ИСТИНА

Проект посвящен оценке временной изменчивости биологически активной ультрафиолетовой радиации (УФР) и ее ресурсов на территории России. Для его выполнения будет использован комплекс наземных, спутниковых измерений, данные реанализа, а также результаты численного моделирования. На основании полученных данных будут выявлены причины временной и пространственной изменчивости УФ радиации на территории России. Привлечение результатов расчетов , полученных по химико-климатической модели и модели УФ реконструкции, разработанных авторами проекта, позволит количественно оценить уровни УФ радиации и ее ресурсов не только в прошлом, но и в будущем (до 2100 г.). Это даст возможность определить соотношение природных и антропогенных факторов, ответственных за прошлые, настоящие и будущие изменения и тренды уровня ультрафиолетовой радиации.

Проведены исследования многолетней изменчивости длинноволновой УФ радиации (УФР) 300-380нм и эритемной УФР по данным Метеорологической обсерватории МГУ, данным реанализа ECMWF ERA-40 и ERA-20CM с 1900 г., модели реконструкции, спутниковым данным и расчетам по химико-климатической модели (ХКМ) ИВМ-РГГМУ. Выявлены выраженные длиннопериодные изменения УФР 300-380нм и особенно эритемной УФ радиации, характеризующиеся заметным уменьшением во второй половине 1970-х и увеличением со второй половины 1980-х годов. За последние 10 лет (2005-2014 гг.) по данным многолетних измерений и модели реконструкции наблюдается 3% увеличение УФР 300-380нм и 10% увеличение эритемной УФР по сравнению с предыдущим периодом (1968-2004 гг.). По данным измерений и модели реконструкции за период 1979-2014 г. обнаружены статистически значимые положительные тренды более 5%/10лет и 3%/10лет соответственно для эритемной УФР и УФР 300-380нм. Более выраженный тренд эритемной УФ радиации связан, главным образом, со значительным влиянием на нее уменьшения общего содержания озона с трендом около -1.8%/10лет в Московском регионе. Результаты многолетних измерений УФ радиации находятся в хорошем соответствии с результатами, полученными по модели реконструкции. Модель реконструкции воспроизводит как тренды, так и межгодовую изменчивость УФР. На основании модели реконструкции выявлено, что положительный тренд УФР связан с увеличением эффективного пропускания облачности, уменьшением аэрозольной оптической толщины, а для эритемной УФР – дополнительно с уменьшением общего содержания озона. На основании разработанного авторами метода оценены изменения УФ ресурсов за период 1968-2014 г. в Москве. Изменения в классах УФ ресурсов особенно выражены весной для населения с наиболее уязвимым 1-м типом кожи, что проявляется в переходе от условий УФ оптимума к условиям УФ умеренной избыточности. Проведены сравнения данных многолетних измерений УФР со спутниковыми измерениями TOMS и OMI. Рассмотрены стандартные данные восстановления эритемной УФР со спутников, а также проведена коррекция данных спутникового мониторинга на поглощающий аэрозоль. Выявлено существенное завышение уровней эритемной УФР в стандартном алгоритме, которое заметно уменьшается при введении аэрозольной коррекции. Аэрозольная коррекция спутниковых измерений эритемной УФР проводилась по данным многолетних измерений аэрозольной оптической толщины и альбедо однократного рассеяния по данным AERONET. Проведенный анализ аэрозольных измерений выявил существенный отрицательный тренд АОТ, особенно весной, который также сказался на положительном тренде УФ радиации. Данные реанализов ERA-20CM и ECMWF ERA-40 были сопоставлены с результатами многолетних измерений УФ радиации и расчетами по модели реконструкции. Получено неудовлетворительное согласие данных реанализа ERA-20CM по озону, облачности и УФ радиации, которое выражено в существенно меньших межгодовых вариациях этих параметров. Данные реанализа ECMWF ERA-40 несколько лучше отражают изменчивость озона и облачности, однако они охватывают относительно небольшой период 1958-2002г. Проведено сопоставление радиационных кодов, используемых в химико-климатической модели ИВМ-РГГМУ, с точными методами расчетов солнечного излучения в УФ диапазоне спектра, которые выполнялись методом дискретных ординат в 8-ми потоковом приближении с погрешностью около 1%. Показано, что использование широкополосных алгоритмов приводит к значительным ошибкам в оценке солнечной радиации уже в слабо поглощающей атмосфере, особенно в диапазоне 300-350 нм; уточнение коэффициентов поглощения озона, а также выделение подинтервалов в спектральной области быстрых изменений сечений поглощения озона позволяет улучшить соответствие широкополосных и узкополосных алгоритмов. В то же время в сильно поглощающей атмосфере использование даже высокого спектрального разрешения в радиационном коде ХКМ приводит к ошибкам в оценке солнечной радиации в нижней атмосфере и у поверхности. Проведенные сравнения сезонной и межгодовой изменчивости облачного пропускания и озона по данным ХКМ показали в целом их удовлетворительное согласие с результатами многолетних измерений. Модельные эксперименты с использованием ХКМ выполнялись на период с 1950 по 2000 г. Результаты расчетов показали, что антропогенный фактор оказывает плавно нарастающее влияние на содержание озона и уровень эритемной УФР в течение всего периода. При этом частичное восстановление содержания озона и эритемной УФР с середины 1990х годов к началу 2000х по результатам расчетов не связано с антропогенным фактором. К середине 1990х годов антропогенный фактор объяснял около половины наблюдаемого сокращения озона и роста за счет этого эритемной УФР. Изменение температуры поверхности океана и площади покрытия льдом приводит лишь к незначительным колебаниям этих величин. Наиболее значительные колебания содержания озона и эритемной УФР происходили в результате влияния стратосферного аэрозоля и солнечной активности. Выполнены новые численные эксперименты ХКМ ИВМ-РГГМУ за период до 2099 г., на основании которых оценена роль антропогенных и естественных факторов воздействия на общее содержание озона, облачность и эритемную УФ радиацию и выявлены ареалы, где наблюдались наиболее значительные изменения на территории Северной Евразии. Выполнены и проанализированы новые расчеты с иными данными (данные модели SOCOL, ERA-INTERIM) по температуре океана за период с 1979-2015 г. Показана важная роль воздействия океана на динамику атмосферы и как следствие, долгопериодную изменчивость озона за счет естественных факторов. Проанализирована сезонная изменчивость эритемной УФ радиации и УФ ресурсов за период 1979-2015 г., и показаны возможные причины различий в трендах озона и облачности между модельными величинами и данными реанализа ERA-INTERIM. Получены и проанализированы оценки изменчивости УФ ресурсов за период период 1979-2015г. для людей с различными типами кожи для облачных условий.