СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Антропогенный аэрозоль

1.1. Физико-химические свойства антропогенного аэрозоля

1.1.1. Сажа

1.1.2. Пепел

1.2 Влияние антропогенных аэрозолей на физические

процессы

1.2.1. Изменение климата городов

1.2.2. Особенности фазовых переходов воды в загрязненной

атмосфере

2. Климатические эффекты аэрозолей

2.1. Влияние аэрозоля на физические параметры атмосферы

2.2. Аэрозоль как элемент климатической системы

2.3. Радиационные эффекты аэрозоля

2.4. Локальные эффекты городского тропосферного аэрозоля

2.6. Расчет зависимостей физических параметров атмосферы от

массовой концентрации антропогенного аэрозоля

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Проблему влияния аэрозоля на климат можно без преувеличения назвать центральной и наиболее сложной из всего комплекса проблем “аэрозоли и климат”. Дело в том, что антропогенные аэрозоли наиболее разнообразны по структуре и своим физико-химическим свойствам, а их вклад в общее содержание атмосферного аэрозоля постоянно растет и может быть резко увеличен.

В прошлом климат Земли изменялся много раз без воздействия или при малом воздействии антропогенных источников. Поэтому возникает вопрос: может ли оказать воздействие на климат присутствие в атмосфере аэрозоля вообще и антропогенного в частности. Отмечалось, что глобальные выбросы антропогенного аэрозоля в настоящее время достаточно велики. Так, среднегодовой выброс аэрозоля из естественных источников составляет 2312 млн. т, а из антропогенных-296 млн. т, что составляет соответственно 88.5 и 11.5% от общего среднегодового количества генерируемого аэрозоля.

При оценке потенциального влияния антропогенного аэрозоля важно сознавать, что его образование ограничено промышленными центрами, расположенными в основном в Северной Америке, Европе, Японии и на части территории Австралии. Таким образом, 296 млн. т антропогенного аэрозоля образуется над площадью, равной примерно 2.5% поверхности Земли. Для сравнения отметим, что эта же территория продуцирует 58 млн. т аэрозоля естественного происхождения, т. е. лишь 20% от антропогееного аэрозоля. Эта относительно высокая концентрация антропогенного аэрозоля над относительно маленькой площадью позволяет предположить возможность локального, вполне вероятно что и регионального, воздействия на климат. Например, в большом количестве работ рассматривается влияние больших промышленных центров на процесс облакообразования, влияние промышленности на термический режим атмосферы, изменение прозрачности атмосферы в результате хозяйственной деятельности человека. Известно, что изменение аэрозольной оптической толщины со временем в стратосфере после вулканических извержений, а в тропосфере от промышленных загрязнений и пылевых бурь могут вызывать климатические изменения.

Непоглощающий аэрозоль увеличивает альбедо атмосферы и, следовательно уменьшает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли. Если аэрозоль поглощает в коротковолновой области спектра, то поглощенная энергия солнечного излучения передается атмосфере. Это приводит к нагреванию атмосферы и охлаждению подстилающей поверхности. Если аэрозоль поглощает и соответственно испускает энергию в инфракрасной области спектра, то это приводит к противоположному результату, т. е. энергия выводится из тропосферы, что приводит к охлаждению воздуха и усилению парникового эффекта у поверхности Земли. Общий эффект зависит от соотношения коэффициентов поглощения в видимой и инфракрасной области, а также от альбедо поверхности. Изменение радиационных потоков в аэрозольной атмосфере приводит к изменению ее температурной стратификации, а также к изменению температуры земной поверхности.

Те же механизмы, что приводят к изменению температурного режима поверхности и атмосферы, могут влиять на точность определения температуры поверхности моря и суши из космоса, и на возникновение и поведение воздушных потоков, включая развитие струйных течений на низких высотах. Эти факторы сказываются также на точность местного и регионального прогноза погоды. Наличие сильных полос поглощения в атмосферном “окне” 8 -12 мкм для аэрозоля аридного происхождения может привести к уменьшению температуры подстилающей поверхности, которое достигает нескольких кельвинов.

Влияние аэрозоля на климат наиболее ощутимо в промышленных районах вследствие того, что воздействие его на радиационные потоки приводит к нагреванию атмосферы и стабилизации конвективных процессов. Так, в одной из работ американских ученых на базе западных районов США, показано, что присутствие аэрозоля может привести к усилению температурных инверсий и тем самым к накоплению промышленного выброса.

С помощью аэрозолей можно воздействовать на атмосферные процессы. Наука о воздействии на атмосферные процессы становится одной из важнейших, чему способствуют следующие обстоятельства. Ураганы, грозы, град, катастрофические ливни, туманы, нарушение экологического режима различных слоев атмосферы, обледенение и электрическое поражение летательных аппаратов, наземных и морских объектов и другие опасные природные явления наносят ощутимый урон народному хозяйству. Поэтому исследуются возможности прогнозировать эти явления и предотвращать их. Вместе с тем, искусственные воздействия,способствующие улучшению погодных условий , могут оказаться эффективным средством повышения урожаев, улучшения видимости, ослабления катастрофических явлений и т. п.

Представление о том, в какой мере человек может управлять атмосферными процессами, периодически менялось со временем. На сегодняшний день теоретически разработаны методы управления облаками, перераспределения и интенсификации осадков, борьбы с градом, рассеяния облаков и туманов, воздействия на ураганы и антициклоны, преднамеренного и непреднамеренного нарушения равновесия в ионосфере и озоносфере. Но на практике наиболее применительными из них являются методы воздействия на облака и осадки и искусственного рассеяния и создания туманов [7].

1. АНТРОПОГЕННЫЙ АЭРОЗОЛЬ

1.1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АНТРОПОГЕННЫХ

АЭРОЗОЛЕЙ

Концентрация в атмосфере аэрозольных частиц антропогенного происхождения зависит в первую очередь от интенсивности генерации и времени их существования. Время жизни частиц определяется как размерами, так и другими их физико-химическими свойствами, а также высотой слоя атмосферы, в который они первоначально введены. В приземном слое частицы, радиус которых превышает 10 мкм, осаждаются на земную поверхность через несколько часов после поступления в атмосферу. Частицы субмикронного размера обладают высокой подвижностью и в результате интенсивного броуновского движения и коагуляции достаточно быстро укрупняются, образуя моду малых частиц. Эта мода аэрозольных частиц может находиться в воздухе достаточно длительное время и весьма эффективно рассеивает коротковолновую солнечную радиацию. Дисперсность антропогенных аэрозолей определяется характеристиками процессов образования частиц, в том числе концентрацией аэрозолеобразующего вещества и его химическим составом. Роль диспергационных процессов в образовании антропогенных аэрозолей относительно невелика (сельское хозяйство, горнодобывающая и строительная промышленность) и с каждым годом уменьшается в результате использования методов эффективного пылеподавления и пылеосаждения.