Наземные МКВ исследования содержания озона над Санкт-Петербургом

Важным элементом глобальной системы наблюдений параметров окружающей среды является наземная сеть, используемая, в частности, для валидации спутниковых измерений. С 2007 года на кафедре физики атмосферы физического факультета Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) начаты измерения содержания озона с помощью микроволнового (МКВ) озонометра.
Для интерпретации измерений спектров нисходящего теплового излучения в линии поглощения озона 110.8 ГГц с целью получения вертикальных профилей содержания озона на высотах 20-60 км используются две методики. Первая методика (СПбГУ) основана на комплексном восстановлении вертикальных профилей содержания озона и основных, влияющих на нисходящее МКВ излучение, параметров атмосферы (решение нелинейного интегрального уравнения методом статистической регуляризации). Вторая методика, разработанная в Институте прикладной физики (ИПФ) РАН, использует аналитическую параметризацию искомого профиля озона для определения параметров методом минимизации среднеквадратической невязки между измеренными и рассчитанными спектрами МКВ излучения.
Проведенные численные оценки возможностей первого метода показали, что в слоях толщиной 8-10 км погрешность определения содержания озона составляет в стратосфере около 7-16%, в области стратопаузы и нижней мезосферы - 25-32%. Интегральное содержание озона в высотном диапазоне 22-60 км в случае слабого поглощения определяется с погрешностью 4%, в случае сильного поглощения (при существенных значениях влагосодержания атмосферы) – с погрешностью 6%. Проведено сравнение профилей озона, восстановленных с помощью двух методик. Анализируются измерения содержания озона в 4-х слоях стратосферы над Санкт-Петербургом за весь период измерений 2007-2008 гг. Выполнено сопоставление наземных МКВ измерений профилей содержания озона со спутниковыми измерениями (эксперимент MLS и другие). Проанализированы временные вариации содержания озона над Санкт-Петербургом.
Исследования проведены при поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (грант 08-05-00952) и Министерства образования и науки Российской Федерации (гранты РНП.2.1.1.4166 и РНП.2.2.1.1.3836).