Результаты воздействия аэрозоля на различные процессы (например, на перенос излучения) зависят,как правило, от совокупности химических и физических явлений, причем почти всегда существенную роль играет зависимость состава аэрозоля от размера его частиц. Поэтому адекватное описание свойств реального аэрозоля возможно лишь на основе использования результатов комплексного определения его характеристик. Одним из наиболее распространенных видов измерений является определение массовой концентрации аэрозоля. Однако именно эта характеристика наименее информативна, поскольку ничего не говорит об источниках, составе аэрозоля и его возможом воздействии.

Вполне обаснованы опасения относительно возможного антропогенно обусловленного возрастания содержания аэрозоля, которое может оказывать воздействие на климат как через посредство изменения радиационного режима Земли, так и путем влияния на гидрологический цикл. Несмотря на то что имеются многочисленные данные наблюдений за дальним распространением природного и антропогенного аэрозоля от его источников, все еще отсутствует надежная информация, которая подтверждала бы наличие связи между хозяйственной деятельностью человека и трендом возрастания содержания в глобальных масштабах, имеющим значение с точки зрения воздействия на погоду и климат. Сильная пространственно-временная изменчивость характеристик аэрозоля затрудняет выделение его антропогенного компонента, которое может стать возможным лишь при условии понимания причин подобной изменчивости, что требует осуществления широкой программы комплексных исследований атмосферного аэрозля.

Главная задача, связанная с изучением воздействия аэрозоля на климат, состоит в учете его влияния на перенос коротковолновой и длинноволновой радиации с точки зрения тех изменений климата, которые могут порождать региональные и глобальные вариации содержания и состава аэрозоля в атмосфере. В последние годы большое внимание уделялось проблеме воздействия на климат дымового аэрозоля, образующегося в результате пожаров при ядерных взрывах в атмосфере [3].

Развитие численного моделирования климата определяет необходимость надежного учета влияния аэрозоля на климат на основе разработки моделей аэрозоля и оценки чувствительности климата к различным характеристикам аэрозоля [4]. В связи с этим требуют выяснения прежде всего следующие аспекты проблемы: 1) влияние аэрозоля на процессы регионального и глобального масштаба; 2) выявление наиболее существенных (с точки зрения воздействия на климат) типов и свойств аэрозоля; 3) сравнение воздействий на региональный и глобальный климат таких факторов, как изменчивость аэрозоля, малых газовых компонентов (H2O, O2, CO2 и др.), облачности и альбедо подстилающей поверхности.

Для приближенных оценок воздействия аэрозоля на климат пригодны модели радиационно-конвективного равновесия. С помощью таких моделей было обнаружено сильное воздействие аэрозоля на вертикальный профиль температуры при большой оптической толщине аэрозоля и слабое воздействие, если оптическая толщина меньше 0.5. В зависимости от альбедо подстилающей поверхности, стратификации аэрозоля и оптических свойств облаков могут возникать эффекты как похолодания, так и потепления климата (до нескольких градусов). Значительное воздействие на климат может оказывать стратосферный аэрозоль. Учет влияния аэрозоля в рамках зональной модели общей циркуляции атмосферы (ОЦА) позволил сделать вывод о понижении температуры поверхности, достигающем нескольких 0С. Первоначальные расчеты с помощью трехмерных моделей ОЦА, в которых учитывались характеристики аэрозоля для района пустынь, позволили обнаружить следующее: 1) понижение температуры земной поверхности, достигающее 2.50С, если аэрозоль поглощает только солнечную радиацию; 2) повышение температуры земной поверхности до 3.50С, если учесть влияние аэрозоля на перенос теплового излучения (парниковый эффект); 3) значительное усиление устойчивости атмосферы вблизи земной поверхности и ослабление ее в свободной атмосфере (в верхней половине запыленной части атмосферы); 4) существенную трансформацию поля температуры за пределами запыленной части атмосферы (Западная Европа, Азия и тропическая Африка).

Технический прогресс породил новые проблемы и новую ответственность человечества перед будущими поколениями за состояние природной Среды и обеспечение необходимых жизненных условий. В последнее десятилетие пришло реальное осознание остроты противоречия между ограниченными возможностями биосферы усваивать без заметного ущерба отходы промышленности и ростом общественных потребностей. Изменения исторически сложившихся экологических систем приобретает характер, при котором все более вероятными становятся опасные для человека и зачастую необратимые нарушения естественных природных связей. Уже сейчас в атмосферу ежегодно поступает около 200 млн. т окиси углерода, 150 млн. т двуокиси серы, 50 млн. т углеводородов, примерно столько же окиси азота, много других загрязнителей. И хотя масса выбрасываемых веществ составляет незначительную часть от массы атмосферы, их локализация в промышленных районах, не превышающих 5% земной поверхности, и в самых нижних слоях атмосферы приводит к недопустимо высоким концентрациям антропогенных загрязнителей.

Таким образом, на современном этапе развития человеческого сообщества сформировались объективные условия, требующие нового подхода к хозяйственно-экономической деятельности. В рамках этого подхода предметом особой заботы становится сохранение восстановительного потенциала биосферы, а затраты на соответствующие мероприятия рассматриваются как необходимая часть государственного бюджета. Практическая реализация этого подхода предполагает наличие методологии, позволяющей оценить воздействие планируемых - и в особенности крупномасштабных - мероприятий на текущее и перспективное состояние биосферы и выбрать среди множества вариантов оптимальную в смысле некоторых эколого-экономических критериев стратегию.

Создание такой методологии - задача многоаспектная, комплексная и в высшей степени сложная. Она требует глубокого системного анализа, интеграции исследований в различных областях науки, таких, как методы математического моделирования и экология, физика атмосферных и океанических процессов, иммунология и медицина, химия многофазных систем, география, экономика, космические исследования, безотходные технологии, юриспруденция.

Направленность данной методологии на прогноз и количественную оценку последствий планируемых мероприятий наряду с невозможностью проведения натурных экспериментов в реальном масштабе времени определяет форму ее реализации. Прогноз последствий и выбор стратегий должны осуществляться на основе математических моделей с использованием современных средств вычислительной техники, последующей проверки выводов лабораторных и приближенных к реальным условиям ситуаций.

Общая структура модели для построения оптимальных стратегии хозяйственной деятельности с учетом наиболее актуальной в текущий период проблемы влияния антропогенных загрязнений на природную среду определяется следующими основными блоками: