Составители:
Рубрика:
процессы, стоящие за такими соотношениями. Иначе обстоит дело при детальных расчетах на ЭВМ:
там часто фундаментальный физический смысл математических соотношений затемняется. Ни тот,
ни другой подход, однако, не позволяют правильно описать такое фундаментальное свойство
облачности, как ее значительная изменчивость в пространстве и во времени. Эта изменчивость
постоянно служит препятствием для развития физики облаков, поскольку даже очевидно простые
концепции становятся здесь неопределенными. Например: следует или не следует при расчете
среднего радиуса капель или средней водности учитывать те области внутри облака, в которых нет
капель (или их там так мало или они так малы, что, по сути, водность равна нулю)?
При обсуждении оптических свойств переход от капель к ледяным частицам не приводит к
существенным изменениям в выводах, поскольку коэффициенты поглощения воды и льда хотя и
различаются в деталях спектрального хода, но систематических различий в интегральных по спектру
свойствах не имеют. Однако при формировании ледяных частиц происходит дополнительная
нуклеация и возникают термодинамические неустойчивости, из-за чего ледяные облака могут
существенно отличаться от жидкокапельных. Лед может содержать пузырьки, трещины и другие
неоднородности, что обесценивает допущения об однородности частиц, и основанные на нем выводы
оказываются отягощенными значительными ошибками.
8.4. Облачные системы над городом (Загрязненные облака)
Экспериментаьные и теоретические исседования показывают, что оптически активный
антропогенные аэрозоли
*
могут значительно изменять радиационные и микроструктурные
характеристики облачной атмосферы и, таким образом, играть важную роль как фактор
регионального климата. Антропогенное влияние, связанное со все возрастающей хозяйственной
деятельностью человека, приводит к изменению метеорологического режима городов и физико-
химических параметров облаков в отдельных районах Земли. Присутствие аэрозолей в облаках
влияет на их радиационные свойства, выпадение осадков и связанную с этим теплоту конденсации,
воздействует на динамику облаков. Согласно результатам вычислений с помощью радиационно-
конвективных моделей уменьшение на 3% современного среднеглобального альбедо облаков
привело бы к повышению глобально осредненной температуры поверхности примерно на 1 К[120].
Альбедо оптически толстых облаков (τ>30), состоящих из чистых капелек воды, должно бы
быть примерно 0,9, тогда как наблюдаемые облака такой толщины характеризуются значением
0,7÷0,8. Одним из факторов, влияющим на альбедо облаков, может быть поглощающие
антропогенные аэрозоли, присутствующие в атмосфере. Поскольку вода слабо поглощает
коротковолновую радиацию, то наличие аэрозолей может оказывать существенное влияние на
поглощение радиации облаками. При этом аэрозольным рассеянием можно пренебречь, поскольку
суммарная оптическая толщина облаков значительно больше оптической толщины, обусловленной
наличием аэрозолей, даже в случаях тонких облаков, и поэтому доминирующим процессом является
рассеяние на каплях. Влияние аэрозольных частиц на оптические свойства облаков проявляется как
непосредственно (при наличии гидрофобных частиц), так и через трансформацию микроструктуры
облаков благодаря присутствию ядер конденсации. Среди гигроскопических ядер конденсации
можно выделить активные обводненные частицы, которые могут поглощать свет, и активные ядра,
которые обычно не поглощают свет, но увеличивают концентрацию мелких капель. Масса последних
в результате конденсации может возрасти до 10
6
раз по сравнению с их первоначальной массой.
Рассмотрим, как аэрозоли влияют на все три фундаментальных параметра, описывающие
оптические свойства облаков, — на оптическую толщину (τ), альбедо однократного рассеяния (ω
0
) и
асимметрию индикатрисы рассеяния (g). Параметры ω
0
и g изменяются в пределах от 0 до 1, а τ>1,
причем часто τ»1.
В зависимости от пересыщения ядра конденсации существуют как стабильные или быстро
растут, превращаясь в капли, образующие облако. Счетная концентрация капель в облаках (N)
связана с концентрацией ядер конденсации при пересыщении (c) как N∼ c
0,8
. При этом требуемое для
образования капель пересыщение не превосходит нескольких десятых долей процента.
*
Аэрозольные частицы с факторами эффективности ослабления и рассеяния, близкими и большими 1 или с
размерами, близкими к длине волны излучения.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- …
- следующая ›
- последняя »
