Формирование сульфатных аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере

  • Марчук Г.И. Институт вычислительной математики РАН, Москва, Россия
  • Алоян А.Е. Институт вычислительной математики РАН, Москва, Россия
  • Ермаков А.Н. Институт энергетических проблем химической физики РАН, Москва, Россия
  • Арутюнян В.О. Институт вычислительной математики РАН, Москва, Россия
УДК: 575:636.082.22:639.3

Аннотация

Разработана математическая модель глобального переноса многокомпонентных газовых примесей и аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере. В модели учитываются основные физические и химические механизмы (фотохимическая трансформация, гомогенная бинарная нуклеация, конденсация/испарение и коагуляция), ответственные за формирования и эволюции газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. В качестве источников эмиссии на поверхности континентов и океанов в модели учитываются как антропогенные, так и биогенные источники. Особое внимание уделяется механизму образования мельчайших частиц нуклеационной моды из газов предшественников. По разработанной модели для летнего и зимнего периодов года проводились численные эксперименты для воспроизведения пространственно-временной изменчивости газовых примесей и аэрозолей в атмосфере северного и южного полушарий.

Ключевые слова: математическое моделирование, газовая примесь, аэрозоль, глобальный перенос, нуклеация, конденсация, коагуляция, фотохимическая трансформация

Информация об авторах

Гурий Иванович Марчук
академик, д-р физ.-мат. наук, профессор, почетный директор Института вычислительной математики РАН
e-mail: guri@inm.ras.ru
Арташ Еремович Алоян
д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики РАН
e-mail: aloyan@inm.ras.ru
Александр Николаевич Ермаков
д-р хим. наук, заведующий лабораторией гетерогенных химических реакций в атмосфере Института энергетических проблем химической физики РАН
e-mail: ayermakov@chph.ras.ru
Вардан Оганесович Арутюнян
канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник Института вычислительной математики РАН
e-mail: vardan@inm.ras.ru

Литература

  1. Lamb Hubert H. Climatic History and the Future. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1977. 835 p.
  2. Pollack, James B., et al. Volcanic Explosions and Climatic Change: A Theoretical Assessment // J. Geophysical Research. 1976. Vol. 81. P. 1071-1083.
  3. Pollack James B., et al. Estimates of the Climatic Impact of Aerosols Produced by Space Shuttles, SST's, and Other High Flying Aircraft // J. Applied Meteorology. 1976. Vol. 15. P. 247-258.
  4. Aloyan A.E. Numerical modeling of the interaction of gas species and aerosols in the atmospheric dispersive systems // Russ. J. Num. Anal. Math. Modell. 2000. Vol. 15. No. 3-4. P. 211-224.
  5. Aloyan A.E. Mathematical modeling of convective cloudiness with phase transitions // Russ. J. Num. Analys. Math. Modelling. 2010. No 6. P. 1-12.
  6. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч. 1. Москва: Наука, 1965. 640 с.
  7. Joseph J.H., Wiskombe W.J. The delta-Eddington approximation for radiative flux transfer // J. Atm. Sci. 1976. Vol. 33. No 12. P. 2452-2459.
  8. Wilemski G. Composition of the critical nucleus in multicomponent vapor nucleation // J. Chem. Phys. 1984. Vol. 80. P. 1370-1372.
  9. Vehkamaki H., Kulmala M., Napari I., Lehtinen K. E.J., Timmreck C., Noppel M., Laaksonen A. An improved parameterization for sulfuric acid/water nucleation rates for tropospheric and stratospheric conditions // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107(D22). P. 4622.
  10. Kulmala M., Laaksonen A., Pirjola L. The potential for atmospheric mixing processes to enhance the binary nucleation rate // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. P. 8301-8307.
  11. Алоян А.Е., Пискунов В.Н. Моделирование региональной динамики газовых примесей и аэрозолей // Изв. РАН: Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. №3. С. 328-340.
  12. Алоян А.Е. Моделирование динамика и кинетика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. М: Наука, 2008. 415 с.
  13. Piskunov V.N., Golubev A.I., Goncharov E.A., Ismailova N.A. Kinetic modeling of composite particles coagulation // J. Aerosol Sci. 1997. Vol. 28. P. 1215-1231.
  14. Aloyan A.E., Egorov V.D., Marchuk G.I., Piskunov V.N. Aerosol formation mathematical modelling with consideration for condensation kinetics // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 1993. Vol. 7. No 6. P. 457-472.
  15. Голубев А.И., Пискунов В.Н., Повышев В.М. Моделирование процессов объемной конденсации // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Теоретическая и практическая физика 1991. Вып. 2. С. 3-9.
  16. Aloyan A.E. Mathematical modeling of the interaction of gas species and aerosols in atmospheric dispersive systems // Russ. J. Num. Anal. Math. Model. 2000. Vol. 15. No 1-4. P. 211-224.
  17. Aloyan A.E., Arutyunyan V.O. Mathematical modeling of the regional-scale variability of gaseous species and aerosols in the atmosphere. In: Advances in Air Pollution Modelling for Environmental Security. Ed. by I. Farago, K. Georgiev, and A. Havasi. Borovetz, 2004.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ (09-05-00270-а, 09-05-00281-а).

Марчук Г.И., Алоян А.Е., Ермаков А.Н., Арутюнян В.О. Формирование сульфатных аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере
Выпуск
Страницы
55-68
Прислано
2011-10-18
Опубликовано
2011-12-23

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)