научная статья по теме ВАРИАЦИИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИ НАД ДУШАНБЕ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ВАРИАЦИИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИ НАД ДУШАНБЕ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2014, том 50, № 4, с. 489-492

КАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 551.510.4;523.035.334.3

ВАРИАЦИИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ТОЛЩИ НАД ДУШАНБЕ

© 2014 г. С. Ф. Абдуллаев, В. А. Маслов, Б. И. Назаров, Т. Х. Салихов

Физико-технический институт им. С.У. Умарова АН Республики Таджикистан 734063 Таджикистан, Душанбе, Академгородок ул. Айни, 299/1 E-mail: sabur.f.abdullaev@gmail.com Поступила в редакцию 22.02.2013 г., после доработки 15.05.2013 г.

Ключевые слова: АЭРОНЕТ, оптическая толща, атмосфера, пылевой аэрозоль, пылевая мгла.

DOI: 10.7868/S000235151403002X

Исследования прозрачности атмосферы [1, 2] позволили выделить общие закономерности пространственного распределения и долгопериодных колебаний аэрозольной оптической толщи (АОТ) атмосферы, характерные для территории СНГ. Сеть аэрозольных наблюдений AERONET (http://aeronet.gsfc.nasa.gov) [3, 4] является одним из наиболее оперативных и информативных средств изучения атмосферы. Результаты исследований в широком диапазоне спектра описаны в работах [5—11].

В данной работе анализируются особенности АОТ, полученных в Душанбе с июля 2010 г. по март 2011 г. Измерения проводились в восточном пригороде, высота фотометра над уровнем моря ~822 м, над уровнем земли ~16 м. Погрешность определения АОТ атмосферы ±0.01—0.02. Из всех 9824 серий измерений, проведенных Sun-Sky фотометром CE-318 в 2010 г., с уточнением после повторной калибровки фотометра 5947 соответствовали уровню level 2.

В ясной атмосфере минимум АОТ достигается в середине дня. Запыленность совершенно изменяет эту зависимость. Временной ход АОТ, измеренный в условиях пылевой мглы (23.08.2010), при обычной фоновой запыленности атмосферы, характерной для Душанбе (22.08.2010 и 27.08.2010), и в ясный день (08.03.2011) приведен на рис. 1.

Более схематическую и более общую характеристику короткопериодной изменчивости аэрозольной прозрачности атмосферы дают среднечасовые значения АОТ (рис. 2а). Для описания дневного хода замутнения атмосферной толщи использовались также нормированные АОТ, полученные как отношение средних значений АОТ тч за каждый час к среднедневным значениям тд (рис. 2б). Временной ход отношения среднечасовых (тч) (рис. 2) и среднедневных АОТ в фоновые (22.08.2010) и ясные (27.08.2010) дни, показывает амплитудные изме-

нения АОТ Относительные изменения АОТ вида (е) = (ттах — тт^)/(т) находятся в интервале 31—47%, изменения АОТ вида етш = (Ттах - Ттт)Лтт лежат в интервале 38-64%, изменения АОТ вида етах = = (ттах — ттт)Лтах лежат в интервале 28-39%.

Максимальное значение оптической толщи ттах = 3.49 наблюдалось при летнем вторжении пылевой мглы. Сильное изменение АОТ за счет пылевых вторжений приводит к увеличению разброса значений и увеличению коэффициента вариации V. В 2010 г. вариация среднего значения АОТ тср составляла 0.197—0.385 при изменении среднеквадратичного отклонения а в диапазоне 0.206—0.243, а коэффициента вариации Ув диапазоне 0.628—1.044. С увеличением длины волны параметры т и а монотонно уменьшаются, а коэффициент вариации увеличивается, хотя зимой его поведение соответствует ходу т и а, т.е. также убывает. Поскольку У = а/(т), то эта величина может возрастать, если числитель убывает медленнее, чем знаменатель. Случаи такого "аномального" поведения относятся к сезонам года, когда происходит пылевая мгла и прозрачность атмосферы сильно меняется от измерения к измерению. "Аномальное" поведение коэффициента вариации наблюдается и в условиях таежных районов России [5], хотя там амплитуды оптической толщи гораздо ниже.

Такая закономерность наблюдается для всех сезонов. На рис. 3 приведены спектральные зависимости статистических параметров для различных сезонов — средние, среднеквадратичное отклонение а, минимальные и максимальные значения т для всех длин волн, коэффициент вариации У и число измерений в серии N. Эти данные позволяют количественно оценивать характер изменчивости АОТ.

Представление о среднесезонной изменчивости оптической толщи дает рис. 4а. Из этих дан-

490

АБДУЛЛАЕВ и др.

т0.5

3.6 3.4 3.2 3.0 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0

(а)

............................

7:08 8:36 10:00 11:00 13:00 15 7:45 9:05 10:45 12:14

Время

т0.5 0.12

0.11

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06 6:

15 8:45 11:15 13:45 16:15 18:45 13:00 (в) Время

...........................................

15 8:45 11:15 13:45 16:15 18:45 13:00

Время

Рис. 1. Временной ход АОТ т (0.5 мкм) в Душанбе: а — пылевая мгла; б — фоновый день; в — ясный день.

ных следует, что атмосфера наиболее чистая от аэрозоля зимой и весной, а лето и осень отличаются максимальной запыленностью атмосферы и высоким уровнем оптической толщи. На рис. 4б приведены среднемесячные значения метеорологических параметров атмосферы, вычисленных нами по данным, приведенным на сайте www.rp5.tj. Сравнивая рис. 4а с рис. 4б обнаруживаем заметную положительную корреляцию АОТ с температурой и упругостью водяного пара и противоположную корреляцию АОТ с относительной влажностью.

Гистограммы повторяемости значений т для разных длин волн хорошо описываются логарифмически-нормальными распределениями (имеют асимметричный характер). Максимальные повторяемости т составляют 0.2—0.5. Общей закономерностью изменения АОТ является уменьшение с ростом длины волны. В Душанбе оптическая толща в ближней ИК-области спектра близка к т = 0.2, в видимой области т = 0.3 и в УФ-области т = 0.4—0.5. Так, 67% измерений АОТ для т0.34 имеют значения в пределах 0.3—0.5; 70, 76, 91% измерений АОТ для т0 44, т0.50, т0.675 соответственно имеют значения 0.2—0.4; 83%

ВАРИАЦИИ АЭРОЗОЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОИ ТОЛЩИ НАД ДУШАНБЕ

491

<тч> 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05

(а)

<2ч>

<Тд>

0 7:00

j_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

1.20

1.10

1.00

22.08.2010 °.90

27.08.2010

08.03.2011

0.80 0.70

8:00 11:0013:0015:0017:0019:00

Время

22.08.2010 23.08.2010

27.08.2010

08.03.2011

0 60_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

7:00 10:00 13:00 16:00 18:00 Время

Рис. 2. а — Временной ход среднечасовых значения АОТ для фоновых и ясных дней; б — нормированные значения АОТ атмосферы (тя)/(тд) для X = 0.5 мкм.

(а)

(б)

2010 г. N = 5947

0.340 0.440 0.500 0.675 0.870 1.020

X, мкм

(в)

2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0

0.340 0.440 0.500 0.675 0.870 1.020

X, мкм

Лето N = 2490

а

^-ft Tmin

2_I

0.340 0.440 0.500 0.675 0.870 1.020

X, мкм

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0

0.340 0.440 0.500 0.675 0.870 1.020

X, мкм

4

4

X

X

max

max

3

3

2

2

1

1

0

0

Рис. 3. Статистические характеристики АОТ (см. текст) в 2010 г. ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА том 50 № 4 2014

492

АБДУЛЛАЕВ и др.

(а)

0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0

f, %, T°C

70 -

Лето 60 •

Осень

Зима 50 -

Весна

40 " А--Л

30 ■ "

20

10

0 1

(б)

340 440 500 675 870 Длина волны,нм

1020

14 e, мб 12

10 8 6 4 2 0

VII VIII IX X XI XII IX II III

2010 г. 2011 г.

-T °C

-f, % e, мб

Рис. 4. а — Спектральные зависимости среднесезонных АОТ; б — среднемесячные значения метеорологических параметров атмосферы (температура, относительная влажность, давление водяного пара).

для т087 и 86% измерений АОТ для т102 имеют значения в диапазоне 0.1—0.3.

Работа выполнена при финансовой поддержке МНТЦ (проект Т-1688).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белан Б.Д., Задде Г.О. Спектральная прозрачность и аэрозольное ослабление над территорией СССР. Томск: ТФ СО РАН, 1988. 180 с.

2. Гущин Г.П. Методы приборы и результаты измерения спектральной прозрачности атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 200 с.

3. Holben B.N., Eck T.F., Slutsker I. et al. AERONET - A federated instrument network and data archive for aerosol characterization // Rem. Sens. Environ. 1998. V 66. P. 1-16.

4. Dubovik O., Smirnov A., Holben B.N. et al. Accuracy assessments of aerosol optical properties retrieved from AERONET sun and sky-radiance measurements // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 9791-9806.

5. Кабанов Д.М., Сакерин С.М. Вариации аэрозольной оптической толщи атмосферы в районе г. Томска для ряда сезонов 1992-1995 гг. // Оптика атмосферы и океана. 1996. Т. 9. № 6. С. 727-734.

6. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Щелканов Н.Н. Суточная изменчивость аэрозольного ослабления оптического излучения в дымках аридной зоны // Оптика атмосферы и океана. Т. 9. 1996. № 7. С. 945-951.

7. Павлов В.Е., Шестухин А.С. Аэрозольные оптические толщи и яркость неба в ИК-области спектра в аридных зонах земного шара // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 8. № 3. С. 252-255.

8. Сакерин С.М., Кабанов Д.М. Спектральная зависимость аэрозольной оптической толщи атмосферы в области спектра 0.34-4 мкм // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. № 2. С. 156-164.

9. Сакерин С.М., Береснев С.А., Горда С.Ю. и др. Характеристики годового хода спектральной аэрозольной оптической толщи атмосферы в условиях Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 6. С. 566-574.

10. Пхалагов Ю.А., Ужегов В.Н., Сакерин С.М. и др. Особенности дневной динамики аэрозольной оптической толщи атмосферы в инфракрасном диапазоне длин волн // Оптика атмосферы и океана. Т. 22. 2009. № 9. С. 838-843.

11. Журавлева Т.Б., Кабанов Д.М., Сакерин С.М. О дневной изменчивости аэрозольной оптической толщи атмосферы и радиационного форсинга аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 8. С. 700-709.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком