1 год назад
Нету коментариев

Под термином «аэрозоль» по­нимают все мелкие твердые и жид­кие частицы, взвешенные в ат­мосфере. Они появляются в ре­зультате затормаживания космиче­ской пыли, разрушения и сгора­ния метеоров, выбросов из вул­канов и, наконец, за счет деятель­ности человека. Последний вид аэрозоля называют антропоген­ным.

Дымовые шлейфы из труб, на которых сконденсировались пары воды, жители подветренных от за­водов и теплоэлектроцентралей районов нередко принимают за естественную облачность. Эти шлейфы из труб отчетливо видны с самолетов на протяжении многих десятков километров. За счет че­ловеческой деятельности, как от­мечает М. И. Будыко, в атмосфе­ру Земли за год поступает от 200 до 400 млн. т. частиц. Естест­венное же ежегодное поступление частиц аэрозоля от Земли оцени­вают в 800—2200 млн. т.

Воздействие аэрозолей на кли­мат и погоду осуществляется дву­мя путями. Во-первых, они часто обладают гигроскопическими свойствами и содействуют процес­сам конденсации. А при темпе­ратуре воздуха ниже —40° С, как отмечает В. Я. Никандров, частич­ки любой природы могут стать ядрами кристаллизации или их ис­точниками. Это значит, что в верх­них слоях тропосферы, а зимой и ниже, любой аэрозоль активно участвует в конденсационных про­цессах. Во-вторых, пелена аэрозо­ля взаимодействует с лучистой энергией, меняя радиационный теплоприход как к самой атмо­сфере, так и к подстилающей по­верхности, земной или водной.

Верхняя граница аэрозольного слоя может заметно нагреваться прямыми солнечными лучами. Плотные слои, особенно облачные, поглощают длинноволновое теп­ловое излучение, идущее от зем­ной поверхности и от нижележа­щих слоев атмосферы, уменьшая уходящее в космос излучение. Они играют роль теплового одеяла для Земли.

Поэтому распределение аэрозо­лей по высоте и их физико-хи­мические свойства во многом определяют изменения климата и погоды.

Свойства аэрозолей и их распре­деление по высоте во многом за­висят от их источника.

Так, например, по нашим с Е. П. Черенковой оценкам (1960), земная пыль распределяется в тро­посфере по высоте в зависимости от радиуса ее частиц. Концентра­ция крупных частиц убывает с высотой по экспоненциальному за­кону, а концентрация мелких частиц в слое конвективного пере­мешивания мало меняется по вы­соте.

Таким образом, в нижних слоях атмосферы и в тропосфере главным источником пыли является подстилающая поверхность. Сред­няя продолжительность нахожде­ния отдельной частицы аэрозоля в тропосфере — около 10 дней, по оценкам М. И. Будыко там содержится в среднем от 30 до 70 млн. т аэрозоля. Около 50— 75% всего количества пыли со­стоит из неорганического ве­щества.

На высотах в несколько десятков километров господствует аэрозоль вулканического происхождения, причем, как оказалось, он в зна­чительной мере состоит из капелек серной кислоты. Она образуется из поступающего туда сернистого газа после ряда химических реак­ций.

На больших высотах преоблада­ют частички космической пыли. Они возникают при сгорании ме­теоров и при торможении микро­метеоров на высотах от 120 до 80 км. Влетая в земную атмосферу со скоростями от 11 до 72 км/с, метеоры вызывают также иониза­цию атмосферы. Это приводит к появлению ядер кристаллизации. И действительно, Е. Г. Боуэн (1953) обнаружил через 30— 31 день после метеорных потоков увеличение количества осадков.

Нами исследовалось распреде­ление по высоте аэрозоля косми­ческого происхождения. Оказа­лось, что максимум удельной кон­центрации частиц аэрозоля на еди­ницу массы воздуха находится на высоте 85 км, а максимум кон­центрации на единицу объема при­ходится на высоту 20 км (Дмитриев А. А. Оценка концентрации космической пыли в верх­них слоях атмосферы при наличии турбу­лентности // Труды Университета дружбы народов им. П. Лумумбы. — Сер. Физи­ка. — Вып. 2. — М., 1965. — Т. 12. — С. 205—218).

Наблюдения за распределением аэрозольных слоев в стратосфере, проведенные Г. В. Розенбергом (1982), показали, что нередко су­ществует несколько максимумов концентрации на разных уровнях. Это может быть связано и с по­степенным распространением вниз материи, поступившей с новыми метеорными потоками, и с послед­ствиями выбросов вулканических извержений.

Много аэрозоля поступает в верхние слои атмосферы при взры­вах атомных бомб.

В совместной работе с Г. И. Кузь­менко нами было показано, что площади, занимаемые осадками, возрастают примерно через 31 день после метеорных пото­ков (Дмитриев А. А., Кузьменко Г. И. О влиянии некоторых ме­теорных потоков на осадки’ на европей­ской территории СССР // Труды Универ­ситета дружбы народов им. П. Лумумбы. — Сер. Физика. — Вып. 2. — М., 1965. — Т. 12. — С. 186—204). Однако космическую пыль нельзя рассматривать как фактор, определяющий погоду. В районах обширных антициклонов никакое опыление дождя не даст, а на пути уже развившегося циклона обяза­тельно выпадут осадки даже при отсутствии космической пыли. Правда, при наличии фронтов для района Москвы и Московской об­ласти наблюдалось увеличение частоты повторяемости осадков после усилений метеорной актив­ности более чем на 45%.

Для иллюстрации климатологи­ческой значимости выводов можно привести следующий пример. На­ми был обнаружен 20 февраля пик дождливости, вероятность ко­торого относительно сухого перио­да была 95% (т. е. он не был случайным). Позже стало извест­но о существовании метеорного потока 16—19 января, который соответствует с обычным сдвигом 31—34 дня пику дождливости.

Оценки количества метеорной пыли, выпадающей на Землю за год, зависят от метода наблю­дений и расчетов и поэтому силь­но различаются у разных авторов. Наименьшая величина близка к 8 т (Т. Кайзер), а наибольшая до­стигает 10—100 млн. т (С. П. Голенецкий, С. Г. Малахов, В. В. Степанюк).

Иногда большие массы пыли выбрасываются при взрывных из­вержениях вулканов. Так, напри­мер, вулкан Эль-Чичон выбросил в атмосферу 4 апреля 1982. г., по одним оценкам, 20 млн. т, а по другим — значительно больше (гигатонны) аэрозоля. В состав его входили и серная кислота — очень гигроскопичное вещество, и много твердых частиц. Этот аэрозоль образовал в первые ме­сяцы два слоя: один — у тропо­паузы, а другой — на высоте 25 км.

По опыту наблюдения за други­ми извержениями ожидалось, что облако через год распространит­ся на всю атмосферу и вызовет в период 1983—1984 гг. у Земли похолодание в среднем на 0,5° С. И действительно, декабрь 1983 г., по сообщению Национальной службы США, был самым холод­ным за всю историю страны. От хо­лодов погибло более 450 человек. В большинстве районов субтропи­ческой зоны был почти полностью уничтожен урожай цитрусовых.

У нас суровая зима наступила в 1984—1985 гг., как бы дрейфуя на восток.

После сильного извержения в Индонезии вулкана Тамбор также наблюдались катастрофические последствия. На следующий год в Западной Европе была исключи­тельно холодная зима, погибли по­севы и начался голод.

В марте 1963 г. в Индонезии на острове Бали произошло сильное извержение взрывного характера вулкана Агунг. Через несколько месяцев после его извержения в стратосфере обнаружили резкое возрастание количества аэрозоль­ных частиц. С конца 1963 г. ин­тенсивность прямой солнечной ра­диации у земной поверхности сильно уменьшилась в Европе, Северной Америке и в централь­ных областях Тихого океана.

Интересно отметить, что в Москве в 1964 и 1965 гг. послед­ний заморозок наступил позже по сравнению с 1963 г. соответст­венно на 15 и на 22 дня. То же произошло с цветением черемухи, наступившим с опозданием со­ответственно на 13 и 15 дней.

Немецкий метеоролог Г. Флон в 1964 г. летал на самолете в центре Полярного бассейна и наблюдал при этом совершенно необычный слой стратосферной дымки. Его нижняя граница нахо­дилась на уровне тропопаузы. Этот слой существовал не один год, еще летом 1973 г. обнару­живались слабые следы от прежне­го сильного помутнения.

Возможно, этим слоем помут­нения, которое возникло от вулка­нической пыли, было обусловлено похолодание полярной тропосфе­ры в 1963—1973 гг. на —0,56° С по сравнению с 1949—1962 гг.

Здесь употреблена оговорка «возможно» для строгости изло­жения. Для того чтобы установить какую-либо закономерность, не­достаточно опираться только на отдельные факты. Необходима статистическая обработка много­кратно повторенных опытов. Однако в природе мы не вольны по­вторять такие события, как из­вержения, а вынуждены ждать, пока накопится достаточное ко­личество фактов.

Предварительный анализ уже имеющихся наблюдений за по­следствиями извержений вулка­нов позволяет считать их значи­мым фактором колебаний кли­мата.