Cтраница 1
Увеличение концентрации антропогенного аэрозоля, масса которого уже сейчас оценивается в 10 млн. т, может изменить оптические свойства атмосферы ( прежде всего снизить прозрачность), что уменьшит приход общей солнечной радиации примерно на 15 %, а ультрафиолетовой - на 30 %, а это приведет к снижению температуры. Конечно, реальные процессы значительно более сложны и взаимосвязаны, однако изложенные примеры убедительно показывают, что воздействие человека на природные процессы соизмеримо с мощностью естественных физических сил. [1]
В глобальной модели была сделана оценка тепловых эффектов антропогенного аэрозоля и СО2 с учетом вызываемого ими изменения гидрологического цикла, в частности, перестройки облачности. Оказалось, что учет этой перестройки изменяет эффект теплового воздействия аэрозоля и СО2 на земную климатическую систему по сравнению со случаем фиксированной облачности. [2]
Поскольку изучение загрязненной атмосферы определяется конкретными проблемами загрязнения в определенной области, то химические соединения, отобранные для изучения антропогенных аэрозолей, отличаются от веществ, отобранных для изучения естественных аэрозолей, поэтому их трудно сравнивать. В многочисленных исследованиях в Великобритании и Канаде твердые частицы были собраны приборами для измерения осадков и проанализированы в плане таких основных трех категорий, как растворимое вещество, пепел или горючее вещество. Хотя нельзя ожидать, что состав осаждающегося вещества будет совпадать с общим суспендированным веществом, он все-таки может отражать основные особенности с хорошим приближением. В табл. 65 приведены некоторые типичные данные из промышленных и жилых районов в загрязненных областях. Мы видим, что значительная доля ( 70 - 80 %) вещества является нерастворимой и содержит минеральные и органические ( горючие) соединения. Подобная же доля нерастворимого вещества отмечалась в аэрозолях, которые были лишь немного подвержены загрязнению ( см. разд. Небольшое количество имеющихся данных показывает, что воднорастворимая фракция высока в сульфатах и что раствор является весьма кислым. Цифры в табл. 65 относятся к зонам, которые типичны для районов, где сжигают уголь или где развита тяжелая индустрия. Очевидно, состав ( выраженный в этих общих категориях) не сильно различается между Лондоном и зоной Грейт-Винд - зор ( Детройт), и можно ожидать, что этот вывод также справедлив для большинства областей с аналогичными смоговыми характеристиками. [3]
Загрязнение атмосферы различными твердыми, жидкими и газообразными примесями, количество которых во многих городах достигло высокого уровня, способствует образованию антропогенного аэрозоля. Увеличение концентрации аэрозоля над городами резко уменьшает солнечную радиацию ( инсоляцию), поступающую на земную поверхность. [4]
Пространственно-временная изменчивость поля концентрации, химического состава и микроструктуры аэрозоля определяется распределением источников и стоков, а также процессами переноса и трансформации аэрозоля. Данные, имеющиеся в настоящее время, свидетельствуют о наличии четырех главных типов глобального тропосферного аэрозоля [254]: первый тип - природный и антропогенный аэрозоль, продуцированный из газовой фазы in situ; второй тип - минеральный аэрозоль, источником которого является почва; третий тип - морской аэрозоль, представляющий собой частицы морской соли и капли растворов морской соли; четвертый тип - органический аэрозоль. Наиболее изученными составляющими тропосферного аэрозоля являются почвенно-эро-зионный ( минеральный) и морской солевой аэрозоль. Экспериментальные исследования последних лет показали распространенность почвенно-эрозионного аэрозоля во всем тропосферном слое атмосферы в горизонтальном и вертикальном направлениях, в то время как распространенность морского солевого аэрозоля ограничена акваторией Мирового океана и относительно узкой прибрежной полосой. Распространенность морского аэрозоля в вертикальном направлении ограничена зоной активного вертикального турбулентного обмена толщиной 2 - 3 км над поверхностью моря. [5]
Значительное увеличение количества техногенных аэрозолей, возникающих при горении, может заметно изменить условия образования облаков и за счет этого климат планеты. Атлантического, Тихого и Индийского океанов и в приполярных областях - из-за слабого промышленного развития этих районов техногенные выбросы пока сравнительно невелики. Другое опасное экологическое последствие увеличения количества антропогенных аэрозолей ( сейчас они составляют примерно 20 % общего количества аэрозолей в природе) - уменьшение прозрачности атмосферы. [6]
Значительное увеличение количества техногенных аэрозолей, возникающих при горении, может заметно изменить условия образования облаков и за счет этого климат планеты. В основных кухнях погоды - тропических областях Атлантического, Тихого и Индийского океанов и в приполярных областях - из-за слабого промышленного развития этих районов техногенные выбросы пока сравнительно невелики. Другое опасное экологическое последействие увеличения количества антропогенных аэрозолей ( они составляют - 20 % общего количества аэрозолей в природе) - уменьшение прозрачности атмосферы. [7]
Современные модели общей циркуляции атмосферы, на основе которых получают наиболее реалистичные оценки эволюции состояния климатической системы, гГока не дают возможности однозначно предсказать изменения глобального климата будущего и прогнозировать его региональные особенности. Основными причинами этого являются очень приближенное моделирование океана и его взаимодействие с другими компонентами климатической системы, а также неопределенности параметризации многих важных климатических факторов. В проблеме изменения глобального климата чрезвычайно важным является задача обнаружения влияния антропогенного аэрозоля и парниковых газов на климат, решение которой дало бы возможность тщательного тестирования климатических моделей. Создание более совершенных моделей п схем параметризации климатических процессов практически немыслимы без глобального мониторинга климатической системы, в которой одним из важнейших и наиболее динамичных компонентов является атмосфера. [8]
Вклад наземных источников в общее содержание стратосферных аэрозолей невелик, если не считать эпизодических извержений вулканов. В остальных случаях тропосферные аэрозоли могут проникать в стратосферу только в результате конвективного подъема частиц в экваториальной зоне. Большое количество аэрозольных частиц образуется в стратосфере в результате химических и фотохимических реакций из окислов азота и серы. Главным источником антропогенных аэрозолей в нижней стратосфере и верхней тропосфере являются продукты сгорания авиационного топлива. [9]
Величину этого воздействия оценить трудно, поскольку оно зависит не только от общей массы аэрозолей, заполняющих атмосферу, но также от химического состава и распределения частиц по размерам. Однако эффект может оказаться существенным, если принять во внимание изменения климата, вызванные потреблением ископаемых топлив человеком. Например, в докладе Влияние усиления излучения на изменения климата Межправительственной комиссии по изменению климата в 1994 г. представлена оценка прямого эффекта усиления излучения из-за аэрозолей SO4 -, составляющая с 1850 г. от - 0 25 до 0 9 Вт м - 2 в результате сжигания ископаемых топлив, из которых от - 0 05 до - 0 6 Вт м - 2 обусловлено сжиганием биомассы в течение того же периода, причем обе величины являются усредненными глобальными. Из этого анализа вытекают три важные вещи. Во-вторых, знак их вклада противоположен действию парниковых газов, и таким образом, влияние от увеличения количества аэрозолей заключается в снижении до некоторой степени эффекта потепления от СО2 и ему подобных газов. В-третьих, пространственное распределение радиации, связанной с антропогенными аэрозолями, очень неоднородно по сравнению с таковым парниковых газов. Причиной этого последнего явления служат очень разные времена пребывания в атмосфере ( обычно несколько дней) SO4 - и других частиц по сравнению с главными парниковыми газами, которые остаются в атмосфере в течение периодов времени, измеряемых годами. [10]