2 Распределение озона в воздушных массах

Озон, несмотря на малое его содержание в атмосфере, играет существенную роль во многих физических и химических процессах в атмосфере. Его суммарное количество принято измерять толщиной слоя газообразного озона, приведённого к нормальным условиям (P₀=1013,25 гПа, Т₀=288,15 К).

В качестве единицы общего (суммарное) содержания озона используется 1 атмосферо-см (атм-см) – слой озона толщиной 1 см при нормальных условиях. В некоторых случаях используют в качестве единицы 1 миллиатмосферо-см (матм-см), причем 1 атм-см=10³ матм-см.

Озон является наиболее важной в энергетическом отношении составной частью воздуха стратосферы. Вертикальное и горизонтальное распределение температуры в стратосфере, структура ее полей давления и ветра самым тесным образом связаны с атмосферным озоном. Благодаря своему консервативному свойству, поскольку озон сравнительно медленно разрушается при поступлении в нижнюю стратосферу и тропосферу, данные о его распределении используются в ряде случаев для изучения циркуляции и турбулентности в стратосфере и тропосфере. Озон путём поглощения ограничивает коротковолновый конец солнечного спектра (короче 290нм), при наличии которого органическая жизнь на Земле в ее современном виде была бы невозможной.

Уже в нижней стратосфере концентрация озона вредна для здоровья и человека. Повышенная концентрация озона вызывает порчу резины и др. конструкционных материалов, что необходимо учитывать, допустим высокие полёты. Была установлена связь между температурой воздуха на разных высотах и общим содержанием озона. Оказалось, что для тропосферных уровней коэффициенты корреляции между температурой и общим содержанием озона отрицательны и имеют наибольшие абсолютное значение для средней тропосферы.

В стратосфере, наоборот, связь между температурой и общим количеством озона положительна и несколько менее тесная, чем для тропосферных уровней.

Таблица 1 – Коэфициент корреляции между общим содержанием озна и температурой на различных высотах.

Станция	Период наблюдений		Высота, км
		3	6	15
СП-8	VI 1959	-	-0,79	0,62
О. Диксон	VII 1961	-	-0,35	0,41
Воейково	III-X 1958	-0,75	-0,74	0,15
Иркутск	IX 1961	-0,68	-0,60	0,57
Владивосток	XII 1958	-0,56	-0,37	0,56
Абастумани	XII 1957	-	-0,52	0,39

Поскольку температура воздуха является одной из важнейших характеристик воздушной массы и общим содержанием озона в ней.

Наибольшие различия содержания озона наблюдаются в весенние месяцы, когда наиболее значителен контраст в общем количестве озона между высокими и низкими широтами.

Рисунок 2 – Средние за день значения общего содержания озона (Х) в различных воздушных массах 1975 – 1976гг. (1- ·, 2-X, 3-º )

В зоне струйного течения отмечается специфическое распределение общего содержания озона: на циклонической периферии количества озона больше среднего для данного места и времени года, а антициклонической – меньше. В результате этого эффекта горизонтальный градиент общего содержания озона в зонально фиентированном струнойм течении в 2-10 раз больше среднего для данного периода времени его меридионального градиента. В случае широтного направления струйных течений горизонтальный градиент общего содержания озона в пределах струйного течения в среднем равен 9,0 матм-см на 1^о меридиан, что в 4-6 раз больше нормального меридионального градиента общего содержания озона в умеренных широтах.

Рисунок 3 – Распределение отклонений общего содержания озона от средней месячной нормы относительно оси струйного течения для зональных (1) и меридианальных (2) струйных течений.

Причиной увеличения общего содержания озона в зоне струйного течения и повышения его горизонтальных градиентов, являются особенности горизонтального макротурбулентного обмена в нижней стратосфере на различных перифериях струйного течения. Струйное течение является своеобразным барьером по отношению к озону, находящемуся в воздушных массах, располагается на его перифериях.

Таблица 2 – Средние отклонения от нормы общего содержания озона (матм–см) на различных перифериях струйного течения в зависимости от его интенсивности.

Сезон	Циклоническая	периферия		Антициклоническая	периферия
	V>100	150<V<200	100<V<150	V>200	150<V<200	100<V<150
Весна	32,4	26,6	21,0	-26,8	-21,8	-16,1
Лето	26,1	18,2	14,3	-6,9	-8,0	-5,9
Осень	16,3	14,3	13,4	-7,0	-6,3	-5,8
Зима	29,1	26,0	22,4	-23,6	-19,6	-19,4
Год	26,0	21,3	17,8	-16,1	-13,9	-11,8