Вариации спектральной солнечной светимости (Solar Spectral Irradiance, SSI) обусловлены деятельностью солнечных процессов с временными характеристиками от минут до вековых изменений. Основная часть этих вариаций относится к процессам солнечной активности, дифференциальному вращению гелиоширот и малоизученным изменениям яркости Солнца. Но в этом временном ряду также присутствуют и «высокочастотные» гармоники Солнца, т.н. «пятиминутные» колебания (глобальные колебания Солнца как звезды). Для примера на рис.1. представлена периодограмма светимости NUV(297-330nm), на которой выявляются периоды тождественные частотному спектру солнечных колебаний в диапазоне 2mHz-7mHz (p-mods). Эти осцилляции могут быть потенциальным источником «пятиминутных» флуктуаций в фотохимических реакциях, приземных показателях атмосферы, а также в процессах фотосинтеза (биосфера).
Рисунок.1. Периодограмма светимости NUV(297–330nm) по данным спектральных наблюдений на ст. Новолазаревская (AvaSpec-2048) за 21.12.2014г.
Эффективным способом исследования установленных связей, а также их роли в процессах климата на солнечной временной шкале является организация мониторинга светимости подгрупп UVB(315-280 nm) и UVA(400-315 nm) внесенных в стандарты International Organization for Standardization (ISO). Предлагаемый мониторинг рассматривается в рамках наблюдений на период 25-го цикла солнечной активности (2020-2031) по принципу долготного приближения и широтного удаления относительно экватора. Пунктами наблюдения, которыми располагает ААНИИ для данной задачи, являются:
| 1 |
НИС «ЛБ«Мыс Баранова» (арх. Северная Земля)
|
N 79°16' - E 101°45' |
| ст. Восток (Антарктида) |
S 78°27' - E 106°52' |
| 2 |
п. Баренцбург (арх. Шпицберген)
|
N 78°04' - E 014°13' |
| ст. Новолазаревская (Антарктида) |
S 70°46' - E 011°49' |
На рис. 2 обозначены базисы долготных (меридианных) наблюдений UVA(315-400nm) и UVB(280-315nm) для п. Баренцбург (РАЭ-Ш) – ст. Новолазаревская (РАЭ) и НИС «ЛБ«Мыс Баранова» (ВАЭ) – ст. Восток (РАЭ) на период 25-го цикла солнечной активности (2020-2031гг.). Наблюдения на ст. Восток запланированы с 2021 года.
Рисунок 2. Базисы спектральных наблюдений солнечной UV-радиации
Методы.
Оптоволоконный спектрометр AvaSpec-2048
www.avantes.com
Спектрометр AvaSpec-2048 (Fiber Optic Spectrometer, Avantes) - многофункциональный спектрометр, сконструированный на базе платформы AvaBench-75 с симметричной оптической скамьёй (Czerny-Turner) и элементной детекторной матрицей. Оптические элементы спектрометра включают оптоволоконный SMA коннектор, дифракционную решетку, коллимирующее и фокусирующее зеркала. С помощью современных аппаратных средств и программного обеспечения «AvaSoft» скорость передачи данных спектра и выходной файл данных Excel может составить 50мс. Схема спектральных наблюдений UV(280-400nm) представлена на рис.3.
Рисунок 3. Схема сбора данных по спектральным наблюдениям солнечной светимости UVB(280-315nm) и UVA(315-400nm)
По ссылке представлены записи данных измерений UV-радиации в диапазоне UV(280-400nm) зенита атмосферы с графиками суточного распределения значений интенсивности потока в относительных единицах.
Отв. исполнитель:
с.н.с. отд.геофизики
к.т.н. С.Н. Шаповалов
shapovalov@aari.nw.ru
|