Исследование условий фотохимического равновесия семейства нечётного кислорода с помощью трёхмерной химико-транспортной модели

Физико-химические процессы с участием малых примесей (МП) играют большую роль в формировании структуры и динамики атмосферы. В частности, один из основных источников тепла средней атмосферы обусловлен протеканием экзотермических реакций. Поэтому наблюдение за пространственно-временной эволюцией МП представляет существенный интерес как с практической, так и с фундаментальной точек зрения. Однако, далеко не все МП атмосферы можно измерять прямыми методами (как контактными, так и дистанционными). В такой ситуации естественно использовать непрямые (обратные) методы определения плохо измеряемых компонент по доступным данным наземных и спутниковых измерений, опирающиеся на верифицированные химические модели и следующие из них связи между измеряемыми и неизмеряемыми характеристиками.
В работе [1] в рамках сравнительно простой одномерной модели по высоте (1) было исследовано фотохимическое равновесие семейства нечётного кислорода (Ох) на высотах 50-80 км в течение светового дня, (2) используя следующие из модели связи, были получены критерии, позволяющие устанавливать по доступным данным измерений факт нахождения концентраций этих семейств вблизи их мгновенно равновесных значений.
Целью данной работы являлась проверка этих результатов с помощью реалистичной трёхмерной химико-транспортной модели, описывающей годовую эволюцию мезосферной фотохимии по всему земному шару. Были определены границы равновесия семейства нечётного кислорода в зависимости от высоты и локального времени. Сопоставляя эти зависимости с различными линиями уровня найденного ранее критерия равновесия Ох были сделаны следующие выводы. Во-первых, определенные ограничения для критерия позволяет определить основную часть областей равновесия Ох. Во-вторых, наблюдается несколько различное поведение критерия в зависимости от локального времени: в первой половине светового дня значения критерия можно брать меньше, чем после полудня для обеспечения одной и той же точности предположения о равновесной эволюции концентраций Ох на рассматриваемых высотах.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-12-00064, https://rscf.ru/project/22-12-00064/.