ESTIMATION OF THE GROUND-LEVEL OZONE LIFETIME UNDER RURAL CONDITIONS
J. Šakalys and R. Girgždienė
Institute of Physics, Center for Physical Sciences and Technology, Savanorių 231, LT-02300, Vilnius, Lithuania
E-mail: sakalys@ar.fi.lt

Received 18 February 2010; revised 14 May 2010; accepted 17 June 2010

The investigation of the ozone formation and destruction is of great interest because ozone influences the atmospheric chemistry and plays an important role in the climate change. The ground-level ozone lifetime alters depending on physical and chemical properties of the locality, meteorological factors, atmospheric turbulence, and other conditions. In this paper, the method of estimation of the ozone lifetime under rural conditions is presented. The discrepancy between the solar intensity as well as related turbulent air mixing maximum and the ozone concentration maximum during the day was used in the lifetime calculations. The solar radiation intensity and duration were taken as main parameters in calculating the ozone lifetime by estimating the ozone enrichment at the ground level. In the calculations the least-squares method was applied. The ground-level average ozone lifetime was estimated to be in the range of 3.6–5.6 hours at the rural Preila station and in the range of 2.8–3.9 hours at the R¯ugšteliškis station during different seasons.

Keywords: ozone lifetime, solar radiation intensity and duration, seasons, rural conditions

OZONO GYVAVIMO TRUKMĖS PAŽEMIO ORE MAŽAI UŽTERŠTOJE VIETOVĖJE NUSTATYMAS
J. Šakalys, R. Girgždienė
Fizinių ir technologijos mokslų centro Fizikos institutas, Vilnius, Lietuva

Ozono gyvavimo trukmė pažemio ore labiausiai priklauso nuo cheminių priemaišų koncentracijos ore, meteorologinių sąlygų bei vietovės paklotinio paviršiaus, ant kurio didžioji dalis jo suyra, fizinių ir cheminių savybių. Visų šių parametrų, nustatant ozono gyvavimo trukmę, įvertinimas yra labai sudėtingas ir keblus uždavinys. Straipsnyje pateikiamas metodas leidžia įvertinti ozono gyvavimo trukmę mažai užterštoje vietovėje, remiantis Saulės spinduliuotės intensyvumu ir trukme bei Saulės intensyvumo ir su juo susijusio turbulentinio oro maišymosi maksimumo ir ozono koncentracijos maksimumo per parą nesutapimu. Šis trukmės poslinkis atsiranda todėl, kad ozonas, šviečiant Saulei bei intensyvėjant turbulentiniam oro maišymuisi, kaupiasi ir jo koncentracijos ore maksimali vertė paros eigoje stebima vėliau nei maksimali Saulės spinduliuotė. Saulės spinduliuotės intensyvumas ir trukmė yra svarbiausi veiksniai praturtinant pažemio oro sluoksnį ozonu, nes, didėjant spinduliuotės intensyvumui, didėja ir turbulentinis oro maišymasis bei aktyvėja fotocheminės reakcijos. Saulės spinduliuotės intensyvumo kitimo matematinė išraiška gauta iš eksperimentinių Preilos stoties matavimo duomenų. Turbulentinis atmosferos maišymasis neišnyksta ir naktį, tik žymiai susilpnėja, todėl modelyje yra parametras, aprašantis pastovų pažemio oro sluoksnio praturtinimą ozonu visą parą, ir kitas parametras, atitinkantis ozono susidarymą esant Saulės spinduliuotei. Skaičiavimuose naudotas mažiausių kvadratų metodas. Panaudojus 2004–2005 m. eksperimentinius Preilos ir Rūgšteliškio stočių sezoninius ozono koncentracijos ore duomenis atlikta sukurto modelio patikra parodė gerą eksperimentinių rezultatų ir modelio atitikimą. įvertintos ozono gyvavimo ore trukmės (3,6–5,6 valandos) Preilos foninėje stotyje yra ilgesnės nei Rūgšteliškio stotyje (2,8–3,9 valandos). Žinoma, kad ozono gyvavimo trukmė priklauso nuo azoto oksidų (NO_x), biogeninių lakiųjų organinių junginių (monoterpenas, izoprenas ir kt.) ir lakiųjų organinių junginių (LOJ) koncentracijos ore. Preilos stotis gali būti priskiriama vietovei, kur ozono koncentracijos dydžiui įtakos gali turėti LOJ kiekis atmosferoje. Rūgšteliškio stotyje eksperimentiniai matavimai rodo padidintą NOx koncentraciją. Šios stotys yra vietovėse su labai skirtingu žemės paklotiniu paviršiumi, t. y. Preila yra ant Baltijos jūros kranto, o Rūgšteliškis – miškingoje vietovėje. Dėl didesnio paklotinio paviršiaus šiurkštumo Rūgšteliškio stoties aplinkoje vyksta didesnis nei Preilos vietovėje turbulentinis oro maišymasis ir didesnis pažemio oro praturtinimas ozonu. Šių vietovių išvardinti ypatumai ir lėmė skirtingus ozono gyvavimo ore trukmes.