Временные вариации аэрозоля средней атмосферы по данным лидарных измерений в г. Обнинск

Представлены результаты лидарных наблюдений аэрозоля средней атмосферы с 2012 по 2022 гг. в г. Обнинск (55,1 с.ш., 36,6 в.д.). Зондирование аэрозоля проводилось в диапазоне высот от 10 до 70 км с помощью двухволнового лидара АК-3 (длины волн 355 и 532 нм), разработанного в НПО «Тайфун». Проведено сравнение сезонных и межгодовых вариаций аэрозоля в отдельных слоях атмосферы от 15 до 65 км.
В слое 18-24 км наблюдается короткий зимний максимум, весенний минимум и за-тем летне-осенний подъем до конца года. В слоях 24-30 км и 30-40 км доминирует летний максимум. В интервалах высот 50-60 и 60-65 км сезонный ход кардинально меняется по сравнению с нижележащими слоями: наблюдается зимний максимум и летний минимум. В слое 40-50 км сезонный ход носит переходной характер между нижними и верхними слоями и имеет как летний, так и зимний максимумы.
Различие в сезонном ходе показывает, что за вариации аэрозоля в зависимости от высоты ответственны различные физические механизмы. В слое до 24 км доминирует сульфатный аэрозоль вулканического и антропогенного происхождения, а также присут-ствует аэрозоль природных пожаров. Сезонные вариации связаны с переносом аэрозоля из тропической зоны в ходе циркуляции Брюера-Добсона, динамикой природных пожаров и факторами тропосферно-стратосферного обмена. Летний максимум в слое 24-30 км, по-видимому, связан с фотохимическим разложением резервуарного газа OCS и образовани-ем в результате цепочки процессов дополнительного сернокислотного аэрозоля. В слое 30-40 км сульфатный сернокислотный аэрозоль испаряется вследствие повышения темпе-ратуры. Молекулы серной кислоты захватываются метеорными частицами, содержащими атомы Fe. В результате образуется сульфатно-метеорный аэрозоль. Выше 50 км аэрозоль имеет преимущественно метеорное происхождение. Отмечаются отдельные случаи повы-шенного содержания аэрозоля, связанные с метеорными потоками Эта-Аквариды, Пер-сеиды, Тауриды, Геминиды. Сезонный ход остальной части аэрозоля имеет осенне-зимний максимум и летний минимум и соответствует сезонным изменениям массовой концентра-ции так называемой метеорной дымки по спутниковым измерениям SOFIE в верхней стратосфере-нижней мезосфере [1].
Временной ход среднегодовых величин аэрозоля также существенно меняется с высотой. В слое 15-18 км и 18-24 км заметно влияние вулканического аэрозоля Райкоке с максимумом в 2019 г. В слое 24-30 км временной ход следует изменению солнечной ак-тивности с минимумом в 2019 г. Это соответствует отмеченному выше влиянию фотохи-мических реакций и наличию летнего максимума в сезонном ходе для этого слоя. В слое 30-40 км наблюдается падение аэрозольного содержания вместе с уровнем солнечной ак-тивности до 2019 г., но последующий подъем (как в слое 24-30 км) отсутствует. По типу временной зависимости этот слой занимает промежуточное положение между нижележа-щими и вышележащими слоями.
Для метеорного аэрозоля в интервале 55-65 км характерно изменения в противофа-зе с солнечной активностью в период 2012-2022 гг. Для этого слоя результаты лидарных наблюдений находятся в согласии с данными измерений космического зонда Wind и спут-никового спектрометра SOFIE [1]. Наблюдаемые вариации могут быть интерпретированы как результат наложения корреляционной связи с 10-летним и 20-летним солнечными циклами. Физической причиной наблюдаемых вариаций предположительно является влияние магнитного поля Солнца на потоки частично заряженного метеорного вещества, приходящего на Землю. Рассматриваются и другие механизмы образования и вариаций метеорного аэрозоля, проявляющегося в обратном рассеянии.