стратосферы. Особенности пространственно-временного распределения стратосферного аэрозольного слоя по Земному шару определяются как специфическими законами его образования и трансформации, так и глобальными и региональными атмосферными процессами.

Озон был открыт в 1839 г. швейцарским химиком К.Ф. Шёнбейном, а его молекулярную формулу определил французский химик Ж.Л. Соре в 1865 г. [2]. В приземной атмосфере озон был обнаружен французским химиком Ж.О. Гузо в 1858 г. [3]. А в 1879 г. французский физик М.А. Корню в ходе измерений солнечного спектра обнаружил "прерывание" в его УФ области и через год ирландский химик У.Н. Хартли доказал, что "прерывание" солнечного спектра было результатом поглощения волн УФ диапазона озоном в атмосфере [3]. Открытие озонового слоя стало возможным после изобретения двойного спектрографа. В 1913 г. французские физики Ш. Фабри и А. Буиссон провели точные измерения границы "прерывания" солнечного спектра и доказали существование озона в средних слоях атмосферы [3]. В 1919 г. Фабри определил, что ОСО в атмосфере при нормальной температуре и давлении эквивалентно слою толщиной 5 мм. Толчком к развитию озонометрии стало изобретение нового

спектрометра английским физиком и метеорологом Г.М.Б. Добсоном в начале 1920-х гг. [4].

Атомарный кислород и озон образуют ряд "нечетного кислорода". Выше 30 км, где в основном синтезируется озон, "нечетный кислород" относится к короткоживущим компонентам и находится в состоянии фотохимического равновесия [5]. В нижней стратосфере фотохимическое время жизни озона существенно возрастает. Здесь он контролируется главным образом динамическим фактором [5]. Атмосферный слой с максимальным содержанием озона от 18 км над экватором и 8 км над полюсами до 50 км принято именовать озоносферой или стратосферным озоновым слоем. Над тропическими широтами его формирование и разрушение в основном характеризуется фотохимическими реакциями (цикл Чепмена). В средних и, особенно, высоких широтах начинают преобладать химические циклы разрушения озона. При этом время жизни одной молекулы озона увеличивается, а его изменчивость в большей степени определяется стратосферной циркуляцией, где молекула озона рассматривается как пассивный трассер.

Впервые химическую теорию образования и разрушения озона предложил в 1930 г. английский математик, геофизик и астроном С. Чепмен. Он описал фотохимический цикл озона в чисто кислородной атмосфере [6-8]:

1.1. Химия стратосферного озона

02 + /IV (Х<242,3 нм) 0(*0) + 0(3Р),

(1.1) (1.2)

(1.3)

(1.4)

(1.5)

(1.6)

I 0(*0) + М0(3Р) + М*, . 0(3Р) + 02 + М 03 + М*; " 03 + ку (^<1100 нм) —► 02 + О,

II-

I 03 + О —► 202; III о + о+м-»о2 + м*,

где 0('В) и 0(3Р) - атомы кислорода (свободные радикалы) соответственно в возбужденном и основном состояниях (далее обобщенно обозначены О), М —

некоторый третий атом или молекула, для отвода энергии (М* — атом или

*

молекула в возбужденном состоянии); Лу (у=с/Х) — энергия кванта света - фотона, к - постоянная Планка, с - скорость света, X - длина волны. Здесь в I группу объединены реакции образования озона, во II - разрушения и реакция III -препятствующая образованию озона. При взаимодействии с излучением длиной волны < 242,3 нм молекула кислорода диссоциирует с образованием двух атомов кислорода (радикалов), при этом один или оба, в зависимости от величины энергии поглощенного кванта, могут находиться в возбужденном состоянии. Возбужденные атомы кислорода, образующиеся в реакциях (1.1) и (1.4), в условиях стратосферы быстро стабилизируются до основного состояния и могут участвовать в реакции синтеза (1.3). Реакция (1.5), так называемая реакция с участием "нечетного кислорода", значительно медленнее, чем реакция (1.4). Правда ее скорость согласно [9] может значительно возрастать при повышении температуры:

^=2.10" ехр-^ (1.7)

^ 1 Л

о

где кх.5 - температурный коэффициент константы реакции (см /молек.-с). Однако основное количество озона в атмосфере разлагается в результате поглощения излучения длинной волны ниже 1100 нм по реакции (1.4). Реакции (1.1)—(1.6) также называют нулевым циклом озона.

Теория Чепмена позволяет качественно описать вертикальное распределение озона с выраженным стратосферным максимумом. Средний ход высоты стратосферных максимумов озонового слоя по широте отслеживает ход тропопаузы и меняется от 25-26 км в тропической зоне до 15-16 км в полярной [5]. На рис. 1.1 приведены средние профили вертикального распределения озона

соответствующие разным широтам Северного полушария, построенные на основе работы [10].

Парциальное давление озона, мПа

Рис. 1.1. Среднее распределение парциального давления озона по высоте на 0°, 20°, 40°, 60° и

80° с.ш.

Если в тропических широтах доминирует фотохимический цикл озона, то с переходом в средние широты важную роль в балансе озона начинают играть другие каталитические циклы разрушения озона. К ним, прежде всего, относятся цепные реакции разрушения озона, которые можно представить в виде трех основных циклов [11]:

х + о3->хо + о2,

Х0 + 0->Х + 02. (1.8)

Итог: 03 + О —> 202.

х + о3-+хо + о2,

ХО + 03 —> X + 202. (1.9)

Итог: 03 + 03 -> 302.

X + о3 хо + 02, хо + о3 хо2 + о2,

Х02 + Ну -> X + 02. (1.10)

Итог: 203 + ¿V -> 302.

Катализаторами в этих циклах выступают атомы хлора и брома, гидроксильный радикал и оксиды азота. В цепных процессах "активные" частицы не расходуются, каждая из них может многократно (до 107 раз) инициировать цикл разрушения озона, пока не будет выведена из зоны максимума озона [8].

Роль гетерогенной химии в образовании полярных озоновых аномалий

Необходимым условием формирования полярных озоновых аномалий в зимне-весенний период является выхолаживание стратосферы внутри устойчивого циркумполярного вихря до температур ниже -78 ° С, при котором становится возможным образование устойчивых аэрозольных частиц полярных стратосферных облаков (ПСО). Они формируются в результате совместной конденсации паров воды и азотной кислоты на сернокислотном аэрозоле. Существует 2 типа ПСО. ПСО типа II образуются при температуре ниже -85 °С и состоят из водяного льда. ПСО типа I, формирующиеся в температурном интервале -78 -85 °С, подразделяются на 2 основных подтипа: 1а и 1Ь. ПСО 1а состоят в основном из кристаллогидратов азотной кислоты НЖ)з'ЗН20 (или НЖ)з"2Н20), а более мелкие ПСО 1Ь представляют собой переохлажденный трёхкомпонентный раствор Н2804/Н1Ч0з/Н20. Радиус частиц ПСО I находится в диапазоне от 0,1 до 5 мкм (ПСО 1а > 1 мкм, ПСО 1Ь ~ 0,5 мкм), а радиус частиц ПСО II может достигать от 2 до 25 мкм [12].

Эффективный каталитический хлорный цикл

С1 + 03 —> СЮ + 02, (1.11)

СЮ + 0^С1 + 02 (1.12)

в условиях полярной ночи блокируется реакцией

СЮ + N02 CIONO2, (1.13)

превращающей химически активную окись хлора в инертную молекулу-резервуар - хлорнитрат C10N02. В этот период хлор в антарктической стратосфере в основном находится в виде резервуаров хлорнитрата C10N02 и хлороводорода HCl. Реакция между ними в газовой фазе практически не протекает (к< МО-20 см3/молек.-с [13]). Считается [12, 14], что в условиях антарктической стратосферы в весенний период хлор может высвободиться из резервуара C10N02 благодаря гетерогенным реакциям на поверхности частиц ПСО:

C10N02 + HCl Cl2 + HN03 (1.14)

или

ClONO, + Н20 НОС1 + HNO3, (1.15)

НОС1 + HCl Cl2 + Н20. (1.16)

Обязательным условием протекания реакций (1.14)—(1.16) является диссоциация реагентов, выделенных жирным шрифтом (HCl и Н20), в поверхностном слое ПСО. В результате реакций продукты, выделенные жирным шрифтом (Н20 и HN03), накапливаются на поверхности частиц ПСО. Высвобождаемая в реакциях (1.14) и (1.16) молекула хлора С12 легко фотодиссоциирует на атомы в условиях даже слабого поля солнечной радиации, появляющегося весной после полярной ночи,

С12 + Äv —> 2С1, (1.17)

где hv - квант солнечной радиации. В результате, восстановленные активные атомы С1 вновь вступают в реакцию разрушения озона (1.11). Реакции каталитического хлорного цикла, которые характерны для экваториальных и средних широт,

С10 + 0^С1 + 02 (1.18)

СЮ + СЮ + М С1202 + М* (1.19)

С1202 + hv-+ С1 + СЮО (1.20)

СЮ0 + М->С1 + 02 + М* (1.21)

практически не протекают в условиях низкой солнечной радиации полярной весны [15]. Характерной особенностью протекания гетерогенных реакций (1.14)-(1.16) является денитрификация стратосферного воздуха за счет вымораживания азотной кислоты, что и наблюдается в период максимального развития озоновой дыры [12].

Существенное отличие скорости реакции (1.14), протекающей на поверхности ПСО от скорости этой реакции в газовой фазе объясняется диссоциацией реагентов. Адсорбируясь на поверхности ПСО, HCl, как сильная кислота, диссоциирует с образованием иона хлора СГ. При поглощении газообразного C10N02 поверхностным слоем ПСО происходит взаимодействие первого с СГ, протекающее с образованием молекулярного хлора С12. Выделяющаяся при этом азотная кислота HN03 остается на поверхности ПСО.

В [12] описывается диссоциация HCl на ледяной поверхности ПСО И. При попадании HCl на поверхность ПСО между хлором и водородом молекулы воды (или между водородом молекулы HCl и кислородом) образуется водородная связь (рис. 1.2 [12]). В условиях стратосферы на поверхности льда происходит непрерывное испарение и реконденсация молекул воды. При температуре в диапазоне -93-^-63°С скорость конденсации и испарения составляет 10-10 монослоев молекул в секунду [12]. Образование водородных связей и процессы испарения и реконденсации Н20 приводят к диссоциации HCl.

»поверхность ПСО II 1 о 5 1 1 о 5

Рис. 1.2. Процесс диссоциации HCl на поверхности ПСО II [12]

Бромоводород НВг, находясь в тех же условиях, при попадании на поверхность льда образует с молекулами воды гидраты НВгЗН20 [16], что делает невозможным дальнейшее протекание реакции с Br0N02.

В реакции (1.14) не только НС1 диссоциирует на поверхности ПСО до иона СГ, но и C10N02, попадая на поверхность ПСО, образует ионы [Н2ОС1]+, ускоряя реакцию. Таким образом, реакцию (1.14) можно расписать на следующие ионные реакции [17]:

Н20 + НС1 —»[Н20—Н—С1] Н30+ + СГ, (1.22)

Н20 + C10N02 [Н20—CI—0N02] Н2ОС1+ + 0N02~, (1.23)

СГ + Н2ОСГ С12 + Н20, (1.24)

или

СГ + C10N02 [С1—CI—0N02] С12 + 0N02". (1.25)

В зависимости от фазового состояния поверхности, с которой происходит взаимодействие молекул газа, для описания гетерогенных реакций используют две разновидности коэффициентов: коэффициент аккомодации a (mass accommodation coefficients) в случае взаимодействия газа с жидкой поверхностью и вероятность реакции у (surface reaction probabilities) при взаимодействии с твердой поверхностью [13]. Первый коэффициент отражает эффективность абсорбции молекулы газа, второй - вероятность распада газовой молекулы при столкновениях с поверхностью. Оба коэффициента меняются в диапазоне от 0 до 1 и сопоставимы по величине.

Коэффициент аккомодации НС1 на поверхности ПСО II (лед), как и на поверхности ПСО 1а (ШТОз-ЗН20 тв.), при температуре 191-211 К достаточно высок и составляет а = 0,3 [13]. Коэффициент аккомодации НС1 на поверхности ПСО lb (переохл. р-р H2S04/HN03/H20) при температуре 218 К принимает значения а > 0,005, которые, хоть и ниже этого коэффициента на ПСО II и 1а, но также являются достаточно высокими [13]. Вероятность реакции (1.14) на разных типах аэрозолей представлена в таблице 1.1. Вероятность реакции (1.14) на

ПСО II и ПСО 1а близки и имеют высокие значения, а протекание этой реакции на ПСО 1Ь или на каплях сернокислотного аэрозоля немного ниже и сильно зависит от условий.

Таблица 1.1

Вероятность реакции у CIONO2 + HCl —> СЬ + HNO3 на разных типах аэрозолей в условиях

зимней антарктической стратосферы [12]

Поверхность ПСО II (Н2Отв.) ПСО 1а (HN03-3H20) ncoib (H2S04/HN03/H20 р-р) H2S04-4H20 H2SO4/H2O Р-Р

У 0,2 0,1 0,02-0,2 0,001-0,1 0,01-0,5

1.2. Пространственно-временная структура озоносферы

Одним из основных параметров, характеризующих озоносферу, является общее содержание озона (ОСО), которое представляет собой его интегральное количество в вертикальном столбе атмосферы, численно равное толщине озонового слоя при стандартных давлении и температуре на уровне Земли (соответственно 760 мм рт. ст. и 288 К) [5]. ОСО выражается в атмосферах на сантиметр, но чаще используется величина, равная 10~3 атм-см, которую принято называть единицей Добсона (е.Д.). В земной атмосфере около 90% всего озона содержится в стратосферном озоновом слое [18]. Таким образом, ОСО в основном характеризует состояние именно озоносферы.

Мировая озонометрическая сеть сложилась в результате мероприятий в рамках первого Международного геофизического года в 1957-58 гг. Сравнение данных разных широт показывало рост ОСО от экватора к полюсам, где наблюдались сильные сезонные изменения, с максимумом весной и минимумом в осенне-зимний период. Такое распределение озона хорошо объясняется циркуляцией Брюера-Добсона. Воздушные потоки в нижней стратосфере распространяются от тропиков к полюсам, в средней стратосфере, на высотах максимального содержания озона, доминирует перенос от экватора к зимнему

полюсу, а в верхней стратосфере - от летнего полушария к зимнему [19]. Таким образом, из тропических широт озон перемещается к полюсу зимнего полушария, где и накапливается. На рис. 1.3 стрелками показаны линии движения воздушных потоков в стратосфере Северного и Южного полушарий.

Широта, град.

Рис. 1.3. Схематическая диаграмма циркуляции Брюера-Добсона (стрелки) с линиями

осредненной плотности озона (е.Д./км) [20]

Таким образом, распределение ОСО имеет выраженную зависимость от широты и сезона. На рис. 1.4 представлен широтный ход среднегодовых значений ОСО с коридором минимальных и максимальных среднемесячных ОСО, построенный на основе среднемесячных данных ТЕМ18 [21] за период 19792008 гг. В Северном полушарии наблюдается увеличение внутригодовой изменчивости, одновременно с ростом ОСО, от экватора к полюсу. Более низкие значения ОСО над полярными широтами Южного полушария, по сравнению с полярными широтами северного, обусловлены ежегодно (с 1982 г.) образующейся в весенний период (сентябрь-октябрь) антарктической озоновой дырой.

Внутригодовое распределение ОСО в Северном полушарии наиболее ярко отражает его стратосферную циркуляцию: происходящее за счет усиления

меридионального переноса несущественное понижение ОСО в тропических широтах в осенне-зимний период, приводит к значительному его росту в зимне-весенний период над полярной областью. При этом средние и, особенно, высокие широты оказываются наиболее зависимыми от экваториальных широт, зоны генерации озона, и при значительных воздействиях на озоносферу (например, вулканогенных) максимальное понижение ОСО по сравнению с климатической нормой наблюдается в полярных областях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Савельева, Екатерина Сергеевна, 2014 год

Список литературы

1. Ramachandran, S. A model study on the decay of volcanic aerosol layer and verification with Pinatubo and El Chichon data / S. Ramachandran, A. Jayaraman, B.R. Sitaram // J. Earth Syst. Sci. - 1997. - V. 106, N 3. - P. 157167.

2. Rubin, M.B. The history of ozone. The Schonbein period, 1839-1868 / M.B. Rubin // Bull. Hist. Chem. - 2001. - V. 26, N 1. - P. 40-56.

3. Stolarski, R.S. History of the study of atmospheric ozone / R.S. Stolarski // Ozone Sci. Eng. - 2001. - V. 23, N 6. - P. 421^28.

4. Rubin, M.B. The history of ozone. II. 1869-1899 / M.B. Rubin // Bull. Hist. Chem. - 2002. - V. 27, N 2. - P. 81-106.

5. Зуев, B.B. Лидарный контроль стратосферы / B.B. Зуев. - Новосибирск: Наука, 2004. - 307 с.

6. Chapman, S. A theory of upper-atmospheric ozone / S. Chapman // Mem. Roy. Meteorol. Soc. - 1930. - V. 3, N 26. - P. 103-125.

7. Зуев, B.B. Лазерное зондирование средней атмосферы / B.B. Зуев, А.В. Ельников, В.Д. Бурлаков / Под ред. чл.-корр. РАН В.В. Зуева. - Томск: РАСКО, 2002. - 352 с.

8. Тарасова, Н.П. Задачи и вопросы по химии окружающей среды / Н.П. Тарасова, В.А. Кузнецов, Ю.В. Сметанников, А.В. Малков, А.А. Додонова. - Москва: Мир, 2002. - 368 с.

9. Калиниченко, М.В. Теоретические основы пространственно-временного распределения стратосферного озона / М.В. Калиниченко, Н.А. Лазуткина // Современные наукоемкие технологии. - 2011. - № 3. - С. 58-61.

10. Diitsch, H.U. Vertical ozone distribution on a global scale / H.U. Dtitsch // Pure Appl. Geophys.- 1978.-V. 116,N2-3.-P. 511-529.

И. Тальрозе, В.Л. Химико-кинетические критерии воздействия на озоносферу веществ естественного и антропогенного происхождения / В.Л. Тальрозе,

А.И. Порейкова, И.К. Ларин, Э.Е. Касимовская, П.С. Виноградов // Известия АН СССР. ФАО. - 1978. - V. 14, N 4. - Р. 355-365.

12. Finlayson-Pitts, B.J. Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments, and Applications / B.J. Finlayson-Pitts, J.N. Pitts. - California: Academic Press, 2000. - 969 p.

13. Sander, S.P. Chemical Kinetics and Photochemical Data for Use in Atmospheric Studies. Evaluation Number 17 / S.P. Sander, R.R. Friedl, J.R. Barker, D.M. Golden, M.J. Kurylo, P.H. Wine, J.P.D. Abbatt, J.B. Burkholder, C.E. Kolb, G.K. Moortgat, R.E. Huie, V.L. Orkin. - California: JPL Publication 10-6, 2011. - 684 P-

14. Solomon, S. Stratospheric ozone depletion: A review of concepts and history / S. Solomon // Rev. Geophys. - 1999. - V. 37, N 3. - P. 275-316.

15. Moore, T.A. Photodissociation of C120 at 248 and 308 nm / T.A. Moore, M. Okumura, Т.К. Minton // J. Chem. Phys. - 1997. - V. 107, N 8. - P. 3337-3338.

16. Chu, L.T. Uptake of HBr on ice at polar atmospheric conditions / L.T. Chu, J.W. Heron // Geophys. Res. Lett. - 1995. - V. 22, N 23. - P. 3211-3214.

17. Koch, T.G. Mechanisms for the heterogeneous hydrolysis of hydrogen chloride, chlorine nitrate and dinitrogen pentoxide on water-rich atmospheric particle surfaces / T.G. Koch, S.F. Banham, J.R. Sodeau, A.B. Horn, M.R.S. McCoustra, M.A. Chesters //J. Geophys. Res. - 1997. -V. 102, N Dl. -P. 1513-1522.

18. Kondratyev, K.Y. Atmospheric ozone variability. Implications for climate change, human health and ecosystems / K.Y. Kondratyev, C. Varotsos. -Chichester, UK: Praxis Publishing, 2000. - 617 p.

19. Брасье, Г. Аэрономия средней атмосферы. Химия и физика стратосферы и мезосферы / Г. Брасье, С. Соломон. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 414 с.

20. Зуев, В.В. Сибирская лидарная станция: 20 лет оптического мониторинга стратосферы / В.В. Зуев, В.Д. Бурлаков. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2008. - 226 с.

21. Van der A, R.J. Multi sensor reanalysis of total ozone / R.J. Van der A, M.A.F. Allaart, H.J. Eskes // Atmos. Chem. Phys. - 2010. - V. 10, N 22. - P. 1127711294.

22. Перов, С.П. Современные проблемы атмосферного озона / С.П. Перов, А.Х. Хргиан. - JI.: Гидрометеоиздат, 1980. - 288 с.

23. Total ozone series in Arosa, Switzerland. - Режим доступа: http://www.iac.ethz.ch/en/research/chemie/tpeter/totozon.html.

24. Dütsch, H.U. Atmospheric ozone - A short review / H.U. Dütsch // J. Geophys. Res. - 1970. - V. 75, N 9. - P. 1707-1712.

25. Kulkarni, R.N. The vertical distribution of atmospheric ozone and possible transport mechanisms in the stratosphere of the Southern Hemisphere / R.N. Kulkarni // Q. J. Roy. Meteor. Soc. - 1966. - V. 92, N 393. - P. 363-373.

26. Kitaoka, T. A short comment on the relation between the increase in ozone content and the increase in stratospheric temperature / T. Kitaoka // Proc. Int. Symp. Stratos. Mesopheric Circ. - 1963. - V. 36. - P. 313.

27. Крейг, P.A. Метеорология и физика верхней атмосферы / P.A. Крейг / Пер. с англ. - JI.: Гидрометеоиздат, 1970. - 506 с.

28. Cutchis, P. Stratospheric ozone depletion and solar ultraviolet radiation on Earth / P. Cutchis//Science.-1974.-V. 184, N 4132.-P. 13-19.

29. Sisson, W.B. Atmospheric ozone depletion: reduction of photosynthesis and growth of a sensitive higher plant exposed to enhanced U.V.-B radiation / W.B. Sisson, M.M. Caldwell // J. Exp. Bot. - 1977. - V. 28, N 104. - P. 691-705.

30. Molina, M.J. Stratospheric sink for chlorofluoromethanes: chlorine atom-catalyzed destruction of ozone / M.J. Molina, F.S. Rowland // Nature. - 1974. -V. 249,N5460.-P. 810-812.

31. Trickl, T. 35 yr of stratospheric aerosol measurements at Garmisch-Partenkirchen: from Fuego to Eyjafjallajökull, and beyond / T. Trickl, H. Giehl, H. Jäger, H. Vogelmann // Atmos. Chem. Phys. - 2013. - V. 13, N 10. - P. 52055225.

32. Зуев, В.В. Вулканы и озоновый слой / В.В. Зуев // НАУКА из первых рук. -2010. - Т. 34, № 4. - С. 68-75.

33. Зуев, В.В. Тропические вулканы и климат Арктики / В.В. Зуев // Наука в России. - 2013. - Т. 197, № 5. - С. 33-40.

34. Зуев, В.В. Вулканогенные возмущения стратосферы - главный регулятор долговременного поведения озоносферы в период с 1979 по 2008 г. / В.В. Зуев, Н.Е. Зуева // Опт. атм. и океана. - 2011. - Т. 24, № 1. - С. 30-34.

35. Зуев, В.В. К вопросу о долговременной изменчивости озоносферы: взгляд в прошлое и будущее / В.В. Зуев, C.JT. Бондаренко // Опт. атм. и океана. -2002. - Т. 15, № 10. - С. 909-912.

36. Зуев, В.В. Анализ вулканогенных возмущений субарктической озоносферы на основе данных космического мониторинга / В.В. Зуев, C.JI. Бондаренко, Н.Е. Зуева // Исследование Земли из космоса. - 2010. - № 6. - С. 22-29.

37. Vernier, J.-P. Major influence of tropical volcanic eruptions on the stratospheric aerosol layer during the last decade / J.-P. Vernier, L.W. Thomason, J.-P. Pommereau, A. Bourassa, J. Pelon, A. Gamier, A. Hauchecorne, L. Blanot, C. Trepte, D. Degenstein, F. Vargas // Geophys. Res. Lett. - 2011. - V. 38, N 12. -P.L12807.

38. Hofmann, D.J. Increase in background stratospheric aerosol observed with lidar at Mauna Loa Observatory and Boulder, Colorado / D.J. Hofmann, J. Barnes, M. O'Neill, M. Trudeau, R. Neely // Geophys. Res. Lett. - 2009. - V. 36, N 15. - P. L15808.

39. Telford, P. Reassessment of causes of ozone column variability following the eruption of Mount Pinatubo using a nudged CCM / P. Telford, P. Braesicke, O. Morgenstern, J. Pyle // Atmos. Chem. Phys. - 2009. - V. 9, N 13. - P. 42514260.

40. Ottera, O.H. Simulating the effects of the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption using the ARPEGE Atmosphere General Circulation Model / O.H. Ottera // Adv. Atmos. Sci. - 2008. - V. 25, N 2. - P. 213-226.

41. Randel, W.J. A stratospheric ozone profile data set for 1979-2005: Variability, trends, and comparisons with column ozone data / W.J. Randel, F. Wu // J. Geophys. Res. - 2007. - V. 112, N D6. - P. D06313.

42. Self, S. The effects and consequences of very large explosive volcanic eruptions / S. Self// Phil. Trans. R. Soc. A. - 2006. - V. 364, N 1845. - P. 2073-2097.

43. Millard, G.A. Halogen emissions from a small volcanic eruption: Modeling the peak concentrations, dispersion, and volcanically induced ozone loss in the stratosphere / G.A. Millard, T.A. Mather, D.M. Pyle, W.I. Rose, B. Thornton // Geophys. Res. Lett. - 2006. - V. 33, N 19. - P. L19815.

44. Eyring, V. Assessment of temperature, trace species, and ozone in chemistry-climate model simulations of the recent past / V. Eyring, N. Butchart, D.W. Waugh, H. Akiyoshi, J. Austin, S. Bekki, G.E. Bodeker, B.A. Boville, C. Briihl, M.P. Chipperfield, E. Cordero, M. Dameris, M. Deushi, V.E. Fioletov, S.M. Frith, R.R. Garcia, A. Gettelman, M.A. Giorgetta, V. Grewe, L. Jourdain, D.E. Kinnison, E. Mancini, E. Manzini, M. Marchand, D.R. Marsh, T. Nagashima, P.A. Newman, J.E. Nielsen, S. Pawson, G. Pitari, D.A. Plummer, E. Rozanov, M. Schraner, T.G. Shepherd, K. Shibata, R.S. Stolarski, H. Struthers, W. Tian, M. Yoshiki // J. Geophys. Res. - 2006. - V. 111, N D22. - P. D22308.

45. Solomon, S. Four decades of ozonesonde measurements over Antarctica / S. Solomon, R.W. Portmann, T. Sasaki, D.J. Hofmann, D.W.J. Thompson // J. Geophys. Res. - 2005. - V. 110, N D21. - P. D21311.

46. Reinsel, G.C. Trend analysis of total ozone data for turnaround and dynamical contributions / G.C. Reinsel, A.J. Miller, E.C. Weatherhead, L.E. Flynn, R.M. Nagatani, G.C. Tiao, D.J. Wuebbles // J. Geophys. Res. - 2005. - V. 110, N D16. -P.D16306.

47. Stenchikov, G. Arctic Oscillation response to the 1991 Mount Pinatubo eruption: Effects of volcanic aerosols and ozone depletion / G. Stenchikov, A. Robock, V. Ramaswamy, M.D. Schwarzkopf, K. Hamilton, S. Ramachandran // J. Geophys. Res. - 2002. - V. 107, N D24. - P. 4803.

48. Shindell, D.T. Northern Hemisphere winter climate response to greenhouse gas, ozone, solar, and volcanic forcing / D.T. Shindell, G.A. Schmidt, R.L. Miller, D. Rind // J. Geophys. Res. - 2001. - V. 106, N D7. - P. 7193-7210.

49. Robock, A. Volcanic eruptions and climate / A. Robock // Rev. Geophys. - 2000. -V. 38,N2.-P. 191-219.

50. Ramachandran, S. Radiative impact of the Mount Pinatubo volcanic eruption: Lower stratospheric response / S. Ramachandran, V. Ramaswamy, G.L. Stenchikov, A. Robock // J. Geophys. Res. - 2000. - V. 105, N D19. - P. 24,40924,429.

51. Kirchner, I. Climate model simulation of winter warming and summer cooling following the 1991 Mount Pinatubo volcanic eruption / I. Kirchner, G.L. Stenchikov, H.-F. Graf, A. Robock, J.C. Antuña // J. Geophys. Res. - 1999. - V. 104, N D16. - P. 19,039-19,055.

52. Solomon, S. Ozone depletion at mid-latitudes: Coupling of volcanic aerosols and temperature variability to anthropogenic chlorine / S. Solomon, R.W. Portmann, R.R. Garcia, W.J. Randel, F. Wu, R.M. Nagatani, J. Gleason, L. Thomason, L.R. Poole, M.P. McCormick // Geophys. Res. Lett. - 1998. - V. 25, N 11. - P. 18711874.

53. Hofmann, D.J. Ten years of ozonesonde measurements at the south pole: Implications for recovery of springtime Antarctic ozone / D.J. Hofmann, S.J. Oltmans, J.M. Harris, B.J. Johnson, J.A. Lathrop // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102, N D7. - P. 8931-8943.

54. Solomon, S. The role of aerosol variations in anthropogenic ozone depletion at northern midlatitudes / S. Solomon, R.W. Portmann, R.R. Garcia, L.W. Thomason, L.R. Poole, M.P. McCormick // J. Geophys. Res. - 1996. - V. 101, N D3.-P. 6713-6727.

55. Deshler, T. Correlations between ozone loss and volcanic aerosol at altitudes below 14 km over McMurdo Station, Antarctica / T. Deshler, B.J. Johnson, D.J. Hofmann, B. Nardi // Geophys. Res. Lett. - 1996. - V. 23, N 21. - P. 2931-2934.

56. Randel, W.J. Ozone and temperature changes in the stratosphere following the eruption of Pinatubo / W.J. Randel, F. Wu, J.M. Russell, J.W. Waters, L. Froidevaux // J. Geophys. Res. - 1995. - V. 100, N D8. - P. 16,753-16,764.

57. McCormick, M.P. Atmospheric Effects of the Mt. Pinatubo Eruption / M.P. McCormick, L.W. Thomason, C.R. Trepte // Nature. - 1995. - V. 373, N 6513. -P. 399-404.

58. Tabazadeh, A. Stratospheric Chlorine Injection by Volcanic Eruptions: HCI Scavenging and Implications for Ozone / A. Tabazadeh, R.P. Turco // Science. -1993.-V. 260, N5111.-P. 1082-1086.

59. Gleason, J.F. Record low global ozone in 1992 / J.F. Gleason, P.K. Bhartia, J.R. Herman, R. McPeters, P. Newman, R.S. Stolarski, L. Flynn, G. Labow, D. Larko, C. Seftor, C. Wellemeyer, W.D. Komhyr, A.J. Miller, W. Planet // Science. -1993. - V. 260, N 5107. - P. 523-526.

60. Bojkov, R.D. Record low total ozone during northern winters of 1992 and 1993 / R.D. Bojkov, C.S. Zerefos, D.S. Balis, I.C. Ziomas, A.F. Bais // Geophys. Res. Lett. - 1993. - V. 20, N 13. - P. 1351-1354.

61. Prather, M. Catastrophic loss of stratospheric ozone in dense volcanic clouds / M. Prather // J. Geophys. Res. - 1992. - V. 97, N D9. - P. 10,187-10,191.

62. Hofmann, D.J. Ozone destruction through heterogeneous chemistry following the eruption of El Chichon / D.J. Hofmann, S. Solomon // J. Geophys. Res. - 1989. -V. 94, N D4. - P. 5029-5041.

63. Robock, A. Volcanism and the Earth's Atmosphere. Geophysical Monograph 139 / A. Robock, C. Oppenheimer. - Washington, D.C.: AGU, 2003. - 360 p.

64. Seinfeld, J.H. Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change, 2nd ed. / J.H. Seinfeld, S.N. Pandis. - New Jersey, Hoboken: John Wiley & Sons, 2006.-1225 p.

65. Chin, M. A reanalysis of carbonyl sulfide as a source of stratospheric background sulfur aerosol / M. Chin, D.D. Davis // J. Geophys. Res. - 1995. - V. 100, N D5. -P. 8993-9005.

66. Siebert, L. Volcanoes of the World, 3rd ed. / L. Siebert, T. Simkin, P. Kimberly. - Berkeley: University of California Press, 2010.-551 p.

67. Smithsonian Institution. National Museum of Natural History. Global Volcanism Program. - Режим доступа: http://www.volcano.si.edu.

68. NASA Goddard Institute for Space Studies. Forcings in GISS Climate Model. Stratospheric Aerosol Optical Thickness. - Режим доступа: http://data.giss.nasa.gov/modelforce/strataer/.

69. Patterson, E.M. Optical properties of the ash from El Chichon volcano / E.M. Patterson, C.O. Pollard, I. Galindo // Geophys. Res. Lett. - 1983. - V.l 0, N 4. -P. 317-320.

70. Michel, A.E. Reactive uptake of ozone on mineral oxides and mineral dusts / A.E. Michel, C.R. Usher, V.H. Grassian // Atmos. Environ. - 2003. - V. 37, N 23. - P. 3201-3211.

71. Harker, A.B. Heterogeneous ozone decomposition on sulfuric acid surfaces at stratospheric temperatures / A.B. Harker, W.W. Ho // Atmos. Environ. - 1979. -V. 13, N7.-P. 1005-1010.

72. Olszyna, K. Stratospheric heterogeneous decomposition of ozone / K. Olszyna, R.D. Cadle, R.G. DePena // J. Geophys. Res. - 1979. - V. 84, N C4. - P. 17711775.

73. Wang, L.K. Biosolids treatment processes / L.K. Wang, N.K. Shammas, Y.-T. Hung // Hardbook of environmental engineering. V. 6. - Totowa, New Jersey: Humana Press, 2007. - 830 p.

74. University of Wyoming. College of Engineering. Department of Atmospheric Science. Soundings. - Режим доступа: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html.

75. Kravitz, В. Sensitivity of stratospheric geoengineering with black carbon to aerosol size and altitude of injection / B, Kravitz, A. Robock, D.T. Shindell, M.A. Miller // J. Geophys. Res. - 2012. - V. 117, N D9. - P. 1-22.

76. Bekki, S. On the possible role of aircraft-generated soot in the middle latitude ozone depletion / S. Bekki // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102, N D9. - P. 10,751-10,758.

77. Mather, T.A. Tropospheric Volcanic Aerosol / T.A. Mather, D.M. Pyle, C. Oppenheimer // Volcanism Earth's Atmos. Geophys. Monogr. Ser. - 2003. - V. 139.-P. 189-212.

78. Hartmann, D.L. Volcanoes and climate effects of aerosols / D.L. Hartmann, PJ. Mouginis-Mark // EOS science plan: executive summary / Ed. R. Greenstone, M.D. King. - Washington, D.C.: NASA, 1999. - P. 339-378.

79. Martin, R.S. Composition-resolved size distributions of volcanic aerosols in the Mt. Etna plumes / R.S. Martin, T.A. Mather, D.M. Pyle, M. Power, A.G. Allen, A. Aiuppa, C.J. Horwell, E.P.W. Ward // J. Geophys. Res. - 2008. - V. 113, N D17.-P. 1-17.

80. Symonds, R.B. Volcanic gas studies: methods, results, and applications / R.B. Symonds, W.I. Rose, G. Bluth, T.M. Gerlach // Rev. Miner. Geochem. - 1994. -V. 30, N 1. - P. 1-66.

81. Зуев, В.П. Производство сажи / В.П. Зуев, В.В. Михайлов. - М.: Химия, 1965.-328 с.

82. Ивановский, В.И. Технический углерод. Процессы и аппараты: Учебное пособие / В.И. Ивановский. - Омск: ОАО «Техуглерод», 2004. - 228 с.

83. Орехов, B.C. Химическая технология органических веществ: учебное пособие. Ч. 4 / B.C. Орехов, М.Ю. Субочева, А.А. Дегтярёв, Д.Н. Труфанов. - Тамбов: ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 80 с.

84. Etiope, G. Natural emissions of methane from geothermal and volcanic sources in Europe / G. Etiope, T. Fridriksson, F. Italiano, W. Winiwarter, J. Theloke // J. Volcanol. Geoth. Res. - 2007. - V. 165, N 1-2. - P. 76-86.

85. Basiuk, V.A. Possible role of volcanic ash-gas clouds in the Earth's prebiotic chemistry / V.A. Basiuk, R. Navarro-Gonzalez // Orig. Life Evol. B. - 1996. - V. 26, N2.-P. 173-194.

86. Capaccioni, В. Source conditions and degradation processes of light hydrocarbons in volcanic gases: an example from El Chichón volcano (Chiapas State, Mexico) / B. Capaccioni, Y. Taran, F. Tassi, O. Vaselli, G. Mangani, J.L. Macias // Chem. Geol. - 2004. - V. 206, N 1-2. - P. 81-96.

87. USGS. Volcano Hazards Program. - Режим доступа: http://volcanoes.usgs.gov.

88. Blake, D.F. Latitudinal distribution of black carbon soot in the upper troposphere and lower stratosphere / D.F. Blake, K. Kato // J. Geophys. Res. - 1995. - V. 100, ND4.-P. 7195-7202.

89. Ansmann, A. Evolution of the Pinatubo Aerosol: Raman Lidar Observations of Particle Optical Depth, Effective Radius, Mass, and Surface Area over Central Europe at 53.4°N / A. Ansmann, I. Mattis, U. Wandinger, F. Wagner, J. Reichardt, T. Deshler // J. Atmos. Sci. - 1997. - V. 54, N 22. - P. 2630-2641.

90. Russell, P.B. Global to microscale evolution of the Pinatubo volcanic aerosol derived from diverse measurements and analyses / P.B. Russell, J.M. Livingston, R.F. Pueschel, J.J. Bauman, J.B. Pollack, S.L. Brooks, P. Hamill, L.W. Thomason, L.L. Stowe, T. Deshler, E.G. Dutton, R.W. Bergstrom // J. Geophys. Res.-1996.-V. 101, N D13. -P. 18,745-18,763.

91. Petzold, A. In situ observations and model calculations of black carbon emission by aircraft at cruise altitude / A. Petzold, A. Dopelheuer, C.A. Brock, F. Schroder // J. Geophys. Res. - 1999. - V. 104, N D18. - P. 22,171-22,178.

92. Franklin, B. Meteorological Imaginations and Conjectures / B. Franklin // Mem. Lit. Philos. Soc. Manchester. - 1784. - V. 2. - P. 373-377.

93. Holasek, R.E. Satellite observations and interpretation of the 1991 Mount Pinatubo eruption plumes / R.E. Holasek, S. Self, A.W. Woods // J. Geophys. Res. - 1996. - V. 101, N B12. - P. 27,635-27,655.

94. Fero, J. Simulating the dispersal of tephra from the 1991 Pinatubo eruption: Implications for the formation of widespread ash layers / J. Fero, S.N. Carey, J.T. Merrill // J. Volcanol. Geoth. Res. - 2009.-V. 186,N 1-2.-P. 120-131.

95. Wiesner, M.G. Grain size, areal thickness distribution and controls on sedimentation of the 1991 Mount Pinatubo tephra layer in the South China Sea / M.G. Wiesner, A. Wetzel, S.G. Catane, E.L. Listanco, H.T. Mirabueno // B. Volcanol. - 2003. - V. 66, N 3. - P. 226-242.

96. Gobbi, G.P. Early stratospheric effects of the Pinatubo eruption / G.P. Gobbi, F. Congeduti, A. Adriani // Geophys. Res. Lett. - 1992. - V. 19, N 10. - P. 9971000.

97. Hansen, J. Potential climate impact of Mount Pinatubo eruption / J. Hansen, A. Lacis, R. Ruedy, M. Sato // Geophys. Res. Lett. - 1992. - V. 19, N 2. - P. 215218.

98. Angell, J.K. Stratospheric warming due to Agung, El Chichon, and Pinatubo taking into account the quasi-biennial oscillation / J.K. Angell // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102, N D8. - P. 9479-9485.

99. Грязин, В.И. Вертикальный перенос стратосферных аэрозолей в поле ветра: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.04.14 / Грязин Виктор Иванович. -Екатеринбург, 2011. - 24 с.

100. Малина, К.М. Справочник сернокислотчика / К.М. Малина. - М.: Химия, 1971.-744 с.

101. Chazette, P. Comparative lidar study of the optical, geometrical, and dynamical properties of stratospheric aerosols, following the eruptions of El Chichon and Mount Pinatubo / P. Chazette, C. David, J. Lefrere, S. Gobin, J. Pelon, G. Megie // J. Geophys. Res. - 1995. - V. 100, N D11. - P. 23195-23207.

102. Meteorological Service of Canada. World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre. - Режим доступа: http://www.woudc.org.

103. Hofmann, D. Surface-Based Observations of Volcanic Emissions to the Stratosphere / D. Hofmann, J. Barnes, E. Dutton, T. Deshler, H. Jager, R. Keen, M. Osborn // Volcanism Earth's Atmos. Geophys. Monogr. Ser. - 2003. - V. 139. -P. 57-73.

104. Маричев, В.Н. Лидарные наблюдения аэрозольных вулканических слоев в стратосфере Западной Сибири в 2008-2010 гг. / В.Н. Маричев, И.В. Самохвалов // Опт. атм. и океана. - 2011. - Т. 24, № 3. - С. 224-231.

105. Woods, A.W. Thermal disequilibrium at the top of volcanic clouds and its effect on estimates of the column height / A.W. Woods, S. Self // Nature. - 1992. - V. 355.-P. 628-630.

106. Rose, W.I. El Chichon volcano, April 4, 1982: volcanic cloud history and fine ash fallout / W.I. Rose, A.J. Durant // Nat. Hazards. - 2009. - V. 51, N 2. - P. 363374.

107. Rose, W.I. Ice in the 1994 Rabaul eruption cloud: implications for volcano hazard and atmospheric effects / W.I. Rose, D.J. Delene, D.J. Schneider, G.J.S. Bluth, J.J. Krueger, I. Sprod, C. McKee, H.L. Davies, G.G.J. Ernst // Nature. - 1995. -V. 375,N6531.-P. 477-479.

108. Ингель, Л.Х. Самовоздействие тепловыделяющей примеси в жидкой среде / Л.Х. Ингель // УФН. - 1998. - Т. 168, № 1. - С. 104-108.

109. Radke, L.F. Smokes from the burning of aviation fuel and their self-lofting by solar heating / L.F. Radke, J.H. Lyons, P.V. Hobbs, R.E. Weiss // J. Geophys. Res. - 1990. - V. 95, N D5. - P. 14071-14076.

110. NOAA Air Resources Laboratory. Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model. - Режим доступа: http://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT.php.

111. Lelieveld, J. What controls tropospheric ozone? / J. Lelieveld, F.J. Dentener // J. Geophys. Res. - 2000. - V. 105, N D3. - P. 3531-3551.

112. WMO Global Atmosphere Watch. World Data Centre for Greenhouse Gases. -Режим доступа: http://ds.data.jma.go.jp/gmd/wdcgg/wdcgg.html.

113. NASA Goddard Space Flight Center. Ozone Hole Watch. Images, Data, and information for the Southern Hemisphere. - Режим доступа: http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/meteorology/SH.html.

114. NASA Goddard Space Flight Center. Arctic Ozone Watch. Images, data, and information for the Northern Hemisphere. - Режим доступа: http://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/meteorology/NH.html.

115.N0AA Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory. Ftp server. - Режим доступа: ftp://ftp.cmdl.noaa.gov.

116. Звягинцев, A.M. О вкладе гетерофазных процессов в формирование весенней озоновой аномалии в Антарктиде / A.M. Звягинцев, В.В. Зуев, Г.М. Крученицкий, Т.В. Скоробогатый // Исследование Земли из космоса. -2002.-№3.-С. 29-34.

117. Dobson, G.M.B. Exploring the atmosphere / G.M.B. Dobson. - Oxford: Clarendon Press, 1963. - 209 p.

118. Звягинцев, A.M. Об эволюции весенней антарктической озоновой аномалии / A.M. Звягинцев, И.Н. Кузнецова, Г.И. Кузнецов // Опт. атм. и океана. -2012. - Т. 25, № 7. - С. 580-583.

119. Капица, А.П. Подтверждение гипотезы о естественном происхождении Антарктической озоновой дыры / А.П. Капица, А.А. Гаврилов // ДАН. -1999. - V. 366, N 4. - Р. 543-546.

120. Farman, J.C. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction / J.C. Farman, B.G. Gardiner, J.D. Shanklin // Nature. - 1985. - V. 315,N6016.-P. 207-210.

121. Жадин, E.A. Влияние межгодовых вариаций температуры поверхности океана на циркуляцию стратосферы и озоновый слой: автореф. дис. ... докт. физ.-мат. наук: 25.00.29 / Жадин Евгений Александрович. - М., 2004. - с. 28.

122. Жадин, Е.А. Озоновые "дыры": новый взгляд [Электронный ресурс] / Е.А. Жадин // Экология и жизнь. - 1999. - № 4. - Режим доступа: http://www.ecolife.rU/jornal/ecap/l 999-4-3 .shtml.

123. Жадин, Е.А. Антарктическая озоновая дыра 2002 года / Е.А. Жадин, П.Н. Варгин // Известия РАН. ФАО. - 2004. - Т. 40, № 6. - С. 786-795.

124. Сывороткин, B.JI. Экологические аспекты дегазации Земли: автореф. дис. ... докт. геол.-мии. наук: 25.00.04 / Сывороткин Владимир Леонидович. - М., 2001.-302 с.

125. Сывороткин, В.Л. Озоновые дыры с точки зрения геолога / В.Л. Сывороткин // Химия и жизнь. - 2001. - № 3. - С. 14-17.

126. Рублева, Т.В. Изменчивость полярного стратосферного озона Южного полушария по спутниковым данным (аппаратура TOMS, OMI) / T.B. Рублева, В.Б. Кашкин, В.М. Мясников, С.А. Селиверстов // Вестник СибГАУ. - 2011. - № 2. - С. 58-62.

127. Кашкин, В.Б. Озоновый щит Земли: легенды и реалии. Аэродинамическая модель антарктической озоновой дыры / В.Б. Кашкин, Р.Г. Хлебопрос, Т.В. Рублева // Тезисы докладов Международной конференции «Современные проблемы математики, информатики и биоинформатики». - Новосибирск, 2011.-С. 38.

128. Репнёв, А.И. Вариации химического состава атмосферы по измерениям со спутников и их связь с потоками энергичных частиц космического происхождения (обзор) / А.И. Репнёв, A.A. Криволуцкий // Известия РАН. ФАО. - 2010. - Т. 46, № 5. - С. 579-607.

129. Криволуцкий, A.A. Воздействие космических энергичных частиц на атмосферу Земли (обзор) / A.A. Криволуцкий, А.И. Репнев // Геомагн. и аэрон. - 2012. - Т. 52, № 6. - С. 723-754.

130. Криволуцкий, A.A. Воздействие космической плазмы на озоносферу Земли / A.A. Криволуцкий, А.И. Репнёв, Т.Ю. Вьюшкова, Д.М. Виссинг // Солн.-земн. физ. - 2011. - № 17. - С. 153-160.

131. Криволуцкий, A.A. Трехмерное моделирование изменений температуры, ветра и химического состава атмосферы Земли, обусловленных активностью Солнца / A.A. Криволуцкий, Л.А. Черепанова, М. Виссинг, Г.Р. Захаров, Т.Ю. Вьюшкова // Солн.-земн. физ. - 2012. - Т. 134, № 21. - С. 3745.

132. Криволуцкий, А.А. Воздействие космических факторов на озоносферу Земли / А.А. Криволуцкий, А.И. Репнев. - М.: ГЕОС, 2009. - 384 с.

133.NOAA Space Weather Prediction Center. Solar Proton Events Affecting the Earth Environment. - Режим доступа: http://www.swpc.noaa.gov/ftpdir/indices/SPE.txt.

134. Dibble, R.R. Video and seismic observations of Strombolian eruptions at Erebus volcano, Antarctica / R.R. Dibble, P.R. Kyle, C.A. Rowe // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. - V. 177, N 3. - P. 619-634.

135. Kelly, P.J. Geochemistry and mineralogy of the phonolite lava lake, Erebus volcano, Antarctica: 1972-2004 and comparison with older lavas / P.J. Kelly, P.R. Kyle, N.W. Dunbar, K.W.W. Sims // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. -V. 177, N3.-P. 589-605.

136. Aster, R.C. Very long period oscillations of Mount Erebus Volcano / R.C. Aster, S. Mah, P.R. Kyle, W.C. Mcintosh, N.W. Dunbar, J.B. Johnson, M. Ruiz, S. McNamara // J. Geophys. Res. - 2003. - V. 108, N B11. - P. 2522-2544.

137. Oppenheimer, C. Mantle to surface degassing of alkalic magmas at Erebus volcano, Antarctica / C. Oppenheimer, R. Moretti, P.R. Kyle, A. Eschenbacher, J.B. Lowenstern, R.L. Hervig, N.W. Dunbar // Earth Planet. Sci. Lett. - 2011. -V. 306, N3-4. -P. 261-271.

138. Donne, D.D. High-frame rate thermal imagery of Strombolian explosions: Implications for explosive and infrasonic source dynamics / D.D. Donne, M. Ripepe // J. Geophys. Res. - 2012. - V. 117, N B9. - P. 206-218.

139. Тазиев, Г. На вулканах / Г. Тазиев / Перевод с фр. - М.: Мир, 1987. - 264 с.

140. Morton, B.R. Turbulent gravitational convection from maintained and instantaneous sources / B.R. Morton, G. Taylor, J.S. Turner // P. Roy. Soc. Lond. A. Mat. - 1956. - V. 234, N 1196. - P. 1-23.

141. Glaze, L.S. Sensitivity of buoyant plume heights to ambient atmospheric conditions: Implications for volcanic eruption columns / L.S. Glaze, S.M. Baloga // J. Geophys. Res. - 1996. - V. 101, N Dl. - P. 1529-1540.

142. Steinberg, G.S. Experimental velocity and density determination of volcanic gases during eruption / G.S. Steinberg, J.I. Babenko // J. Volcanol. Geoth. Res. -1978.-V. 3,N 1-2.-P. 89-8.

143. Jones, K.R. Infrasonic tracking of large bubble bursts and ash venting at Erebus Volcano, Antarctica / K.R. Jones, J.B. Johnson, R.C. Aster, P.R. Kyle, W.C. Mcintosh // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. - V. 177, N 3. - P. 661-672.

144. Csatho, B. Airborne laser swath mapping of the summit of Erebus volcano, Antarctica: Applications to geological mapping of a volcano / B. Csatho, T. Schenk, P.R. Kyle, T. Wilson, W.B. Krabill // J. Volcanol. Geotherm. Res. -2008. - V. 177,N3.-P. 531-548.

145. Burgisser, A. Backward tracking of gas chemistry measurements at Erebus volcano / A. Burgisser, C. Oppenheimer, M. Alletti, P.R. Kyle, B. Scaillet, M.R. Carroll // Geochem. Geophys. Geosyst. - 2012. - V. 13, N 11. - P. 1-24.

146. Гусев, A.M. Антарктика. Океан и атмосфера. Пособие для учащихся / A.M. Гусев. -М.: Просвещение, 1972. - 151 с.

147. Chuan, R.L. Dispersal of volcano-derived particles from Mount Erebus in the Antarctic atmosphere / R.L. Chuan // Volcanological and Environmental Studies of Mount Erebus, Antarctica. - Washington, D.C.: AGU, 1994. - P. 97-102.

148. Emmons, L.K. Stratospheric CIO profiles from McMurdo Station, Antarctica, spring 1992 / L.K. Emmons, D.T. Shindell, J.M. Reeves, R.L. de Zafra // J. Geophys. Res. - 1995. - V. 100, N D2. - P. 3049-3055.

149. Oppenheimer, C. Probing the magma plumbing of Erebus volcano, Antarctica, by open-path FTIR spectroscopy of gas emissions / C. Oppenheimer, P.R. Kyle // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. - V. 177, N 3. - P. 743-754.

150. Zreda-Gostynska, G. Volcanic gas emissions from Mount Erebus and their impact on the Antarctic environment / G. Zreda-Gostynska, P.R. Kyle, D.L. Finnegan, K.M. Prestbo // J. Geophys. Res. - 1997. - V. 102, N B7. - P. 15,039-15,055.

151.Radke, L.F. Contribution of Mount Erebus to the antarctic sulfate budget Biogenic nuclei involvement in clouds / L.F. Radke // Antarct. J. - 1982. - V. 17, N5.-P. 211-212.

152. Sweeney, D.C. Sulfur dioxide emissions and degassing behavior of Erebus volcano, Antarctica / D.C. Sweeney, P.R. Kyle, C. Oppenheimer // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2008. - V. 177, N 3. - P. 725-733.

153. Harris, A.J.L. Remote monitoring of Mount Erebus Volcano, Antarctica, using Polar Orbiters: Progress and Prospects / A.J.L. Harris, R. Wright, L.P. Flynn // Int. J. Remote Sens. - 1999. -V. 20, N 15-16. - P. 3051-3071.

154. Rose, W.I. Rate of sulphur dioxide emission from Erebus volcano, Antarctica, December 1983 / W.I. Rose, R.L. Chuan, P.R. Kyle // Nature. - 1985. - V. 316. -P. 710-712.

155. Wardell, L.J. Carbon dioxide and carbon monoxide emission rates from an alkaline intra-plate volcano: Mt. Erebus, Antarctica / L.J. Wardell, P.R. Kyle, C. Chaffm // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2004. - V. 131, N 1-2. - P. 109-121.

156. Kyle, P.R. Sulfur dioxide emission rates from Mount Erebus, Antarctica / P.R. Kyle, L.M. Sybeldon, W.C. Mcintosh, K. Meeker, R. Symonds // Volcanological and Environmental Studies of Mount Erebus, Antarctica. - Washington, D.C.: AGU, 1994.-P. 69-82.

157. Kyle, P.R. Emission rates of sulfur dioxide, trace gases and metals from Mount Erebus, Antarctica / P.R. Kyle, K. Meeker, D.L. Finnegan // Geophys. Res. Lett. - 1990. - V. 17, N 12.-P. 2125-2128.

158. Sybeldon, L.M. Sulfur dioxide emissions from Pu'u O'o Vent, Kilauea, Hawaii and Mount Erebus, Antarctica: dis. ... master of science degree of geochemistry / Lauri M. Sybeldon. - New Mexico, 1991. - 124 p.

159. Oppenheimer, C. Mt. Erebus, the largest point source of N02 in Antarctica / C. Oppenheimer, P.R. Kyle, V.I. Tsanev, A.J.S. McGonigle, T.A. Mather, D.C. Sweeney // Atmos. Environ. - 2005. - V. 39, N 32. - P. 6000-6006.

160. Boichu, M. On bromine, nitrogen oxides and ozone depletion in the tropospheric plume of Erebus volcano (Antarctica) / M. Boichu, C. Oppenheimer, T.J. Roberts, V.I. Tsanev, P.R. Kyle // Atmos. Environ. - 2011. - V. 45, N 23. - P. 3856-3866.

161. Boichu, M. High temporal resolution S02 flux measurements at Erebus volcano, Antarctica / M. Boichu, C. Oppenheimer, V.I. Tsanev, P.R. Kyle // J. Volcanol. Geotherm. Res. - 2010. - V. 190, N 3-4. - P. 325-336.

162. Zreda-Gostynska, G. Chlorine, fluorine, and sulfur emissions from Mount Erebus, Antarctica and estimated contributions to the Antarctic atmosphere / G. Zreda-Gostynska, P.R. Kyle, D.L. Finnegan // Geophys. Res. Lett. - 1993. - V. 20, N 18.-P. 1959-1962.

163. Zreda-Gostynska, G. Halogen and sulfur content of volcanic emissions from Mount Erebus, Ross Island, Antarctica / G. Zreda-Gostynska, P.R. Kyle // Antarct. J. - 1992. - V. 27, N 5. - P. 271-273.