Ионизация полярной атмосферы релятивисткими электронами в период октября-ноября 2003 г.и изменение химического состава: трехмерное моделирование

• скачать

Частицы высоких энергий могут проникнуть ниже 100 км в полярной атмосфере иногда, достигая иногда

стратосферных уровней и расходуя свою энергию на ионизацию (каждые 35 эВ дает одну пару ионов).
Теоретический анализ и фотохимическое моделирование показали (сейчас это подтверждается наблюдениями),

что ионизация, вызванная частицами, приводит к дополнительному образованию «нечетного азота» (NOx) и

«нечетного водорода» (HOx), далее разрушающих озон в каталитических химических циклах. Далее NOx может

быть переносится в стратосферу в условиях нисходящих движений в случае устойчивого полярного вихря.

Сильные геомагнитные бури, сопровождавшиеся солнечным протонным событием (СПС) наблюдались в период

октября-ноября 2003 года. Отклик атмосферной химической системы в обеих полярных областях исследован

с помощью трехмерной фотохимической модели ЦАО (CAO_3D).
Компоненты ветра, использованные в адвективной схеме фотохимической модели, были взяты из расчетов

по модели общей циркуляции (CAO/СОММА; Krivolutsky et al., 2006). Модель общей циркуляции была также

использована, чтобы исследовать изменения в циркуляции и температуре, вызванные изменениями озонного

нагрева. Для вычисления скоростей ионизациями, вызванных РЭ и СКЛ были данные о потоках протонов и

электронов в различных энергетических каналах, измеренных на спутниках GOES-10/11 и POES- 15/16.

Atmospheric Ionization Module Osnabruck - АМОС /Wissig and Kallenrode, 2009/ был использован, для вычисления

трехмерной структуры областей ионизации отдельно для электронов и протонов.Результаты численного

моделирования показали, что Северные и Южные полярные регионы имеют различный отклик на воздействие

энергичных частиц, как в химическом составе, так и в циркуляции вследствие расширения полярного овала

в течение геомагнитного шторма и эффекта переноса.
Результаты иллюстрируют, как полярные регионы, взаимодействуя с космическим пространством, могут повлиять

на химический состав и динамический режим более низких широт.

Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проект № 09-05-009949)

и в рамках контракта № 1-6-08 с ААНИИ Росгидромета (подпрограмма "Изучение и Исследование Антарктики "ФЦП
«Мировой океан»).