|
Îçîííûé ñëîé íàä Ìîñêâîé. Ðåçóëüòàòû çîíäèðîâàíèÿ íà ìèëëèìåòðîâûõ ðàäèîâîëíàõ
Ñëîé àòìîñôåðíîãî îçîíà ïðåäîõðàíÿåò æèçíü íà Çåìëå îò ãóáèòåëüíîãî âîçäåéñòâèÿ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíîé ÷àñòè óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ Ñîëíöà ñ äëèíàìè âîëí 280-320 íì (1íì=10-9 ì), òàê íàçûâàåìîãî ÓÔ-Á èçëó÷åíèÿ.  ñâÿçè ñ ïîÿâèâøèìèñÿ ñîîáùåíèÿìè îá àíîìàëüíûõ ÿâëåíèÿõ â îçîííîì ñëîå: îáðàçîâàíèè àíòàðêòè÷åñêîé îçîííîé "äûðû", íàìåòèâøåìñÿ ãëîáàëüíîì èñòîùåíèè îçîíà - êðàéíå âàæíî çíàòü, â êàêîì ñîñòîÿíèè íàõîäèòñÿ ýòîò çàùèòíûé ñëîé íàä ãóñòîíàñåëåííûìè ðåãèîíàìè, êðóïíûìè ãîðîäàìè, íàä Ìîñêâîé. Óñòàíîâëåííûé â Ìîñêâå îçîíîìåòð, ñîçäàííûé â Ôèçè÷åñêîì èíñòèòóòå èì. Ï.Í. Ëåáåäåâà ÐÀÍ (ÔÈÀÍ), ðàáîòàåò â äèàïàçîíå ìèëëèìåòðîâûõ ðàäèîâîëí è ïîçâîëÿåò áûñòðî îïðåäåëÿòü âåðòèêàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà â ñòðàòîñôåðå è ìåçîñôåðå.
Ñîäåðæàíèå îçîíà è åãî ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîå ðàñïðåäåëåíèå êîíòðîëèðóåòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûìè ïðîöåññàìè, ïðîòåêàþùèìè â àòìîñôåðå. Ìîëåêóëû îçîíà Î3 ñîñòîÿò èç òðåõ àòîìîâ êèñëîðîäà è ðîæäàþòñÿ â âåðõíèõ ñëîÿõ àòìîñôåðû â ðåçóëüòàòå ôîòîäèññîöèàöèè ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà Î2 ïîä âîçäåéñòâèåì óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ Ñîëíöà ñ äëèíàìè âîëí êîðî÷å 242 íì: Î2+hv—>O+Î. Ñâîáîäíûå àòîìû êèñëîðîäà Î ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ìîëåêóëàìè êèñëîðîäà Î2 ñ ó÷àñòèåì ëþáîé äðóãîé ìîëåêóëû Ì îáðàçóþò ìîëåêóëû îçîíà â ðåàêöèè Î+Î2+Ì—>Î3+Ì. Ýòè æå ñâîáîäíûå àòîìû êèñëîðîäà ó÷àñòâóþò è â åñòåñòâåííîì ðàçðóøåíèè îçîíà â ðåàêöèÿõ Î+Î3—>2Î2. Îçîí ðàçðóøàåòñÿ òàêæå áîëåå äëèííîâîëíîâûì, óëüòðàôèîëåòîâûì è âèäèìûì èçëó÷åíèåì Ñîëíöà, à òàêæå â êàòàëèòè÷åñêèõ öèêëàõ ñ ó÷àñòèåì ãèäðîêñèëà, îêèñè àçîòà, àòîìîâ õëîðà è áðîìà:
Õ+Î3—>ÕÎ+Î2
ÕÎ+Η>Õ+Î2
-------------------
Î+Î3—>2Î2,
ãäå Õ=ÎÍ, NO, Cl èëè Br.
 ðåçóëüòàòå áàëàíñà ïðîöåññîâ ðîæäåíèÿ è ðàçðóøåíèÿ îçîíà ôîðìèðóåòñÿ çàùèùàþùèé íàñ îçîííûé ñëîé. Ìàêñèìóì êîíöåíòðàöèè îçîíà ðàñïîëîæåí â ñòðàòîñôåðå è ïðèõîäèòñÿ íà âûñîòû ïðèìåðíî 15-25 êì. Ìàêñèìóì åãî îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ (îòíîøåíèå ñìåñè îçîíà è âîçäóõà) ïðèõîäèòñÿ íà âûñîòû îêîëî 35 êì. Îçîí îòíîñèòñÿ ê ìàëûì ãàçîâûì ñîñòàâëÿþùèì àòìîñôåðû. Äàæå íà âûñîòàõ ìàêñèìàëüíîãî îòíîñèòåëüíîãî ñîäåðæàíèÿ íà êàæäûé ìèëëèîí ìîëåêóë âîçäóõà ïðèõîäèòñÿ â ñðåäíåì ëèøü 6-7 ìîëåêóë îçîíà. Î "õðóïêîñòè" îçîííîãî ñëîÿ ñâèäåòåëüñòâóåò åãî íè÷òîæíàÿ ïðèâåäåííàÿ òîëùèíà: åñëè ñîáðàòü âåñü îçîí â ñëîé ñ äàâëåíèåì â îäíó àòìîñôåðó è ñ òåìïåðàòóðîé ïîâåðõíîñòè Çåìëè, òî òîëùèíà ýòîãî ñëîÿ ñîñòàâèò âñåãî îêîëî 3 ìì. Òåì íå ìåíåå ýòîò ãàç ïî÷òè ïîëíîñòüþ ïîãëîùàåò ãóáèòåëüíîå äëÿ æèçíè ÓÔ èçëó÷åíèå Ñîëíöà.
Íàðèñîâàííàÿ âûøå óïðîùåííàÿ êàðòèíà ôîðìèðîâàíèÿ îçîííîãî ñëîÿ ïåðåäàåò ëèøü ñàìûå îáùèå ÷åðòû. Ê ôóíäàìåíòàëüíûì ïðîöåññàì, îòâåòñòâåííûì çà ñåãîäíÿøíåå ñîñòîÿíèå è ýâîëþöèþ îçîíîñôåðû, îòíîñÿòñÿ õèìè÷åñêèå ïðîöåññû ñ ñóùåñòâåííî áîëåå øèðîêèì, ÷åì óïîìÿíóòî âûøå, òèïîì ðåàêöèé è ðåàãèðóþùèõ âåùåñòâ, ïðîöåññû èçëó÷åíèÿ è òåïëîâûå ýôôåêòû, äèíàìèêà àòìîñôåðû. Âàæíî òàêæå, ÷òî ýòè ïðîöåññû íå ÿâëÿþòñÿ íåçàâèñèìûìè è ïðè ëþáîì âîçìóùåíèè (íàïðèìåð, ïðè èçìåíåíèè ñîëíå÷íîãî ïîòîêà, èçâåðæåíèè âóëêàíîâ è äð.) ïðîÿâëÿþòñÿ îáðàòíûå ñâÿçè. Âîçíèêàåò âçàèìîäåéñòâèå ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ.
Íà ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîå ðàñïðåäåëåíèå îçîíà, òàê æå êàê è äðóãèõ ìàëûõ ãàçîâûõ ñîñòàâëÿþùèõ àòìîñôåðû, îêàçûâàåò âëèÿíèå òàêîé âàæíûé ôàêòîð, êàê èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû, îò êîòîðîé çàâèñÿò ñêîðîñòè ìíîãèõ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, âëèÿþùèõ íà îáðàçîâàíèå è ðàçðóøåíèå îçîíà. Âìåñòå ñ òåì èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè îçîíà â ðåçóëüòàòå òåõ èëè èíûõ âîçìóùåíèé ñàìî âëèÿåò íà êîëåáàíèÿ òåìïåðàòóðû, ïîñêîëüêó îçîí ïîãëîùàåò ÓÔ èçëó÷åíèå Ñîëíöà, ÿâëÿþùååñÿ èñòî÷íèêîì òåïëà â ñòðàòîñôåðå. Î÷åíü âàæíóþ ðîëü â ðàñïðåäåëåíèè îçîíà èãðàåò äèíàìèêà àòìîñôåðû, öèðêóëÿöèîííûå ïðîöåññû, ïåðåíîñ âîçäóøíûõ ìàññ, ïðèñóòñòâèå àýðîçîëÿ, ñåçîííûå èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ àòìîñôåðû è äð.
Íàèáîëåå ýôôåêòèâíî îáðàçîâàíèå îçîíà èäåò íà ìàëûõ øèðîòàõ, âáëèçè ýêâàòîðà, ãäå ïîòîê ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ ìàêñèìàëåí. Îäíàêî çà âðåìÿ æèçíè, îò ìîìåíòà ðîæäåíèÿ äî ìîìåíòà ðàçðóøåíèÿ, ìîëåêóëà îçîíà ìîæåò áûòü ïåðåíåñåíà â ñîâåðøåííî äðóãóþ îáëàñòü àòìîñôåðû. Ïîýòîìó ñëåäóåò ðàçëè÷àòü óñðåäíåííûå ãëîáàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îçîííîãî ñëîÿ îò ëîêàëüíûõ, ïðèñóùèõ ñòðàòîñôåðå íàä äàííûì ãåîãðàôè÷åñêèì ðåãèîíîì. Ðàñïðåäåëåíèå îçîíà î÷åíü äàëåêî îò ðàâíîìåðíîãî.
Äî ñàìîãî ïîñëåäíåãî âðåìåíè æèçíåäåÿòåëüíîñòü ÷åëîâåêà ïðàêòè÷åñêè íå ñêàçûâàëàñü íà îçîííîì ñëîå. Åãî ôîðìèðîâàíèå îïðåäåëÿëîñü èñêëþ÷èòåëüíî åñòåñòâåííûìè ïðè÷èíàìè, ðàññìîòðåííûìè âûøå. Îäíàêî çà ïîñëåäíèå 50 ëåò ñèòóàöèÿ èçìåíèëàñü êàðäèíàëüíî. Ðàçâèòèå ïðîìûøëåííîñòè, òðàíñïîðòà, âêëþ÷àÿ ñòðàòîñôåðíóþ àâèàöèþ, ðàçâèòèå ðàêåòíî-êîñìè÷åñêîé òåõíèêè ïðèâåëî ê âñå áîëåå âîçðàñòàþùåìó çàãðÿçíåíèþ àòìîñôåðû. Øèðîêîå ïðîèçâîäñòâî è ïðèìåíåíèå â áûòó è ðàçëè÷íûõ îòðàñëÿõ ïðîìûøëåííîñòè òàêîãî êëàññà îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, êàê õëîðôòîðóãëåðîäû (íèæå èõ áóäåì íàçûâàòü ÕÔÓ, íå óòî÷íÿÿ êîíêðåòíóþ ñòðóêòóðó), ïðèâåëè ê ïîâûøåííûì êîíöåíòðàöèÿì ýòèõ âåùåñòâ â àòìîñôåðå. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ôðåîíû, èñïîëüçóåìûå â õîëîäèëüíèêàõ, êîíäèöèîíåðàõ è äð.
ÕÔÓ - ïðîäóêò öèâèëèçàöèè. Îíè âûñîêîñòàáèëüíû, õèìè÷åñêè èíåðòíû, íåòîêñè÷íû, íåñïîñîáíû ãîðåòü, íå ðàñòâîðÿþòñÿ â âîäå è ïîýòîìó íå âûìûâàþòñÿ èç àòìîñôåðû äîæäÿìè.  íèæíèõ ñëîÿõ àòìîñôåðû ýòè ñîåäèíåíèÿ ìîãóò íàõîäèòüñÿ, íå ðàçðóøàÿñü, äåñÿòêè è ñîòíè ëåò. Ïðîèñõîäèò íàêîïëåíèå ÕÔÓ â òðîïîñôåðå. Îñíîâíûì åñòåñòâåííûì ïðîöåññîì èõ óíè÷òîæåíèÿ ÿâëÿåòñÿ èõ ðàçðóøåíèå êàê ðàç òåì ÓÔ èçëó÷åíèåì, êîòîðîå ïåðåõâàòûâàåòñÿ îçîííûì ñëîåì. Ýòîò ïðîöåññ (ôîòîäèññîöèàöèÿ) íà÷èíàåòñÿ ïî ìåðå òîãî, êàê ÕÔÓ ïîïàäàþò â âåðõíèå ñëîè àòìîñôåðû ïðè ïåðåíîñå èõ âîçäóøíûìè ïîòîêàìè òóäà, ãäå ðîëü îçîííîé ýêðàíèðîâêè îñëàáåâàåò. Ïðè ðàçðóøåíèè ÕÔÓ îáðàçóþòñÿ ñâîáîäíûå àòîìû õëîðà, êîòîðûå, â ñâîþ î÷åðåäü, ðàçðóøàþò îçîí â îäíîì èç óïîìÿíóòûõ âûøå êàòàëèòè÷åñêèõ öèêëîâ:
Cl+O3—>ClO+O2.
Ïðîèñõîäèò ãóáèòåëüíàÿ äëÿ îçîíà öåïü ðåàêöèé:
ClO+O—>Cl+O2, Cl+O3—>ClO+O2 è ò.ä.
 ðåçóëüòàòå îáðàçîâàíèå â ñòðàòîñôåðå îäíîãî ñâîáîäíîãî àòîìà õëîðà ïðèâîäèò ê óíè÷òîæåíèþ ïðèìåðíî 100000 ìîëåêóë îçîíà. Àíàëîãè÷íûå ðåàêöèè ïðîèñõîäÿò ìåæäó îçîíîì è áðîìîì, êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè ôîòîäèññîöèàöèè ñëîæíûõ áðîìñîäåðæàùèõ ìîëåêóë.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñîçäàíà äîâîëüíî ïîëíàÿ ôîòîõèìè÷åñêàÿ òåîðèÿ îçîíà. Åùå â 1930 ã. Ñ.×åïìåíîì áûëà ïðåäëîæåíà ïðîñòàÿ òåîðèÿ îçîíà â ÷èñòî êèñëîðîäíîé àòìîñôåðå. Ïîçäíåå îíà áûëà äîïîëíåíà ó÷åòîì ãàçîôàçíûõ êàòàëèòè÷åñêèõ ðåàêöèé ñ ó÷àñòèåì âîäîðîäà, àçîòà, õëîðà, áðîìà. Èññëåäîâàëàñü ðîëü óãëåâîäîðîäîâ, àýðîçîëÿ, ðåàêöèé, ïðîòåêàþùèõ â àòìîñôåðå â ïðèñóòñòâèè êðèñòàëëèêîâ ëüäà è ò.ä.  ïîñëåäíèå ãîäû îñîáîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ãàëîãåíóãëåâîäîðîäàì, ñîåäèíåíèÿì òèïà ÕÔÓ. Ïî ðàçëè÷íûì îöåíêàì, çà âåñü ïåðèîä ïðîèçâîäñòâà è èñïîëüçîâàíèÿ ñîåäèíåíèé ÕÔÓ, èõ ïîëíûé âûáðîñ â àòìîñôåðó ñîñòàâèë äåñÿòêè ìèëëèîíîâ òîíí. Ïî ðàçëè÷íûì òåîðåòè÷åñêèì ìîäåëÿì, ýòîãî êîëè÷åñòâà äîñòàòî÷íî äëÿ òîãî, ÷òîáû âûçâàòü â îçîííîì ñëîå âïîëíå îùóòèìûå íåãàòèâíûå èçìåíåíèÿ àíòðîïîãåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ. Îíè äåéñòâèòåëüíî íà÷àëè ïðîÿâëÿòüñÿ. Âîçíèêøàÿ ïðîáëåìà ñîõðàíåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ îäíîé èç íàèáîëåå çíà÷èìûõ è ãëîáàëüíûõ.
Êàê ïîêàçûâàþò ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ, îáåäíåíèå îçîííîãî ñëîÿ è ñâÿçàííîå ñ ýòèì óâåëè÷åíèå äîçû âðåäíîãî ÓÔ-Á èçëó÷åíèÿ ìîãóò ïðèâåñòè ê ñåðüåçíîìó îñëàáëåíèþ èìóííîé ñèñòåìû ÷åëîâåêà, ìîãóò âûçâàòü ðàê êîæè, çàáîëåâàíèå ãëàç, íåæåëàòåëüíûå ãåíåòè÷åñêè ïðîÿâëåíèÿ.
ÎÇÎÍÍÛÅ "ÄÛÐÛ"
Î çíà÷èòåëüíîì óìåíüøåíèè ïîëíîãî ñîäåðæàíèÿ îçîíà íàä Àíòàðêòèäîé â âåñåííèé ïåðèîä áûëî ñîîáùåíî Ôàðìàíîì ñ ñîòðóäíèêàìè â 1985 ã.
Ðåãóëÿðíûå èññëåäîâàíèÿ â Àíòàðêòèäå ñâèäåòåëüñòâóþò î ðàçâèòèè àíîìàëüíîãî âåñåííåãî èñòîùåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ. Âåñåííÿÿ îçîííàÿ "äûðà" äîñòèãëà òàêèõ ðàçìåðîâ, ÷òî îíà ïîêðûâàåò ïî÷òè âåñü êîíòèíåíò. Ïðè ýòîì â òå÷åíèå ïðèìåðíî äâóõ ìåñÿöåâ îçîí íà âûñîòàõ ìåæäó 10 è 20 êì ïî÷òè ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò.
Òùàòåëüíûå èçìåðåíèÿ, âûïîëíåííûå ñ áîðòà ñàìîëåòîâ, ñïóòíèêîâ, ìíîãî÷èñëåííûå íàçåìíûå èññëåäîâàíèÿ óáåäèòåëüíî ïîêàçàëè, ÷òî ýôôåêò ðàçðóøåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ îáúÿñíÿåòñÿ âëèÿíèåì õèìèè õëîðà àíòðîïîãåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, îñîáåííîñòÿìè äèíàìèêè ñòðàòîñôåðû, îáðàçîâàíèåì óñòîé÷èâîãî ïîëÿðíîãî âèõðÿ â àíòàðêòè÷åñêîé ñòðàòîñôåðå, ïðîöåññàìè â ïîëÿðíûõ ñòðàòîñôåðíûõ îáëàêàõ, âîçíèêíîâåíèþ êîòîðûõ ñïîñîáñòâóþò íèçêèå òåìïåðàòóðû (äî -80îÑ) ñòðàòîñôåðû.  êà÷åñòâå èëëþñòðàöèè íà ðèñ.1 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ñòðàòîñôåðíûõ èçìåðåíèé ñîäåðæàíèÿ îêèñè õëîðà è îçîíà â Þæíîì ïîëóøàðèè ñ áîðòà ñàìîëåòà âî âðåìÿ ñèëüíîãî âåñåííåãî èñòîùåíèÿ îçîíà â ïîëÿðíîì âèõðå. Õîðîøî âèäíî, ÷òî èñòîùåíèå îçîíà ïðîèñõîäèò â îáëàñòè ñòðàòîñôåðû ñ âûñîêèì óðîâíåì îêèñè õëîðà. Ñòîëü æå î÷åâèäíà îáðàòíàÿ çàâèñèìîñòü ìåæäó ñîäåðæàíèåì îêèñè õëîðà è îçîíîì, çàðåãèñòðèðîâàííàÿ íàä Àíòàðêòèäîé ñ áîðòà ñïóòíèêà UARS âî âðåìÿ îáðàçîâàíèÿ îçîííîé "äûðû".
Ñîåäèíåíèÿ ÕÔÓ âûáðàñûâàþòñÿ â àòìîñôåðó â îñíîâíîì â Ñåâåðíîì ïîëóøàðèè, ãäå ñêîíöåíòðèðîâàíà ïîäàâëÿþùàÿ ÷àñòü ìèðîâîé èíäóñòðèè. Âîçäóøíûå ïîòîêè ðàçíîñÿò ýòè ñîåäèíåíèÿ â ñàìûå îòäàëåííûå îáëàñòè, âêëþ÷àÿ àòìîñôåðó ïîëÿðíûõ îáëàñòåé Þæíîãî è Ñåâåðíîãî ïîëóøàðèé. Çèìîé íàä Àíòàðêòèäîé ôîðìèðóåòñÿ ãðîìàäíûé ñòðàòîñôåðíûé âèõðü, â êîòîðîì íàêàïëèâàþòñÿ ðàçðóøèòåëè îçîíà è êîòîðûé èçîëèðóåò íà íåñêîëüêî ìåñÿöåâ îáëàñòü ñòðàòîñôåðû íàä ýòèì ìàòåðèêîì îò îñòàëüíîé åå ÷àñòè. Î÷åíü íèçêèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäÿò ê îáðàçîâàíèþ ïîëÿðíûõ ñòðàòîñôåðíûõ îáëàêîâ. Âåñíîé ïðè âîçäåéñòâèè ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ ïðîèñõîäèò âûäåëåíèå õëîðà è óíè÷òîæåíèå îçîíà. Òàêîãî æå òèïà ïîëÿðíûé ñòðàòîñôåðíûé âèõðü ôîðìèðóåòñÿ çèìîé è íàä Àðêòèêîé. Îäíàêî âàæíîå îòëè÷èå ñîñòîèò â òîì, ÷òî àðêòè÷åñêèé ïîëÿðíûé âèõðü ìåíåå óñòîé÷èâ, è âîçäóõ â ñòðàòîñôåðå íàä Àðêòèêîé îõëàæäàåòñÿ â ìåíüøåé ñòåïåíè, ÷åì íàä Àíòàðêòèäîé. Ïîýòîìó ýôôåêò âåñåííåé "äûðû" íàä ñåâåðíîé ïîëÿðíîé îáëàñòüþ ïðîÿâëÿåòñÿ íå òàê ÿâñòâåííî. Îäíàêî â îñîáåííî õîëîäíûå çèìû ìîæíî îæèäàòü àíîìàëèé, ðàñïðîñòðàíÿþùèõñÿ íà îãðîìíûå ïðîñòðàíñòâà íàä Àçèåé, Åâðîïîé è Êàíàäîé. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü îòñóòñòâèå äîñòàòî÷íî ïîëíûõ è ñèñòåìàòè÷åñêèõ íàáëþäåíèé, êàñàþùèõñÿ ýòèõ âîçìîæíûõ àíîìàëèé.
ÃËÎÁÀËÜÍÎÅ ÈÑÒÎÙÅÍÈÅ ÎÇÎÍÀ
Âñÿ ñîâîêóïíîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî èìååò ìåñòî ãëîáàëüíîå èñòîùåíèå îçîííîãî ñëîÿ. Îíî èìååò îïðåäåëåííî àíòðîïîãåííîå ïðîèñõîæäåíèå. Ïîñëåäíåå óòâåðæäåíèå òðåáóåò çíàíèÿ âðåìåííûõ âàðèàöèé îçîííîãî ñëîÿ, êîòîðûå ìîãëè áû áûòü âûçâàíû åñòåñòâåííûìè ïðè÷èíàìè, â ïåðâóþ î÷åðåäü èçìåíåíèÿìè âî âðåìåíè ñîëíå÷íîãî ïîòîêà. Íàäåæíûå èçìåðåíèÿ ýòîé âåëè÷èíû ïîÿâèëèñü ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî. Èçìåíåíèÿ èíòåãðàëüíîãî ïîòîêà (ïî âñåì äëèíàì âîëí) íåâåëèêè. Îíè ñîñòàâëÿþò äåñÿòûå äîëè ïðîöåíòà. Õîðîøî ïðîñëåæèâàåòñÿ çàâèñèìîñòü îò èçâåñòíûõ 11-ëåòíèõ öèêëîâ àêòèâíîñòè Ñîëíöà. Òàê, çà ïåðèîä óìåíüøåíèÿ ñîëíå÷íîé àêòèâíîñòè 1978-1985 ãã. ïîòîê óáûë ïðèìåðíî íà 0,1%. Íî èçëó÷åíèå â ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà, ñóùåñòâåííîå äëÿ íàðàáîòêè îçîíà, ìåíÿåòñÿ ãîðàçäî ñèëüíåå ïî ñðàâíåíèþ ñ èçìåíåíèåì ïîëíîãî ïîòîêà. Ïîñëåäíèé îïðåäåëÿåòñÿ â îñíîâíîì âèäèìûì è èíôðàêðàñíûì ñïåêòðîì. Çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ àêòèâíîñòè Ñîëíöà ìîæíî îæèäàòü óìåíüøåíèÿ è ïîâûøåíèÿ ãëîáàëüíîãî ñîäåðæàíèÿ îçîíà â ñòðàòîñôåðå ñ öèêëè÷íîñòüþ ïðèìåðíî 11 ëåò è ìàñøòàáà ïîðÿäêà 1%. Ñïóòíèêîâûå èçìåðåíèÿ çà ïåðèîä 1978-1985 ãã. îáíàðóæèâàþò îæèäàåìîå ïîíèæåíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà. Îäíàêî âîçðàñòàíèå ñîëíå÷íîé àêòèâíîñòè â ïîñëåäóþùèå ãîäû è âîçâðàùåíèå ê óðîâíþ 1978 ã. íå ñîïðîâîæäàëîñü ïîëíûì âîññòàíîâëåíèåì îçîííîãî ñëîÿ. Ýòîò ôàêò õîðîøî óêëàäûâàåòñÿ â îáùóþ êàðòèíó ãëîáàëüíîãî èñòîùåíèÿ, î êîòîðîé áûëî ñêàçàíî â íà÷àëå ýòîãî ðàçäåëà.
Ïîñòàâëåííîå ïåðåä ôàêòîì ñåðüåçíîé óãðîçû äëÿ æèçíè íà Çåìëå ìèðîâîå ñîîáùåñòâî îêàçàëîñü âûíóæäåííûì ïðèíÿòü çàùèòíûå ìåðû.  1987 ã. áûë ïðèíÿò òàê íàçûâàåìûé Ìîíðåàëüñêèé ïðîòîêîë, ïî êîòîðîìó ñòðàíû-ó÷àñòíèêè îáÿçàëèñü ñîêðàòèòü ê êîíöó âåêà ïðîèçâîäñòâî è èñïîëüçîâàíèå ñîåäèíåíèé ÕÔÓ.  ïîñëåäóþùèå ãîäû ïîëîæåíèå óñëîæíèëîñü. Íàáëþäàåìîå èñòîùåíèå îçîííîãî ñëîÿ îêàçàëîñü áîëåå áûñòðûì, ÷åì ýòî ïðåäñòàâëÿëîñü. Ïîýòîìó ñâûøå ñîòíè ñòðàí, âêëþ÷àÿ âñå íàèáîëåå èíäóñòðèàëüíî ðàçâèòûå, ïðèíÿëè äîïîëíèòåëüíûå îáÿçàòåëüñòâà ïî ïðåêðàùåíèþ ïðîèçâîäñòâà íàèáîëåå îïàñíûõ ñîåäèíåíèé. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî äàæå åñëè âñå ýòè ðåøåíèÿ áóäóò âûïîëíåíû, èç-çà óæå èìåþùåãîñÿ â àòìîñôåðå áîëüøîãî çàïàñà ñîåäèíåíèé ÕÔÓ è î÷åíü ìàëîé ñêîðîñòè èõ ðàçðóøåíèÿ íåãàòèâíûå ïîñëåäñòâèÿ áóäóò ïðîÿâëÿòüñÿ â òå÷åíèå äåñÿòêîâ ëåò.
Âïîëíå âîçìîæíî ñóùåñòâîâàíèå è èíûõ, ïîêà ÷òî íåèçâåñòíûõ ìåõàíèçìîâ, ïðèâîäÿùèõ ê íàáëþäàåìûì èçìåíåíèÿì â îçîííîì ñëîå àòìîñôåðû, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíîé àêòèâíîé ñèñòåìîé, õàðàêòåðèçóåìîé íåëèíåéíûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè. Ïîýòîìó íåîáõîäèìî ðàçâèòèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ðàçëè÷íûõ ïðîöåññîâ â îçîíîñôåðå è âûÿâëåíèå èõ âçàèìîñâÿçåé. Âàæíî çíàòü êîíêðåòíûå õàðàêòåðèñòèêè îòêëèêîâ îçîíîñôåðû íà ïðîèñõîäÿùèå âîçäåéñòâèÿ íàä êàæäûì ðåãèîíîì, îñîáåííî òàì, ãäå ðàñïîëîæåíû êðóïíûå ãîðîäà, èìååòñÿ âûñîêàÿ ïëîòíîñòü íàñåëåíèÿ.
Êàê óêàçûâàëîñü âûøå, èçìåíåíèÿ â îçîíîñôåðå ïðè äåéñòâèè ðàçëè÷íûõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñëîæíóþ ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííóþ êàðòèíó. Íåîáõîäèìû ðåãóëÿðíûå íàáëþäåíèÿ àòìîñôåðíîãî îçîíà, èññëåäîâàíèå âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ åãî ñîäåðæàíèÿ íà ðàçëè÷íûõ âûñîòàõ â ñòðàòîñôåðå è ìåçîñôåðå. Ïîìèìî ãëîáàëüíûõ èçìåðåíèé îçîíà ñî ñïóòíèêîâ íåîáõîäèìû íàáëþäåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ ñ ïîìîùüþ íàçåìíûõ îáñåðâàòîðèé, îáåñïå÷èâàþùèõ ñëåæåíèå çà åãî ñîñòîÿíèåì. Ýòîò êîíòðîëü îñîáåííî âàæíî îñóùåñòâëÿòü íàä ãóñòîíàñåëåííûìè ðåãèîíàìè Ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ, íàä êðóïíûìè ãîðîäàìè.
Îñíîâíàÿ èíôîðìàöèÿ î âåðòèêàëüíîì ðàñïðåäåëåíèè îçîíà ïîñòóïàåò ñ øàðîâ-îçîíîçîíäîâ, âûñîòà ïîëåòà êîòîðûõ ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî äî 30 êì, ñ áîðòà ðàêåò, ñàìîëåòîâ è èñêóññòâåííûõ ñïóòíèêîâ Çåìëè. Èñïîëüçóþòñÿ òðàäèöèîííûå íàçåìíûå îïòè÷åñêèå ìåòîäû, à òàêæå ìåòîäû ëàçåðíîãî çîíäèðîâàíèÿ. Ê ñîæàëåíèþ, ÿâíî íåäîñòàòî÷íî ðåãóëÿðíûõ èçìåðåíèé âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ îçîíà ýòèìè ìåòîäàìè íàä íàøåé ñòðàíîé, íàä åå ãîðîäàìè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ íà îðáèòàëüíîé êîñìè÷åñêîé ñòàíöèè "Ìèð" â ñîñòàâå ìîäóëÿ "Ïðèðîäà" óñòàíîâëåí ðàçðàáîòàííûé â ÔÈÀÍ èíôðàêðàñíûé ñïåêòðîðàäèîìåòð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ïëàíèðóþòñÿ ýêñïåðèìåíòû ïî ýêîëîãè÷åñêîìó ìîíèòîðèíãó àòìîñôåðû, ïî èçìåðåíèþ îçîíà è ðÿäà äðóãèõ ìàëûõ ãàçîâûõ ñîñòàâëÿþùèõ àòìîñôåðû.
ÎÇÎÍÎÌÅÒÐÛ ÔÈÇÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÈÍÑÒÈÒÓÒÀ ÄËß ÌÎÍÈÒÎÐÈÍÃÀ ÎÇÎÍÍÎÃÎ ÑËÎß
Ñîçäàííûå â ÔÈÀÍ îçîíîìåòðè÷åñêèå êîìïëåêñû ðåãèñòðèðóþò ñïåêòð òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ îçîíà â äèàïàçîíå ìèëëèìåòðîâûõ ðàäèîâîëí (ÌÌ) è îáåñïå÷èâàþò íåïðåðûâíûå êðóãëîñóòî÷íûå íàáëþäåíèÿ âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ êîíöåíòðàöèè îçîíà â òðóäíîäîñòóïíûõ ñëîÿõ ñòðàòîñôåðû è ìåçîñôåðû íà âûñîòàõ ïðèìåðíî îò 15-20 äî 80 êì ïðè ðàçëè÷íûõ ïîãîäíûõ óñëîâèÿõ, â òîì ÷èñëå â îòñóòñòâèå îïòè÷åñêîé âèäèìîñòè ïðè ñïëîøíîé îáëà÷íîñòè. Ýòîò íàçåìíûé ìåòîä ìîíèòîðèíãà îçîííîãî ñëîÿ ÿâëÿåòñÿ àáñîëþòíî ýêîëîãè÷åñêè ÷èñòûì, íå ñâÿçàí ñ âîçäåéñòâèåì íà îçîííûé ñëîé è ñ çàãðÿçíåíèåì àòìîñôåðû, êàê ýòî ïðîèñõîäèò ïðè èçìåðåíèÿõ îçîíà ñ áîðòà ðàêåò èëè ñàìîëåòîâ, è ïî ñðàâíåíèþ ñ áîðòîâûìè ìåòîäàìè íå òðåáóåò áîëüøèõ ìàòåðèàëüíûõ çàòðàò íà åãî ïðîâåäåíèå. Îòëè÷èòåëüíûå îñîáåííîñòè äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ îçîíîñôåðû íà ðàäèîâîëíàõ äåëàþò ýòîò ìåòîä èñêëþ÷èòåëüíî ýôôåêòèâíûì ñðåäñòâîì íàçåìíîãî ìîíèòîðèíãà îçîííîãî ñëîÿ, îñîáåííî â óñëîâèÿõ êðóïíûõ ãîðîäîâ.
Èäåÿ ìåòîäà ñîñòîèò â ñëåäóþùåì. Ðåãèñòðèðóåòñÿ òåïëîâîå ðàäèîèçëó÷åíèå ìîëåêóë îçîíà íà ÷àñòîòàõ îäíîé èç ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé âðàùàòåëüíîãî ñïåêòðà ñ öåíòðîì íà ÷àñòîòå 142,2 ÃÃö (äëèíà âîëíû îêîëî 2 ìì), ðàñïîëîæåííîé â îêíå ïðîçðà÷íîñòè àòìîñôåðû.  èçëó÷åíèå äàþò âêëàä ñëîè ñòðàòîñôåðû íà ðàçíûõ âûñîòàõ ñ ðàçëè÷íîé ïëîòíîñòüþ è ðàçëè÷íîé êîíöåíòðàöèåé ìîëåêóë îçîíà.  ìèëëèìåòðîâîì ñïåêòðå øèðèíà ëèíèé îïðåäåëÿåòñÿ ñòîëêíîâåíèÿìè ìîëåêóë, òî åñòü ïðîïîðöèîíàëüíî ïëîòíîñòè. Ïîýòîìó ðåçóëüòèðóþùèé êîíòóð ñïåêòðàëüíîé ëèíèè íåñåò èíôîðìàöèþ î âåðòèêàëüíîì ðàñïðåäåëåíèè ìîëåêóë îçîíà. Äëÿ ðåãèñòðàöèè ýòîé ëèíèè (ïðèìåð èçìåðåííîãî ñïåêòðà îçîíà íà ðèñ.2) íåîáõîäèìà ïðèåìíàÿ àïïàðàòóðà âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè è âûñîêîãî ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ, ÷òî ðåàëèçîâàíî â îçîíîìåòðå ÔÈÀÍ. Íà ðèñ.3 ïðåäñòàâëåí ïðèìåð âîññòàíîâëåííîãî ïðîôèëÿ îçîíà, ñîîòâåòñòâóþùåãî ñïåêòðàëüíîé ëèíèè íà ðèñ.2. Äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ îçîíà èç èçìåðåííîãî ñïåêòðà (îáðàòíàÿ çàäà÷à) ïðèìåíÿþòñÿ èçâåñòíûå ìàòåìàòè÷åñêèå ìåòîäû. Ïîãðåøíîñòè ïðè âîññòàíîâëåíèè îòäåëüíîãî ïðîôèëÿ îçîíà íå ïðåâûøàþò 10%.
ÎÇÎÍÍÛÉ ÑËÎÉ ÍÀÄ ÌÎÑÊÂÎÉ
Ôîòîõèìè÷åñêàÿ òåîðèÿ ôîðìèðîâàíèÿ îçîííîãî ñëîÿ, ñîçäàâàåìûå ÷èñëåííûå ìîäåëè, îñíîâàííûå íà âñåé ñîâîêóïíîñòè ñîâðåìåííûõ ïðåäñòàâëåíèé î õèìèè è äèíàìèêå àòìîñôåðû, íàêàïëèâàåìûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîçâîëÿþò ñîñòàâèòü âñå áîëåå íàäåæíóþ êàðòèíó ãëîáàëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ñòðàòîñôåðíîãî îçîííîãî ñëîÿ è åãî ýâîëþöèè â áëèæàéøåì áóäóùåì. Ê ñîæàëåíèþ, ñïåöèôèêà âûñîòíî-âðåìåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îçîíà íàä êîíêðåòíûìè ðåãèîíàìè óìåðåííûõ øèðîò Ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ, â òîì ÷èñëå íàä Ìîñêâîé è Ìîñêîâñêîé îáëàñòüþ, èçó÷åíà õóæå.
Ïðîâîäèìûå â ÔÈÀÍ â òå÷åíèå ïîñëåäíèõ ëåò ñèñòåìàòè÷åñêèå íàáëþäåíèÿ ïîçâîëÿþò âûÿâèòü ðÿä õàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé âëèÿíèÿ äèíàìèêè è õèìèè àòìîñôåðû íà èçìåí÷èâîñòü îçîííîãî ñëîÿ íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì. Ýòè ðåçóëüòàòû ïðîàíàëèçèðîâàíû è äëÿ óäîáñòâà èçëîæåíèÿ ñîïîñòàâëåíû ñ èçâåñòíîé ìîäåëüþ îçîíîñôåðû, ïîñòðîåííîé Ã.Êèòèíãîì (ñðåäíåìåñÿ÷íûå âåðòèêàëüíûå ðàñïðåäåëåíèÿ îçîíà äëÿ äàííîãî øèðîòíîãî ïîÿñà), è ñ äàííûìè àýðîëîãè÷åñêîãî çîíäèðîâàíèÿ, ëþáåçíî ïðåäîñòàâëåííûìè Öåíòðàëüíîé àýðîëîãè÷åñêîé îáñåðâàòîðèåé è Ãèäðîìåòöåíòðîì Ðîñêîìãèäðîìåòà. Îêàçàëîñü, ÷òî âåðòèêàëüíûé ïðîôèëü ñîäåðæàíèÿ îçîíà íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì âåñüìà ÷óâñòâèòåëåí ê ïðîèñõîäÿùèì â ñòðàòîñôåðå ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ïðîöåññàì.  çàâèñèìîñòè îò îñîáåííîñòåé ýòèõ ïðîöåññîâ ïðîôèëü îçîíà â îòäåëüíûå ïåðèîäû ìîæåò èìåòü óñòîé÷èâûå ñîñòîÿíèÿ ñ ïîâûøåííûìè, ïîíèæåííûìè èëè áëèçêèìè ê ñðåäíèì çíà÷åíèÿìè ñîäåðæàíèÿ îçîíà, à â äðóãèå ïåðèîäû ïðîÿâëÿåò çíà÷èòåëüíóþ èçìåí÷èâîñòü ïîä èõ âîçäåéñòâèåì.
Ïðîèëëþñòðèðóåì ýòî ïðèìåðàìè. Íà÷íåì ñî ñëó÷àÿ ñïîêîéíîãî, èëè, êàê íàçûâàþò åãî ìåòåîðîëîãè, ìàëîâîçìóùåííîãî ñîñòîÿíèÿ ñòðàòîñôåðû. Íà ðèñ.4 ïðåäñòàâëåíû ïðèìåðû èçìåðåííûõ íà ÌÌ âîëíàõ â ÔÈÀÍ âåðòèêàëüíûõ ïðîôèëåé ñîäåðæàíèÿ îçîíà â ñïîêîéíûõ óñëîâèÿõ â ñòðàòîñôåðå. Ïðè ýòîì âåðòèêàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå îçîíà îêàçûâàåòñÿ áëèçêèì ê ñðåäíåìó çíà÷åíèþ è íå èñïûòûâàåò çàìåòíûõ èçìåíåíèé ñ òå÷åíèåì âðåìåíè (ìû îãðàíè÷èìñÿ èëëþñòðàöèåé âàðèàöèé àòìîñôåðíîãî îçîíà, èçìåðåííîãî â äíåâíîå âðåìÿ íà âûñîòàõ íèæå 60-65 êì, ãäå ñîñðåäîòî÷åí îñíîâíîé ñëîé îçîíà). Òàêîå ñîñòîÿíèå îçîíîñôåðû äîâîëüíî ÷àñòî íàáëþäàåòñÿ â òåïëîå ïîëóãîäèå, à òàêæå è â çèìíèé ïåðèîä, êîãäà öåíòð ïîëÿðíîãî ñòðàòîñôåðíîãî âèõðÿ ðàñïîëàãàåòñÿ íàä ðàéîíîì Ñåâåðíîãî ïîëþñà è ñòðàòîñôåðà íàä ïóíêòîì íàáëþäåíèÿ íàõîäèòñÿ â ñôåðå äåéñòâèÿ ýòîãî âèõðÿ.
Âìåñòå ñ òåì â ðÿäå ñëó÷àåâ íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì íàáëþäàåòñÿ óñòîé÷èâîå èñòîùåííîå ñîñòîÿíèå îçîíîñôåðû.  êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ.5 ïðåäñòàâëåíû ïðîôèëè âåðòèêàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îçîíà íàä Ìîñêâîé, çàðåãèñòðèðîâàííûå 26 ÿíâàðÿ è 14 ôåâðàëÿ 1996 ãîäà. Ïîäîáíîå ÿâëåíèå íàáëþäàëîñü è ðàíüøå, íàïðèìåð, â ÿíâàðå 1989 ãîäà. Ïðèìåðû âåðòèêàëüíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ñîäåðæàíèÿ îçîíà, çàðåãèñòðèðîâàííûå â ÔÈÀÍ â ÿíâàðå 1989 ã., ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ.6à (êðèâûå 1,2,3). Òàêîå èñòîùåííîå ñîñòîÿíèå îçîííîãî ñëîÿ íàáëþäàåòñÿ â ñëó÷àÿõ, êîãäà ïîëÿðíûé âèõðü, â ñôåðå äåéñòâèÿ êîòîðîãî íàõîäèòñÿ ñòðàòîñôåðà íàä Ìîñêâîé, îêàçûâàåòñÿ óñòîé÷èâûì è äîëãîæèâóùèì, â íåì ñèëüíî ïàäàåò äàâëåíèå (ãëóáîêèé öèðêóìïîëÿðíûé öèêëîí ñ íèçêèì çíà÷åíèåì ãåîïîòåíöèàëà) è âîçíèêàþò î÷åíü íèçêèå òåìïåðàòóðû (äî -80îÑ è íèæå).  ýòîì ñëó÷àå ïðîèñõîäÿùèå â âèõðå àòìîñôåðíûå ïðîöåññû (âîçìîæíî îáðàçîâàíèå ïîëÿðíûõ ñòðàòîñôåðíûõ îáëàêîâ, èíòåíñèâíîå îñâîáîæäåíèå àêòèâíîãî õëîðà è äð.) ïðèâîäÿò ê ýôôåêòó èñòîùåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ. Âîçâðàùàÿñü ê çèìå 1989 ã., íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî óñòîé÷èâîå óìåíüøåíèå îçîíà â ÿíâàðå ñîâïàëî ñ ñèëüíûì ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû â ñòðàòîñôåðå. Íàïðèìåð, òåìïåðàòóðà âîçäóõà íà óðîâíå 10 ìáàð (âûñîòà îêîëî 30 êì) íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì îïóñêàëàñü íèæå -75îÑ â íà÷àëå ÿíâàðÿ è íèæå -80îÑ â êîíöå ÿíâàðÿ 1989 ã. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ýòî ÿâëåíèå óòîíüøåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì îõâàòûâàëî è ñîñåäíèå ðåãèîíû. Èçâåñòíî, ÷òî â ïîñëåäíèõ ÷èñëàõ ÿíâàðÿ 1989 ã. â îçîííîì ñëîå âîçíèêëà "ìèíè-äûðà" ñ öåíòðîì íàä Ñêàíäèíàâñêèì ïîëóîñòðîâîì.
Î÷åíü èíòåðåñíûå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû ïðè íàáëþäåíèÿõ îòêëèêîâ îçîííîãî ñëîÿ íà ñèëüíûå âîçìóùåíèÿ âî âðåìÿ òàê íàçûâàåìûõ âíåçàïíûõ ñòðàòîñôåðíûõ ïîòåïëåíèé - ÿâëåíèé, ïðè êîòîðûõ ïðîèñõîäèò ñèëüíûé ðàçîãðåâ ñëîåâ ñòðàòîñôåðû.
 ýòîò ïåðèîä â çàâèñèìîñòè îò ñòàäèè ðàçâèòèÿ ïîòåïëåíèÿ çàðåãèñòðèðîâàíû ðàçëè÷íûå ïî äëèòåëüíîñòè è àìïëèòóäå èçìåíåíèÿ îçîííîãî ñëîÿ. Êàê ïîêàçàëè èçìåðåíèÿ â ÔÈÀÍ, â ðåçóëüòàòå ðàçâèòèÿ ñòðàòîñôåðíîãî ïîòåïëåíèÿ íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì îáðàçóåòñÿ óñòîé÷èâûé îçîííûé ñëîé ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì îçîíà. Ïðè ýòîì ñîäåðæàíèå îçîíà õàðàêòåðèçóåòñÿ ìàëîé èçìåí÷èâîñòüþ îòî äíÿ êî äíþ. Íàïðèìåð, òàêàÿ ñèòóàöèÿ áûëà çàðåãèñòðèðîâàíà ÔÈÀÍ ïðè íàáëþäåíèÿõ ñ 10 ïî 16 ôåâðàëÿ 1987 ã. è ñ 6 ïî 8 ìàðòà 1989 ã. (ïðèìåð íà ðèñ.6á, êðèâàÿ 2). Ýòèì ïåðèîäàì íàáëþäåíèÿ ñîîòâåòñòâîâàëà ïîñëåäíÿÿ ñòàäèÿ ðàçâèòèÿ ñòðàòîñôåðíûõ ïîòåïëåíèé, êîãäà çàâåðøèëñÿ ïðîöåññ èíòåíñèâíîãî ìåæøèðîòíîãî îáìåíà âîçäóøíûõ ìàññ è ïîëå ãåîïîòåíöèàëà íàä Åâðîïîé íà óðîâíå 10 ìáàð õàðàêòåðèçîâàëîñü ìàëûì ãðàäèåíòîì. Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî èçìåíåíèÿ ñòðàòîñôåðíîãî îçîíà â ðåçóëüòàòå îïèñàííûõ ïðîöåññîâ îõâàòûâàþò îãðîìíûå ïðîñòðàíñòâà. Òàê, íàïðèìåð, îáíàðóæåííîå íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì â ïåðèîä ñ ñåðåäèíû ôåâðàëÿ ïî ìàðò 1989 ã. óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà îòìå÷àëîñü òàêæå íàä Ñêàíäèíàâñêèì ïîëóîñòðîâîì è Øïèöáåðãåíîì. Ïðè÷åì íàä Øâåöèåé ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå îçîíà â ñëîå 25-37 êì áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî ïðè íàáëþäåíèÿõ íà ÌÌ âîëíàõ â Êîñìè÷åñêîé îáñåðâàòîðèè Îíñàëà 6 ìàðòà 1989 ã.
Ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå îçîíà â ñëîå 27-37 êì íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî òàêæå âî âòîðîé ïîëîâèíå ôåâðàëÿ 1990 ã. (ïðèìåð íà ðèñ.6á, êðèâûå 1 è 4 ) ïðè ïðîâåäåíèè â ÔÈÀÍ íàáëþäåíèé ïî ìåæäóíàðîäíîé ïðîãðàììå DYANA. Â ýòî âðåìÿ çàâåðøàëîñü ñòðàòîñôåðíîå ïîòåïëåíèå, âîçäåéñòâèå êîòîðîãî íà îçîííûé ñëîé çàðåãèñòðèðîâàíî áûëî òàêæå íàä áîëüøîé òåððèòîðèåé - íå òîëüêî íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì, íî òàêæå è íàä Øâåöèåé.
Ñîâåðøåííî íåîæèäàííûì ýôôåêòîì ÿâèëîñü îáíàðóæåííûå íà ìèëëèìåòðîâûõ âîëíàõ ÿâëåíèÿ áûñòðûõ èçìåíåíèé ñîäåðæàíèÿ îçîíà, êîòîðûå áûëè çàðåãèñòðèðîâàíû â ÔÈÀÍ òàêæå âî âðåìÿ ñòðàòîñôåðíûõ ïîòåïëåíèé â ìàðòå 1988 ã. è â ôåâðàëå 1990 ã. Íàïðèìåð, ðåçêîå óâåëè÷åíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà ïðèìåðíî äî 2 ðàç â ñëîå 27-37 êì ïðîèçîøëî â ïåðâóþ ïîëîâèíó ñóòîê 6 ìàðòà 1988 ã., ïîñëå ÷åãî âî âòîðîé ïîëîâèíå ýòîãî æå äíÿ áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî áûñòðîå (çà 1 ÷àñ) óìåíüøåíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà ïðèìåðíî â 1,5 ðàçà. Êàê ïîêàçûâàþò èññëåäîâàíèÿ äèíàìèêè ñòðàòîñôåðû, â õîëîäíûå ïåðèîäû ãîäà ïðîèñõîäèò îáìåí âîçäóøíûìè ìàññàìè, îõâàòûâàþùèé âûñîêèå, ñðåäíèå è íèçêèå øèðîòû. Ïðè ýòîì â ñðåäíèõ øèðîòàõ â çàâèñèìîñòè îò òîé èëè èíîé àòìîñôåðíîé ñèòóàöèè ìîæåò îêàçàòüñÿ âîçäóõ èç ïîëÿðíîãî âèõðÿ ëèáî èç íèçêèõ øèðîò.
Êàê ïîêàçûâàþò íàøè íàáëþäåíèÿ, òàêàÿ ñèòóàöèÿ ìîãëà ñëîæèòüñÿ íàä Ìîñêâîé 4-8 ìàðòà 1988 ãîäà, êîãäà âî âðåìÿ ñòðàòîñôåðíîãî ïîòåïëåíèÿ íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì íàáëþäàëîñü îòíîñèòåëüíî áûñòðîå ÷åðåäîâàíèå áåäíîãî îçîíîì (âîçìîæíî, îáðàáîòàííîãî õèìèåé õëîðà) âîçäóõà ïîëÿðíîãî âèõðÿ è íà ýòîì ôîíå ðåçêî êîíòðàñòèðîâàë áîãàòûé îçîíîì âîçäóõ, ïîñòóïèâøèé èç áîëåå íèçêèõ øèðîò è îáíàðóæåííûé íàìè íàä ìîñêîâñêèì ðåãèîíîì 6 ìàðòà 1988 ã.
Áûñòðîïðîòåêàþùèå èçìåíåíèÿ â îçîííîì ñëîå îáíàðóæåíû òàêæå 18 ôåâðàëÿ 1990 ã. (ðèñ.6á, êðèâûå 3,4). Òàêèì îáðàçîì, ïðåäñòàâëåííàÿ êàðòèíà âåðòèêàëüíîãî è âðåìåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ îçîíà â ñòðàòîñôåðå ñâèäåòåëüñòâóåò îá èçìåí÷èâîñòè ýòîé ìàëîé ãàçîâîé ñîñòàâëÿþùåé ïîä âëèÿíèåì àòìîñôåðíûõ ïðîöåññîâ â õîëîäíîå ïîëóãîäèå, âî âðåìÿ ñòðàòîñôåðíûõ ïîòåïëåíèé. Ïðè ýòîì èçìåíåíèÿ â âåðòèêàëüíîì ïðîôèëå îçîíà âûøå 30 êì íåðåäêî ñîâïàäàëè ñ èçìåíåíèÿìè îáùåãî ñîäåðæàíèÿ îçîíà.
Âàæíîé îñîáåííîñòüþ äèñòàíöèîííîãî ðàäèîçîíäèðîâàíèÿ îçîííîãî ñëîÿ íà ÌÌ âîëíàõ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ýòîò ìåòîä ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü íåïðåðûâíóþ âî âðåìåíè ÿðêóþ êàðòèíó îòêëèêîâ îçîíîñôåðû íà ïðîèñõîäÿùèå àòìîñôåðíûå ïðîöåññû.  êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ.7 ïîêàçàíî âûñîòíî-âðåìåííîå ðàñïðåäåëåíèå ñîäåðæàíèÿ îçîíà íàä Ìîñêâîé â õîëîäíûé ïåðèîä 1996 ãîäà. Íà ýòîì ðèñóíêå îáðàùàåò íà ñåáÿ âíèìàíèå ÷åðåäîâàíèå îáëàñòåé, îáîçíà÷åííûõ òåïëûìè è õîëîäíûìè òîíàìè. Ýòè îáëàñòè èìåþò ÷åòêèå ãðàíèöû è õàðàêòåðèçóþò ðàçëè÷íûå ñîñòîÿíèÿ îçîííîãî ñëîÿ íàä Ìîñêâîé ñ íîðìàëüíûì èëè ïîíèæåííûì ñîäåðæàíèåì îçîíà (÷åðåäîâàíèå òåïëûõ è õîëîäíûõ òîíîâ íà ðèñ.7).
Êàê ñëåäóåò èç ðåçóëüòàòîâ íàáëþäåíèé (ðèñ.7 è 8), õàðàêòåðíîé îòëè÷èòåëüíîé îñîáåííîñòüþ ñîñòîÿíèÿ îçîíîñôåðû çèìîé 1996 ã. ÿâèëîñü óñòîé÷èâîå èñòîùåíèå îçîííîãî ñëîÿ â òå÷åíèå îòíîñèòåëüíî ïðîäîëæèòåëüíûõ ïåðèîäîâ. Äåéñòâèòåëüíî, ïðåäñòàâëåííîå íà ðèñ.7 ñîäåðæàíèå îçîíà íàä Ìîñêâîé íà âûñîòå 35 êì, ò.å. âáëèçè ìàêñèìóìà îòíîøåíèÿ ñìåñè, õàðàêòåðèçîâàëîñü ïîíèæåííûìè åãî çíà÷åíèÿìè â òå÷åíèå âñåãî ÿíâàðÿ è â îòäåëüíûå ïåðèîäû ôåâðàëÿ è ìàðòà. Ïðè÷åì ñîäåðæàíèå îçîíà íà âûñîòàõ 30-45 êì â ýòè ïåðèîäû óìåíüøàëîñü äî 40-45% ïî ñðàâíåíèþ ñî ñðåäíèìè çíà÷åíèÿìè (ðèñ.5, 7, 8). Ýòîò ýôôåêò òàêæå ñâÿçàí ñ âëèÿíèåì óñòîé÷èâîãî ïîëÿðíîãî âèõðÿ ñ î÷åíü íèçêèìè çíà÷åíèÿìè òåìïåðàòóðû â ñòðàòîñôåðå. Îäíàêî â íà÷àëå ôåâðàëÿ îáëàñòü âûñîêîãî äàâëåíèÿ (ñòðàòîñôåðíûé àíòèöèêëîí) ñ öåíòðîì íàä Ñðåäèçåìíûì ìîðåì ïåðåìåñòèëàñü â áîëåå âûñîêèå øèðîòû è îõâàòèëà ñòðàòîñôåðó íàä Ìîñêâîé. Áëàãîäàðÿ ýòîìó â ñòðàòîñôåðå íàä Ìîñêâîé âîçðîñëî äàâëåíèå (ãåîïîòåíöèàëüíàÿ âûñîòà óðîâíÿ 10 ìáàð âûðîñëà íà 2 êì ñ 28,9 äî 30,9 êì), ïîÿâèëèñü òåïëûå âîçäóøíûå ìàññû ñ ïîâûøåííûì ñîäåðæàíèåì îçîíà (ðèñ.7, 8).
Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ýòè èçìåíåíèÿ îçîíà îáíàðóæåíû ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåííî è â îáùåì ñîäåðæàíèè è â âåðòèêàëüíîì ðàñïðåäåëåíèè ñîäåðæàíèÿ îçîíà, íî íà âåðòèêàëüíîì ðàñïðåäåëåíèè íà âûñîòàõ 30-40 êì îíè ïðîÿâëÿþòñÿ áîëåå ñèëüíî.
Çàòåì àíòèöèêëîí ïåðåìåñòèëñÿ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè ê íèçêèì øèðîòàì. Åãî âëèÿíèå íà ïðîöåññû â ñòðàòîñôåðå íàä Ìîñêâîé óìåíüøèëîñü, ãåîïîòåíöèàëüíàÿ âûñîòà óðîâíÿ 10 ìáàð îïÿòü óìåíüøèëàñü è äîñòèãëà 29,6 êì. Îçîíîñôåðà íàä Ìîñêâîé îïÿòü âïëîòü äî 20 ôåâðàëÿ êîíòðîëèðîâàëàñü ïðîöåññàìè â ïîëÿðíîì âèõðå. Íàä Ìîñêâîé ñíîâà îêàçàëèñü âîçäóøíûå ìàññû ñ ïîíèæåííûì ñîäåðæàíèåì îçîíà (ðèñ.7,8).
 äâàäöàòûõ ÷èñëàõ ôåâðàëÿ 1996 ã. â ñòðàòîñôåðå âîçíèêëî âîçìóùåíèå, ñâÿçàííîå ñ àêòèâèçàöèåé Àëåóòñêîãî àíòèöèêëîíà, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî ãåîïîòåíöèàëüíàÿ âûñîòà óðîâíÿ 10 ìáàð íàä Ìîñêâîé ìåäëåííî ñòàëà ðàñòè è ê êîíöó ôåâðàëÿ äîñòèãëà 30,3 êì. Ýòè ïðîöåññû ñîïðîâîæäàëèñü óâåëè÷åíèåì ñîäåðæàíèÿ îçîíà íàä Ìîñêâîé äî áëèçêèõ ê ñðåäíåìó çíà÷åíèé (ðèñ.8).
 íà÷àëå ìàðòà 1996 ã. ïîíèæåíèå îçîíà íàä Ìîñêâîé ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïîëÿðíûé âèõðü, âîçäóõ êîòîðîãî èìååò ïîíèæåííîå ñîäåðæàíèåì îçîíà, ïåðåìåñòèëñÿ â ñòîðîíó Ìîñêâû. Äàëüíåéøèå èçìåíåíèÿ â äèíàìèêå ñòðàòîñôåðû Ñåâåðíîãî ïîëóøàðèÿ ïðèâåëè ê íàáëþäàåìûì èçìåíåíèÿì..
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
È.È. Ñîáåëüìàí, äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê. Ñ.Â. Ñîëîìîíîâ, êàíäèäàò ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê. Îçîííûé ñëîé íàä Ìîñêâîé. Ðåçóëüòàòû çîíäèðîâàíèÿ íà ìèëëèìåòðîâûõ ðàäèîâîëíàõ.
Äëÿ ïîäãîòîâêè äàííîé ðàáîòû áûëè èñïîëüçîâàíû ìàòåðèàëû ñ ñàéòà http://www.ecolife.org.ua./