vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 499 Научная статья Original article Статьи Article Влияние тропосферного сульфатного аэрозоля на формирование облачности над морем Tropospheric sulfate aerosol impact on cloudiness formation over the sea Алоян А.Е. Алоян Арташ Еремович Aloyan Artash E. aloyan@inm.ras.ru

д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики РАН

 Ермаков А.Н. Ермаков Александр Николаевич Ermakov Aleksandr N. ayermakov@chph.ras.ru

д-р физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник Института энергетических проблем химической физики РАН

 Арутюнян В.О. Арутюнян Вардан Оганесович Arutunyan Vardan O. vardan@inm.ras.ru

канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник Института вычислительной математики РАН

 Институт вычислительной математики РАН, МоскваInstitute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences, Moscow Институт энергетических проблем химической физики РАН, МоскваInstitute of Energy Problems of Chemical Physics RAS, Moscow 30 12 2013 4 5 18 04 10 2013 17 11 2013 30 12 2013 Copyright (c) 2013 Алоян А.Е., Ермаков А.Н., Арутюнян В.О. 2013 Алоян А.Е., Ермаков А.Н., Арутюнян В.О. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

We have developed a combined model of moist convection, cloud formation, and sulfate aerosol dynamics in the troposphere and lower stratosphere over the sea with natural emissions of sulfur-containing compounds. The main sources of condensation nuclei in the troposphere include not only NaCl but also biogenic dimethylsulfide, the photochemical transformations of which lead to the formation of sulfate aerosols. Analysis of the results of numerical experiments indicates that sulfate aerosols have a considerable impact on cloud formation in the middle troposphere. In the scenario with no biogenic sulfate aerosol particles, the formation of clouds in the middle and upper troposphere over the sea becomes hindered.

Построена совместная модель влажной конвекции, образования облачности и сульфатных аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере над морем с учетом естественной эмиссий серосодержащих соединений. Основным источником формирования ядер конденсации в тропосфере наряду с NaCl служит и биогенная эмиссия диметилсульфида, фотохимические превращения которого ведут к образованию сульфатных аэрозолей. Анализ результатов численных экспериментов показывает, что присутствие сульфатных частиц оказывает существенное влияние на процессы формирования облачности в средней тропосфере. Без учета биогенных сульфатных аэрозольных частиц формирование облачности в средней и верхней тропосфере над морем затруднено.

 математическое моделирование атмосферный аэрозоль сульфатные частицы облачные капли микрофизика ядра конденсации турбулентность конвекция коагуляция конденсация mathematical modeling atmospheric aerosol sulfate particles cloud drops microphysics condensation nuclei turbulence convection coagulation condensation Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ (12-05-00278, 12-05-00236). 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. Алоян А.Е., Ермаков А.Н., Арутюнян В.О. Формирование сульфатных аэрозолей в тропосфере и нижней стратосфере // Исследование возможной стабилизации климата с помощью новых технологий. Проблемы адаптации к изменению климата. М.: Росгидромет, 2012. С. 75-98. Алоян А.Е., Арутюнян В.О. Моделирование динамики аэрозолей и формирования облачности при лесных пожарах // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2008. №3. C. 1-15. Gal-Chen T., Somerville R.C.J. On the use of a coordinate transformation for the solution of the Navier-Stokes equations // J. Comput. Phys. 1975. Vol. 17. P. 209-228. Pruppacher H.R., Klett, J.D. Microphysics of clouds and precipitation. Dordrecht.: Reidel, 1978. 714 p. Kogan Y.L. The simulation of a convective cloud in a 3-D model with explicit microphysics. Part I: Model description and sensitivity experiments // J. Atmos. Sci. 1991. Vol. 48. No. 9. P. 1160-1189. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. Москва.: Наука, 1980. 456 с. Алоян А.Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. Москва.: Наука, 2008. 201 с. Алоян А.Е., Ермаков А.Н., Арутюнян В.О. Моделирование конвективной облачности и ее влияние на газовый состав атмосферы // Изв. РАН: Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46. №6. С. 1-15. Aloyan A.E. Mathematical modeling of convective cloudiness with phase transitions // Russ. J. Num. Analys. Math. Modeling. 2010. No. 6. C. 1-12.