Моделирование процессов переноса и стратификации аэрозольных компонент в средней и верхней атмосфере Земли под действием гравитофотофореза

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
Физико-математические науки
Страниц:
119


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Актуальность.

Присутствие в атмосфере взвешенных частиц аэрозоля проявляется в многообразии протекающих в ней процессов и существенным образом сказывается на ее характеристиках. Состав, концентрации и неоднородность распределения аэрозольных компонент определяют качество воздуха, дальность видимости, процессы переноса излучения, разнообразные гетерогенные химические реакции, происходящие на поверхности частиц аэрозоля и т. д. Несомненно, воздействие естественного аэрозоля является одним из ключевых факторов, определяющих состояние климата как в настоящее время, так и его вариации в прошлом и будущем [1, 2]. В последние десятилетия также отмечается непрерывный рост антропогенного влияния на развитие глобальных климатических процессов, обусловленного выбросом человечеством в атмосферу дополнительных газовых и аэрозольных компонент. Необходимость корректного учета данного фактора при изучении погодных и климатических изменений представляется вполне актуальной [3 -5].

Важную роль в развитии атмосферных процессов играет аэрозоль средней и верхней атмосферы. К настоящему моменту накопился достаточно большой объем экспериментальной информации, свидетельствующий о наличии в этой части атмосферы выраженной пространственной стратификации. Касательное зондирование из космоса в ультрафиолетовом диапазоне спектра указывает на существование в невозмущенной верхней атмосфере в экваториальной зоне и на средних широтах устойчивых аэрозольных слоев на высотах 50, 70, 93 км [6−8].

Стратосферный аэрозольный слой на высотах ~ 50 км был впервые выявлен Розенбергом Г. В. с соавторами по данным сумеречных наземных наблюдений [9 — 12]. Его существование подтверждено результатами сумеречных космических наблюдений Кондратьевым К. Ю., Розенбергом Г. В., вюуапе Р. и их соавторов на качественном [12 — 14] и, в последнее время, количественном уровне [15, 17, 18]. Наличие слоев также подтверждают ракетные исследования [19−21].

Появление серебристых облаков чаще всего на высотах 80 — 83 км., согласно космическим исследованиям в видимом [19] и в УФ диапазонах [20], связывают с образованием мезосферных облаков в холодной летней мезосфере полярных областей.

Хорошо известен слой Юнге [21] или в более общем смысле стратосферный аэрозольный слой, который, как утверждают [22 — 24], имеет вулканическое происхождение. Слой на высоте ~ 20 км хорошо выделяется при прожекторном, сумеречном и других способах наблюдений в видимом диапазоне спектра [9]. В стратосфере также наблюдаются полярные стратосферные облака [25].

После пусков больших космических аппаратов (таких как Space Shuttle) на высоте 100 км вдоль активного участка трасс запуска наблюдается обширный, тонкий по высоте, живущий более двух часов антропогенный слой [7, 8].

Образование слоя Юнге и перламутровых облаков связывают с соответствующим температурным минимумом над тропопаузой, в области которого происходит конденсация молекул серной кислоты на увлажненных ядрах Айткена, сопровождающаяся образованием капель раствора серной кислоты с высокой концентрацией H2S04. Однако, формирование слоя на высоте 50 км, в окрестности локального температурного максимума в атмосфере, а также слоя на 70 км в рамки указанного механизма не укладываются, и причины их существования не имеют до сих пор аргументированного объяснения. Описание этих и других известных фактов стратификации аэрозоля в верхней атмосфере в рамках существующих моделей седиментационно-диффузионного равновесия [26 — 28] сталкивается с определенными трудностями. В частности, как показывают расчеты, скорости размывания аэрозольных слоев турбулентной диффузией таковы, что они должны достаточно быстро исчезать: за 2 — 4 ч [2].

Существует альтернативная концепция объяснения процессов стратификации аэрозолей в верхней атмосфере [29], основанная на результатах лабораторных наблюдений левитации частиц, находящихся в поле электромагнитного излучения видимого и/или ИК диапазона [30 — 33]. В настоящее время выполнен ряд работ, учитывающих влияние возникающих в этом случае фотофорети-ческих сил на вертикальный транспорт аэрозолей [34, 35].

Фотофоретические силы, понимаемые в широком смысле этого термина [36, 37], действуют на частицы, поглощающие солнечное и/или ИК-излучение. Из-за неоднородности аккомодационных характеристик газовых молекул по поверхности частиц и вследствие того, что температура аэрозолей отличается от температуры окружающего газа, возникают силы, которые называют фото-форетическими. Хорошо изучен классический фотофоретический эффект, связанный со сложным дифракционным распределением электромагнитного поля внутри однородных сферических частиц [35]. Возникающее при этом неоднородное тепловыделение в объеме частицы приводит к появлению разности температур на ее поверхности. В результате появляются фотофоретические силы, которые классифицируют как фотофоретические силы АТ -типа. Эти силы могут быть направлены как вдоль, так и против направления падающего излучения. Однако, как показывают недавние расчеты, этот эффект недостаточно велик для частиц, состоящих из однородных материалов, чтобы обеспечить их подъем против сил тяжести [38, 39].

Согласно оценкам [40, 41], существует другой тип фотофоретического эффекта, способный вызывать появление более значительных фотофоретиче-ских сил (в сопоставлении с силой тяжести), возникающий при наличии заметных перепадов коэффициента аккомодации Да газовых молекул по поверхности частиц. Эти силы называют фотофоретическими силами Аа -типа.

Направление сил, А а -типа жестким образом фиксировано относительно осей инерции объекта. При отсутствии ориентирующих факторов, данная сила хаотически меняет направление в пространстве из-за случайных поворотов частицы при ее движении. Поэтому ее наличие, в первую очередь, усиливает диффузионное перемещение частиц. Для возникновения направленного переноса аэрозоля под действием сил, А а -типа необходимо наличие какого-либо фактора, обеспечивающего ориентационную стабилизацию частиц в пространстве. В качестве такового в [40] рассматривается гравитация. Показано, что поле тяжести при определенных условиях действительно способно стабилизировать пространственную ориентацию частиц и обеспечить направленное перемещение частиц по вертикали. Этот явление получило название гравитофотофореза. Усредненное значение вертикальной фотофоретической силы в этом случае называют гравитофотофоретической силой.

Согласно оценкам, гравитофотофоретические силы способны поднимать частицы сажи из тропосферы в стратосферу и мезосферу Земли [40, 41]. Возможность существования механизма подобного вертикального переноса сажевых частиц в верхние слои атмосферы представляется достаточно важным фактором с экологической точки зрения.

Указанный вывод базируется на простой модели описания гравитофото-форетического движения в случае квазисферических частиц, предложенной в работах КоЬа18сЬек Н. [40 — 42]. Условия возникновения гравитофоретических сил в других случаях изучены слабо. Корректное описание гравитофоретиче-ского движения несферических и тем более агрегированных аэрозолей требует применения современных методов численного моделирования. Разработке соответствующего инструмента исследования гравитофотофоретических явлений и применение его к исследованию формирования аэрозольных слоев в средней и верхней атмосфере посвящена данная работа.

Известны и достаточно развиты методы описания фотофоретического движения в сравнительно плотных газовых средах при малых значениях числа Кнудсена, которые базируются на использовании уравнений гидродинамики с учетом специальных граничных условий, так называемых & laquo-с проскальзыванием& raquo-, предложенных в работах [43, 44]. В настоящее время в рамках данного подхода расчету поддается описание движения кластеров, состоящих из нескольких идеальных сферических частиц [44].

В условиях средней и верхней атмосферы для аэрозольных частиц типичных размеров (порядка и меньше микрона) число Кнудсена достаточно велико. Это делает возможным использование в расчетах приближения свободно молекулярного режима в рамках кинетического подхода и применение метода Монте-Карло для численного моделирования взаимодействия аэрозольных частиц с окружающей газовой средой.

Теоретически механизм гравитофотофореза достаточно детально рассмотрен лишь для идеально сферических частиц. Реальные аэрозольные частицы отличаются разнообразием конфигураций и состава. Поэтому разработка последовательной модели гравитофоретического переноса аэрозоля в средней и верхней атмосфере для агрегированных частиц неправильной формы и различного состава представляется необходимой и актуальной. Собственно вопросы стратификации аэрозольных частиц за счет гравитофотофоретических сил также до сих пор изучены недостаточно и требуют специального рассмотрения.

Формирование комплекса программ для численного моделирования рассматриваемого явления, имеет ряд особенностей, связанных с совмещением в рамках одного пакета разнородных в математическом отношении задач с различным физическим наполнением и способами их решения, а также предполагает необходимость использования развитой системы представления, обработки и визуализации результатов расчетов. Исходя из вышесказанного, разработка программного комплекса для проведения численных экспериментов по моделированию эффектов гравитофотофоретического движения и стратификации аэрозольных частиц различных типов и конфигурации представляется в настоящее время актуальной.

Научная проблема исследований определяется необходимостью детального изучения эффекта гравитофотофореза как возможного механизма вертикального транспорта аэрозоля в атмосфере, формирования на этой основе корректной физико-математической модели и разработки программного комплекса для численного моделирования процессов переноса и стратификации аэрозольных частиц в средней и верхней атмосфере Земли.

Объект исследований — аэрозольные компоненты средней и верхней атмосферы Земли.

Предметом исследований является комплексная физико-математическая модель переноса и стратификации аэрозольных компонент в атмосфере Земли под действием гравитофотофоретических сил, предназначенная для проведения численных экспериментов по изучению условий формирования аэрозольных слоев и определения их характеристик.

Целью данной работы является разработка программного комплекса для моделирования гравитофоретического эффекта и исследование процессов переноса и стратификации аэрозольных частиц различной конфигурации и состава (сферических и несферических частиц, аэрозольных агрегатов) в разреженной газовой среде (Кп& gt- 1), поглощающих излучение видимого и ИК диапазонов, в средней и верхней атмосфере Земли под действием гравитофотофоретических сил.

Задачи исследования включают:

1. Разработку на основе метода Монте-Карло численного алгоритма расчета теплообмена, фотофоретических и вязких сил для аэрозольных частиц различной конфигурации и состава (сферических и несферических частиц, аэрозольных агрегатов) в разреженной газовой среде (Кп «1), поглощающих излучение видимого и ИК диапазонов

2. Определение условий возникновения гравитофотофоретического эффекта в результате стабилизации пространственной ориентации аэрозольных частиц под действием гравитации и вязких сил.

3. Формирование комплекса численных программ расчета уравнений вертикального транспорта и стратификации аэрозольных частиц различной конфигурации с учетом фотофоретических, гравитационных и вязких сил в условиях средней и верхней атмосферы.

4. Проведение вычислительных экспериментов по моделированию процессов переноса и стратификации аэрозоля в верхней атмосфере Земли под действием гравитофотофоретических сил.

Основная идея диссертации заключается в использовании физико-математической модели описания взаимодействия несимметричных и составных аэрозольных частиц с окружающей газовой средой на основе кинетического подхода в рамках приближения свободномолекулярного режима с использованием метода Монте-Карло. Данная схема позволяет сформировать пакет прикладных программ, обеспечивающих адекватное воспроизведение эффектов переноса и стратификации аэрозольных частиц в атмосфере Земли в условиях разреженной газовой среды в рамках численных экспериментов на ЭВМ.

Методы исследований базируются на методах решения газокинетических задач на основе приближения свободно-молекулярного режима, теоретических основах математической статистики, теории вероятностей и методе Монте-Карло, а также методах объектно-ориентированного и процедурного программирования и методах численного моделирования.

Основные результаты.

На основе метода Монте-Карло разработан алгоритм расчета фотофоретических сил, моментов, матриц вязкостных коэффициентов, молекулярного теплообмена с окружающей средой и между отдельными элементами для аэрозольных агрегатов различной конфигурации и состава в приближении свободномолекулярного режима в разреженной газовой среде (Кп > 1).

Определены аналитические условия гравитационной стабилизации ориентации аэрозольных частиц со смещенным центром тяжести. Показано существование гравитофотофоретического эффекта аТ -типа для аэрозольных агрегатов, состоящих из разнородных частиц, отличающихся по способности поглощения видимого и ИК излучения.

Сформирован программный комплекс SATA, обеспечивающий возможность численного моделирования вертикального переноса и стратификации аэрозольных частиц различной конфигурации с учетом фотофоретических, гравитационных и вязких сил в условиях средней и верхней атмосферы.

Проведены модельные расчеты высот зависания аэрозольных частиц под действием гравитофотофоретических сил и сезонно-широтной распространенности слоев. Полученные результаты коррелируют с наблюдаемой стратификацией аэрозольных слоев в средней и верхней атмосфере Земли. Модельные частицы, типа сажевых, хорошо поглощающие излучение в видимом и ИК диапазонах, могут накапливаться в нижней стратосфере 25 -30 км, а также образовывать глобальный слой на высоте 70 км. Частицы, типа сульфат загрязненных аэрозолей, преимущественно хорошо поглощающие излучение только ИК диапазона, образуют слои на 20 км, 50 км и могут поддерживаться на высотах 80 — 83 км в полярной летней мезосфере обоих полушарий.

Научная новизна:

1. Показано, что в свободномолекулярном приближении (Кп^& gt- 1) метод Монте-Карло обеспечивает возможность корректного описания взаимодействия для несферических частиц и аэрозольных комплексов с окружающей газовой средой с учетом фотофоретического эффекта, сил вязкого трения и их моментов с требуемой степенью точности.

2. Доказано, что для осесимметричных объектов со смещенным центром тяжести воздействие гравитационного фактора для части частиц приводит к возникновению пространственной ориентированности без вращения. Для аэрозольных агрегатов с нарушенной симметрией типичными следует считать состояния с выраженным вращением. Но при этом также имеет место ориентационный эффект, связанный со стабилизацией режимов вращения частиц вдоль осей с наибольшим или наименьшим моментом инерции в среднем.

3. Показано, что наряду с известным механизмом формирования подъемной силы под действием гравитофотофореза Аа-типа, связанного с неоднородностью распределения коэффициента аккомодации газовых молекул по поверхности аэрозольной частицы, для аэрозольных агрегатов, состоящих из разнородных материалов, имеет место эффект гравитофотофореза АГ-типа, возникающий из-за различия разогрева отдельных частей аэрозольных агрегатов, по-разному поглощающих излучение видимого и ИК диапазона.

4. В результате вычислительных экспериментов получено соответствие количества возникающих аэрозольных слоев и высот накопления аэрозольных частиц под действием гравитофотофоретических сил, а также зон их сезонно-широтной распространенности с наблюдаемой стратификацией аэрозоля в средней и верхней атмосфере Земли.

Теоретическая значимость работы определяется развитием физико-математической модели гравитофотофоретических процессов для несимметричных и составных аэрозольных частиц и оценки их роли в процессах вертикального переноса и стратификации аэрозоля в средней и верхней атмосфере Земли.

Практическая значимость диссертационной работы.

В результате исследований разработан программный комплекс, предназначенный для моделирования движения несферических частиц и аэрозольных кластеров в разреженной газовой среде с учетом гравитофотофоретического фактора. Это позволяет проводить расчеты транспорта аэрозолей в атмосфере с корректным учетом процессов седиментации и фотофореза, что представляет практический интерес с точки зрения моделирования пространственного распределения аэрозолей в средней и верхней атмосфере и оценки их влияния на климатическую систему.

Обоснованность и достоверность результатов определяются последовательным применением кинетического подхода в приближении свободномоле-кулярного режима, корректным использованием методов математической статистики и метода Монте-Карло, применением современных методов разработки программного обеспечения на основе объектно-ориентированного и процедурного программирования, результатами тестовых расчетов в сопоставлении с аналитическими оценками, а также воспроизведением частных результатов, полученных в работах других авторов.

Личный вклад диссертанта состоит в разработке алгоритмов и программного комплекса, анализе и интерпретации результатов, проведении основных расчетов по моделированию гравитофотофоретических эффектов. В части формирования алгоритма по расчету фотофоретических сил работа выполнена совместно с А. В. Кушнаренко под руководством А. А. Черемисина. Разработка общей архитектуры пакета, включая реализацию на ЭВМ алгоритмов расчета матриц вязкостных коэффициентов размерности 6*6 для объектов сложной конфигурации, алгоритмов численного описания движения аэрозольных частиц, а также интерактивной системы генерации расчетных объектов, модулей визуализации и обработки расчетных результатов выполнены автором под руководством А. А. Черемисина.

Теоретические исследования условий ориентационной стабилизации для аэрозольных агрегатов, а также конкретные расчеты стратификации аэрозольных слоев в атмосфере выполнены диссертантом самостоятельно. Автор также принимал участие в обсуждении и интерпретации результатов с соавторами работ: Дегтяревым А. А., Кушнаренко А. В., Фирсовым К. М., Чесноковой Т. Ю., Парамоновым Л. Е., НогуаШ Н. и Черемисиным А. А.

Использование результатов диссертации. Результаты работы могут быть использованы в КГУ, КГТУ, ИОА СО РАН (г. Томск), НГУ (г. Новосибирск), ИФА РАН (г. Москва), СПбГУ (г. Санкт-Петербург).

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих Международных и Всероссийских конференциях, симпозиумах и совещаниях:

1. На IX, X, XI и XII ежегодных Международных симпозиумах «Joint International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics. Atmosphric Physics» (Томск, 2002, 2003, 2004, 2005).

2. На IX, X, XI Рабочей группе & laquo-Аэрозоли Сибири& raquo- (Томск, 2002, 2003, 2004).

3. На Международной конференции «International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory & laquo-ММЕТ*02»- (Киев, 2002).

4. На Всероссийской конференции & laquo-Естественные и антропогенные аэрозоли IV" (Санкт-Петербург, 2003).

5. На Всероссийской научно-технической конференции & laquo-Ультрадисперсные порошки, наноструктуры, материалы (третьи Ставеровские чтения)& raquo- (Красноярск, 2003).

6. На Международной конференции по вычислительной математике (МКВМ-2004, Новосибирск, 2004).

7. На Международном симпозиуме «International Radiation Symposium IRS2004. Current Problems in Atmospheric Radiation. BEXCO» (Busan, Corea, 2004).

Основные результаты диссертации опубликованы в 16 работах, из которых 3 в центральной печати.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка использованных источников. Полный объем диссертации включает 119 страниц текста с 38 рисунками и 1 таблицей. Список использованных источников содержит 105 наименований.

Заключение

В диссертации показано, что в свободномолекулярном приближении (КпУ& gt- 1) разработанный алгоритм численного моделирования на основе метода Монте-Карло, позволяет эффективно рассчитывать теплообмен и силовое воздействие окружающего газа на несферические частицы и аэрозольные комплексы с учетом вязких эффектов с требуемой степенью точности ~ 8 при числе испытаний N & amp-1/(Аа8)2.

2. Аналитически выявлены условия возникновения пространственной ориентированности для несферических и кластерных аэрозольных комплексов. Показано, что для несимметричных частиц типичными являются состояния с вращением, в отличие от класса осесимметричных частиц, для которых возможна стабилизация пространственной ориентации без вращения. В результате проведенных численных экспериментов показано, что учет вязких сил для частиц несимметричного типа также приводит к регуляризации вращения и возникновению устойчивого для них ориентационного гравитофото-форетического эффекта.

3. Доказана эффективность механизма гравитофотофореза ДГ-типа и его способность обеспечивать вертикальный транспорт аэрозольных частиц в средней и верхней атмосфере Земли для аэрозольных агрегатов, состоящих из частей, по-разному поглощающих электромагнитное излучение видимого и ИК диапазона.

4. В рамках численного моделирования доказана возможность образования отдельных аэрозольных слоев под действием гравитофотофоретических сил различного типа. Отмечено соответствие расчетных данных, полученных при численном моделировании, стратификации аэрозоля в средней и верхней атмосфере Земли, включая наблюдаемые высоты левитации аэрозольных частиц и их сезонно-широтное распространение.

5. В результате работы сформирован программный комплекс SATA, обеспечивающий возможность корректного моделирования процессов переноса и левитации аэрозольных частиц под действием гравитофотофоретических сил, А а и, А Т -типа с учетом вязких сил в стратосфере и мезосфере Земли.

ПоказатьСвернуть

Содержание

1. СТРАТИФИКАЦИЯ АЭРОЗОЛЕЙ В СРЕДНЕЙ И ВЕРХНЕЙ АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ.

1.1 Состав и распределение аэрозоля в атмосфере Земли.

1.1.1 Аэрозольные частицы в атмосфере Земли.

1.1.2 Наблюдения аэрозольных слоев в средней и верхней атмосфере Земли.

1.1.3 Модели формирования аэрозольных слоев.

1.2 Фотофоретические силы и вертикальный перенос аэрозоля в верхней атмосфере Земли.

1.2.1 Однородные сферические частицы. Классический фотофорети-ческий эффект. Возможности транспорта и стратификации

1.2.2 Фотофоретические силы Да-типа. Ориентационная модель Ро-хатчека — гравитофотофорез.

1.2.3 Основные положения теории Да-гравитофотофореза.

1.2.4 Поглощение частицами различного размера электромагнитного излучения видимого и ИК спектра.

1.2.5 Процессы теплообмена между частицами и окружающей средой

1.2.6 Постановка задачи и подходы к решению.

2. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ФОТОФОРЕТИЧЕСКИХ СИЛ, МОМЕНТОВ, КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОБМЕНА И ВЯЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО ДЛЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР

2.1 Уравнения движения аэрозольных частиц в атмосфере Земли

2.2 Алгоритм расчета фотофоретических сил, моментов и энергообмена аэрозольных частиц с окружающей средой методом Монте-Карло.

2.3 Алгоритм расчета вязких коэффициентов.

2.4 Оценка скорости сходимости расчетного алгоритма и тестиро- 56 вание программы.

2.5 Схема расчета внутренней задачи для аэрозольных частиц.

3. ДГ-ГРАВИТОФОТОФОРЕЗ. ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ.

3.1 Гравитофотофорез ДГ-типа.

3.2 Общие условия возникновения пространственной ориентированности аэрозольных частиц.

3.3 Особенности пространственной ориентации осесимметричных частиц.

3.4 Моделирование движения осесимметричных частиц и ориента-ционных состояний для кластерных частиц.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОТНОЙ И СЕЗОННО-ШИРОТНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ. ГРАВИТОФОТОФОРЕЗ Да -ТИПА.

4.1 Высотный ход подъемных сил для частиц Дог-типа.

4.2 Условия левитации и стратификации в атмосфере частиц

Аа -типа.

4.3 Сезонно-широтные и сезонно-высотные вариации распространенности аэрозольных слоев в атмосфере Земли.

5. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА SATA (Simulation of Aerosol Transport at Atmosphere).

Список литературы

1. Ивлев, Л. С., Довгалюк, Ю. А., Физика атмосферных аэрозольных систем, НИИХ СПбГУ, 1999. 194 с.

2. Bellouin, N., Boucher, О., Haywood, J., Reddy, M. S., Global estimate of aerosol direct radiative forcing from satellite measurements. Nature, 2005. V. 438.- P. 1038−1041. Coakley, J., Reflections on aerosol cooling. Nature, 2005. -V. 438. -P. 1091−1092.

3. Roberts, D. L. & Jones, A., Climate sensitivity to black carbon aerosol from fossil fuel combustion. J. Geophys. Res., 2004. V. 109. — P. 1029−1033.

4. Stier, P. et al. The aerosol-climate model ECHAM5-HAM. Atmos. Chem. Phys., 2005. V. 5, — P. 1125−1156.

5. Rozenberg, G. V., Melnikova, I. G., Megrelishvili, T. G., Aerosol stratification and its variability, Izv. Akad. Nauk SSSR, Fiz. Atmos. Okeana, 1982. 18(4), — P. 363−372.

6. Rozenberg, G. V., Gorchakov, G. I., Georgievsky, Yu. S., Liubovtseva, Yu. S., Optical parameters of atmospheric aerosol. Physics of atmosphere and problem of climate, M., Nauka, 1988. P. 216−256.

7. Rozenberg, G. V., Sandomirsky, А. В., Optical stratification of atmospheric aerosol. Izv. Akad. Nauk SSSR, Fiz. Atmos. Okeana, 1971. 7(7).- P. 737−749.

8. Kondratiev, K. Ya., Buznikov, A. A., Pokrovskii, O. M., Determination of vertical structures of atmospheric aerosol by spectrophotometrical detection of twilight Earth’s horizon from the spaceship Soyuz-13. Dok. Akad. Nauk SSSR, 1977. -235(1). -P. 53−56.

9. Giovane, F., Schnerman, D. W., Greenberg, J. M., The solar occultation technique for remote sensing of particulated in the Earth’s atmosphere. 2: Skylab results of 48 km aerosol layers. J. Geophys. Res., 1976. 81(30). — P. 5383−5388.

10. Butov, V. V., Loginov, S. V., Reconstruction of ozone distributions and some aerosol characteristics in stratosphere by sensing of twilight Earth’s horizon from space. Atmos. Oceanic Opt., 2001. 14(8). — P. 697−703.

11. Mikirov, A. E., Smerkalov, V. A., Investigation of the radiation scattered by the upper Earth’s atmosphere. Gidrometeoizdat. Leningrad, 1981.

12. Rissler, F., Aerosol layers in the atmosphere. Space Res., 1972. V. 12. -P. 423−431.

13. Kuznetsov, G. I., Sitnik, G. F., Chijov, A. F., Shtyrkov, O. V., Some optical characteristics of the atmosphere, obtained with help of meteorological rockets MP-12 and MP-100. Meteorol. Issled., 1977. 23. — P. 21−29.

14. Donahue, T. M., Guenther, B., Blaumont, J. B., Noctilucent clouds in a daytime: Circumpolar particulate layers near the summer mesopause. J. Atm. Sci., 1972. -29. -P. 1205−1209.

15. Tomas, G. E., Solar Mesosphere Explorer measurements of polar mesospheric clouds (noctilucent clouds). J. Atmos. and Terr. Phys., 1984. — 46 (9). -P. 819−824.

16. Junge, C. E., Chagnon, C. W., Manson, J. E., Stratospheric aerosols. J. Meteor., 1961. -18. -P. 81−108.

17. Hitchman, M. H., McKay, M., and Trepte, C. R., A climatology of stratospheric aerosol. J. Geophys. Res., 1994. V. 99, No. D10. — P. 20 689−20 700.

18. Thomason, L. W., Kent, G. S., Trepte, C. R., and Poole, L. R., A comparison of the stratospheric aerosol background periods of 1979 and 1989−1991. J. Geophys. Res., 1997. V. 102. — P. 3611−3616.

19. Toon, O. B., Turco, R. P., Whitten, R. C., Hamill, P., Implications of stratospheric aerosol measurements for models of aerosol formation and evolution. Geophys. Res. Lett., 1981. V. 8. — P. 23−25.

20. Turco, R. P., Hamill, P., Toon O. B., Whitten R. C., Kiang C. S., A One-Dimensional Model Describing Aerosol Formation and Evolution in the Stratosphere: I. Physical Processes and Mathematical Analogs. J. Atmos. Sci., 1979. -V. 36. -P. 699−717.

21. Turco, R. P., Whitten, R. C., Toon, О. В., Stratospheric Aerosols: Observation and Theory. Rev. Geophys. Space Phys., 1982. V. 20. — P. 233−279.

22. Orr, C., Jr., Keng, E. Y. H., Photophoretic Effects in the Stratosphere. J. Atmos. Sci., 1964. V. 21. — P. 475−478.

23. Rosen, M. H., Orr, C., The photophoretic force. J. Colloid Sci., 1964. V. 19, Nl. -P. 50−60.

24. Lewittes, M., Arnold, S., Radiometric levitation of micron sized spheres. Appl. Phys. Lett., 1982. 40, N 6. — P. 455−457.

25. Huisken, J., Stelzer, H. K., Optical levitation of absorbing particles with a nominally Gaussian laser beam. Opt. Lett., 2002. V. 27, N 14. — P. 1223−1225.

26. Pluchino, А. В., Photophoretic force on particles for low Knudsen number. Appl. Opt., 1983. 22. — P. 103−106.

27. Rohatschek, H., Levitation of mesospheric and stratospheric aerosols by gravito-photophoresis. J. Aerosol Sci., 1996. V. 27, N 3. — P. 46775.

28. Pueshel, R. F., Verma, S., Rohatschek, H., Ferry, G. V., Boiadjieva, N., Howard, S. D., Strawa, A. W., Vertical transport of anthropogenic soot aerosol into the middle atmosphere. J. Geophys. Res., 2000. V. 105, N D3. — P. 3727−3736.

29. Ehrenhaft, F., On the physics of millionths of centimeters. Z. Phys., 1917. -V. 18. -P. 352−368.

30. Preining, O., «Photophoresis» in. Aerosol Science. Devies C.N., ed., Academic Press, N.Y., 1966. Chap. 5. — P. 111−135.

31. Kerker, M., Cooke, D. D., Photophoretic force on aerosol particles in the free-molecule regime. J. Opt. Soc. Amer., 1982. V. 72, N 9. -P. 1267−1272.

32. Береснев, С. А., Ковалев, Ф. Д., Кочнева, JL Б., Рунков, В. А., Суетин, П. Е., Черемисин, А. А., О возможности фотофоретической левитации частиц в стратосфере. Оптика атмосферы и океана, 2003. 16, № 1. — С. 52−57.

33. Rohatschek, Н., Levitation of mesospheric and stratospheric aerosols by gravito-photophoresis. J. Aerosol Sci., 1996. V. 27, N 3. — P. 46775.

34. Ahktaruzzaman, A. F. M., Lin, S. P., Photophoresis of absorbing particies, J. Colloid Interface Sci., 1977. 61. — P. 170−182.

35. Reed, L. D., Low Knudsen number. J. Aerosol Sci., 1977. 8. — P. 123−131.

36. Yalamov, Yu. I., Kutukov, V. B. and Shchukin, E. R., Theory of photophoretic motion of a large-size volatile aerosol particle. J. Colloid Interface Sci., 1976. -57. -P. 564−571.

37. Bernhard, M., Scientific Consulting, Kirchenstrasse 13, D-90 537 FeuchtMoosbach, Germany, «MieCalc freely configurable program for light scattering calculations (Mie theory)"http: //www. unternehmen. corn/Bernhard-Michel/MieCalc/eindex. html).

38. Rohatschek, H., Semi-empirical model of photophoretic forces for the entire range of pressures. J. Aerosol Sci., 1995. V. 26, No. 5. — P. 717−734.

39. Rohatschek, H., Zur Theorie der Gravito-Photophorese. Acta Phys. Austriaca, 1956. -10. -P. 227−238.

40. Бретшнайдер, Б., Курфюрст, И., Охрана воздушного бассейна от загрязнений. 1989. 247 с.

41. Ивлев, JI. С., Микроструктурные особенности аэрозолей вулканического происхождения. Оптика атмосферы и океана, 1996. Т. 9, № 8. -С. 1039−1057.

42. Стырко, Б. И., Самоочищение атмосферы от радиоактивных загрязнений. JL, Гидрометеоиздат. 1968. 293 с.

43. Kaselau, К. Н., Fabian, R., Rohrs, Н., Measurments of aerosol concentrathion up to a height of 27 km. Pure Appl. Geophys., 1974. 112. — P. 877−885.

44. Podzimek, J., Sedlacek, W. A., Habrel, J. В., Aitken nuclei measurements in the lower stratosphere. Tellus., 1977. 29. — P. 116−127.

45. Cadle, R. D., Kiang, C. S., Stratospheric Aitken particles. Rev. Geophys. Space Phys., 1977. 15. — P. 329−332.

46. Rosen, J. M., Hofman, D. J., Balloon-borne measurements of condensation nuclei. J. Appl. Meteor., 1977. 16. — P. 56−62.

47. Hofman, D. J., Rosen, J. M., Pepin, T. J., Pinnik, R. G., Stratospheric aerosol measurements I: Time variations at northern mid-latitudes. J. Atmos. Sci., 1975. -32. -P. 1446−1456.

48. Rosen, J. M., Laby, J., Stratospheric aerosol measurements II: The word-wide distribution. J. Atmos. Sci., 1975. 32. — P. 1457−1462.

49. Wofsy, S. C., McElroy, V. В., On vertical mixing in the upper stratosphere an lower mesosphere. J. Geophys. Res., 1971. 78, — P. 2619−2624.

50. Popoff, I. G., Whitten, R. P., Turco, R. P., Capone, L. A., An assessment of the effect of supersonic aircraft operations on the stratospheric ozone content. NASA Ref. Pub., 1989. 1026, 56 pp.

51. Thomas, G. E., VcKay, C. P., Planet. Space. Sci., 1985. V. 30, -P. 1117−1126.

52. McKay, C. P., Noctilucent cloud formation and the effects of water vapor variability on temperatures in the middle atmosphere. Planet. Space Sci., 1985, V33, No 7,-P. 761−771.

53. Memmesheimer, V., Blum, P. W., Seasonal and latitudinal changes in atmospheric conditions favouring the formation of polar mesospheric clouds. Phisica Scripta, 1988. V. 37, — P. 178−184.

54. Garcia, R. R., Solomon, S. J., Geophys. Res., 1985. V. 90. — P. 3850.

55. Reid, C., Solomon, S., Geophys. Res. Lett., 1985. V. 12. — P. 397.

56. Erenhaft, F., Ann. Phys., 1918. B. 56, — P. 81

57. Кейдел, P., Твердые частицы в атмосфере и в космосе. М. Мир, 1969. 285 с.

58. Preining, О., Photophoresis. Aerosol Sci. N.Y. Academic Press, 1966. -P. 111−135.

59. Борен, К., Хафмен, Д., Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М. Мир, 1988.

60. Arnold, S., Pluchino, F. В., Leung, К. М., Phys. Rev., 1984. V. А29, N 2. — P. 654.

61. Пришивалко, А. П., Оптические и тепловые поля внутри светорассеивающих частиц. Минск, Наука и техника. 1983.

62. Dusel, P. W., Kerker, М., Cooke, D. D. J., Opt. Soc Amer., 1998. -V. 69. -N. l. -P. 55.

63. Greene, W. M., Spjut, R. E., Bar-Zik, E., et al., J. Opt. Soc Amer., 1985.- V. B2. N. 6. — P. 349−358.

64. Kerker, M., Cooke, D. D., Photophoretic force on aerosol particles in the free-molecule regime. J. Opt. Soc. Amer., 1982. V. 72. — N 9. -P. 1267−1272.

65. Tehranian, S., Givane, F., Blum, J., Xu, Y. -L., Gustafson, D. F. S., Photophoresis of micrometr-sized partuicles in the free-molecular regime. Int. J. Heat Mass Transfer, 2001. V. 44. — P. 1649−1657.

66. Knudsen, M. D., Kal. Danske Vidensk. Selskab. Math-fys. Medd., 1930. 11(1), -P. 1.

67. Hidy, G. M., Brock, J. R., Photophoresis and descent of particles in the lower atmosphere. J. Geophys. Res., 1967, 72. — P. 455−460.

68. Cheremisin, A. A., Vassilyev, Yu. V., Kushnarenko, A. V., Photophoretic forces for bispherical aerosol particles. Atmospheric and ocean optics. Atmospheric physics. IX Joint International Symposium, Proc. SPIE, 2002. V. 5027.- P. 23−34.

69. Rubinowicz, A., Zeitschr. Physik, 1926, 35, — P. 540.

70. Ehrenhaft, F., Reeger, E., Sur la photophorese transversale. C. R. Hebd. Acad. Seances, 1951,-232. -P. 1921−1924.

71. Ермаков, С. M., Метод Монте-Карло и смежные вопросы. М., Наука, 1975. -С. 38−80.

72. Методы Монте-Карло в статистической физике / под ред. М. Калоса. — М., Мир. 1984.

73. Соболь И. М., Численные методы Монте-Карло. М., Наука, 1973. -С. 44−85, 210−215.

74. Биндер К., Хеерман Д., Моделирование методом Монте-Карло в статистической физике. Перевод с англ., — М., Наука, 1995.

75. Cheremisin, A. A., Vassilyev, Yu. V., Horvath, Н., Gravito-photophoresis and aerosol stratification in the atmosphere. // J. Aerosol Sci., 2005. V. 36, N 11. -P. 1277−1299.

76. Марчук, Г. И., Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. — С. 525−528.

77. Murray, W., Numerical method for unconstraind optimization. NewYork Academic Press, 1972. P. 146.

78. Мицель А. А., Фирсов К. M., Развитие моделей молекулярного поглощения в задачах переноса излучения в атмосфере Земли // Оптика атмосферы и океана, 2000, № 2, С. 179−197. (http: //atrad. atmos. iao. ru/services/modatm/zon/aio/).

79. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М., Механика. М.: Наука, 1973. — С. 145−154.

80. Бронштейн, И. И., Семендяев, К. А., Справочник по математике. М.: Наука, 1964. -С. 233.

81. Постон, Т., Стюарт, И., Теория катастроф и ее приложения. М.: Мир, 1980. -С. 145.

82. Форсайт, Дж., Малькольм, М., Моулер, К., Машинные методы математических вычислений. — М.: Мир, 1980. -С. 146−164.

83. Vassilyev, Yu. V., Cheremisin, A. A., Aerosols of fractal classes and gravito-photophoresis // XII Joint International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics. Atmosphric Physics. June, 27−30, 2005, Tomsk: IOA SB RAS, 2005. -P. 125.

84. Черемисин, А. А., Васильев, Ю. В., Гравитофотофорез, вертикальный транспорт и стратификация аэрозоля в средней и верхней атмосфере // Естественные и антропогенные аэрозоли IV: Тезисы докладов всероссийской конференции. С. -Петербург, 2003. — С. 86.

85. Cheremisin, A. A., Paramonov, L. Е., Schmidt, V. A. Estimation of sizes of noctilucent clouds particles // International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics. Tomsk: IOA SB RAS, 2004. — P. 126.

Заполнить форму текущей работой