Читать «Озонные дыры и гибель человечества» онлайн - страница 370

Надо иметь в виду, что ослабление солнечного излучения, которое падает сверху на аэрозольный слой, складывается не только из поглощения и рассеяния, которое рассеивает солнечные лучи обратно, вверх. Рассеивание может произойти под любым углом по отношению к первоначальному направлению луча падающего света. Значит, оно может быть направлено и вниз, под некоторым углом к вертикали.

Дым оказывает весьма малое влияние на тепловое излучение. Во всяком случае, слой дыма примерно в десять раз слабее влияет на потоки излучения в тепловом диапазоне, чем видимом участке спектра.

Для понимания процессов ослабления солнечного излучения, о которых здесь шла речь, приведем расчеты ученых. Расчеты эти выполнены для следующих условий. Масса облака дыма составляет 1509 Мт. Далее рассматриваются два варианта. В первом варианте дымовое облако равномерно распределено (размазано) над областью от 30° до 70° c. ш. Этот пояс составляет 44 % площади всего северного полушария. Во втором варианте это дымовое облако распределено равномерно над всем северным полушарием, от экватора до северного полюса. Для указанных условий в первом варианте масса дыма в столбе составляет М = 1,34 г/м² и солнечное излучение ослабляется облаком дыма более чем в тысячу раз. Во втором случае плотность дыма в столбе примерно в два раза меньше. Поэтому ослабление прямого солнечного излучения дымовым облаком происходит только примерно в 40 раз.

Атмосфера нагревается солнечным излучением. Но поскольку под действием облака дыма солнечное излучение меняется, то неизбежно меняется и распределение тепла в атмосфере. В тех областях, где частицы дыма поглощают солнечную энергию, происходит нагрев атмосферного газа. Но в тех областях, куда не доходит солнечное излучение, то есть у поверхности Земли, — температура уменьшается. Если изменить нагрев газа в разных его частях, то он неизбежно придет в движение, стремясь выровнять неравномерное распределение тепла. Таким образом, образование дымового облака в атмосфере не только приведет к рассеянию и поглощению солнечного излучения, но и изменит динамический и термический режим атмосферного газа. Изменится, следовательно, и взаимодействие его с подстилающей поверхностью.

Дым от пожара поднимается до тех пор, пока не достигнет уровня своей плавучести. Это та высота, на которой плотность задымленного воздуха сравнивается с плотностью чистого воздуха, который находится рядом. Поэтому нет силы, которая продолжала бы облако дыма толкать вверх. При этом область дыма занимает ограниченную площадь на земной поверхности и на всех высотах. Вдали от источника дыма воздух у земной поверхности может быть вполне чистым. Кстати, дым от обычных пожаров находится на высоте примерно равной 2 км и выше. Арктическая дымка также обычно находится на высотах 2–5 км. На этих высотах аэрозольные частицы эффективно переносятся ветром.

Вблизи земной поверхности атмосферный воздух хорошо перемешан. Это до высоты 1 км. Но выше атмосфера состоит из горизонтальных слоев, и турбулентное движение (вихревое) здесь наблюдается редко. Поэтому атмосферный газ со всеми его примесями по вертикали перемешивается плохо. Поэтому если дым или другие примеси введены в атмосферу в пограничном слое, то есть вблизи поверхности Земли, где перемешивание очень эффективно, то дымовые частицы хорошо перемешиваются с остальным воздухом и такая хорошо перемешанная смесь будет постепенно всплывать вверх. Если же дым введен в атмосферу выше пограничного слоя, то есть выше 1 км, то такого перемешивания не произойдет. Это дымовое облако будет обладать другими свойствами, чем то, что образовалось у поверхности Земли. Все это надо учитывать при проведении расчетов. Расчеты показывают, что нагретый задымленный воздух поднимается на верхние уровни атмосферы и распространяется по горизонтали сначала в зональном направлении (вдоль определенных широт), покрывая всю область средних широт. За время порядка недели задымленный воздух покрывает все средние широты (включая океаны). В то же самое время дым начинает переноситься и в тропические широты, а затем и в противоположное, южное полушарие. Согласно расчетам дым в южное полушарие начинает проникать через две-три недели после его появления в атмосфере северного полушария. Таким образом, образовавшийся дым достаточно быстро распространяется в глобальном масштабе. Естественно, что распространение дыма зависит от сезона. Зимой дым поднимается не так высоко, как летом, и распространяется в другие широты менее охотно.