Составители:
Рубрика:
температуру его верхней границы. Это увеличение выхолаживания, установленное С.Туми (1991 г.),
приводит к нестабильности верхних слоёв облака и способствует развитию конвекции
*
.
8.5. Влияние аэрозолей на перенос радиации
В начале 50-х годов В.Г.Кастров по данным самолётных измерений потоков радиации в
свободной атмосфере впервые обнаружил, что измеренное поглощение коротковолновой (КВ, в
области 0,3÷3,0 мкм) радиации в безоблачной атмосфере в отдельных случаях существенно
превосходит расчётное молекулярное поглощение, и высказал предположение о возможном влиянии
аэрозолей на перенос радиации. Последующие спектральные измерения с самолётов потоков КВ-
радиации дали прямое доказательство существования значительного (но очень изменчивого)
аэрозольного поглощения.
Аэрозоли оказывают заметное влияние на перенос и длинноволновой (ДВ, в области 3÷30
мкм) радиации, особенно в области окна прозрачности атмосферы 8÷12 мкм. Суммарное воздействие
аэрозолей на перенос радиации во всём диапазоне волн (КВ + ДВ) зависит от их относительного
вклада в изменчивость радиационных потоков в указанных областях спектра.
Многопараметричность и изменчивость взаимных связей «аэрозоли — радиация» в системе
«Земля — атмосфера» требует выделения наиболее важных и долговременных параметров
аэрозольно-радиационных зависимостей. Для энергетики атмосферы важно знать интегральные
радиационные характеристики: альбедо (A), поглощательную способность (П), скорость
радиационного изменения температуры (∂T/∂t).
Аэрозольно-радиационные исследования в относительно чистых фоновых условиях.
Преимущественно ответственной за оптическое состояние атмосферы считают субмикронную
фракцию (10÷800 нм) аэрозолей как наиболее устойчивую и долгоживущую. Большую роль в этой
фракции играет сажа, образующаяся из горячих паров углеводородов при высокотемпературных
процессах горения. Частицы сажи размерами 3÷5 нм объединяются в агрегаты в несколько сотых
микрона и оседают на поверхности пылинок, капелек и т.д., а затем удаляются из атмосферы вместе
с носителями по истечении нескольких десятков часов, а порой и одной — двух недель (см. раздел
7.7).
Плотность сажи в воздухе изменяется от 1 мкг/м
3
в особо чистых условиях до 10÷30 мкг/м
3
в
особенно задымлённых, а её доля приближается к 10% от всей массы тонкодисперсного аэрозоля.
Именно сажевый коэффициент аэрозолей ответственен за поглощение радиации в коротковолновой
области спектра. Характерный неселективный спектр поглощения сажи простирается на всю область
ближнего и среднего ИК-диапазона. Среднее значение вещественной и мнимой части показателя
преломления составляют 1,94 и 0,581 соответственно, при альбедо однократного рассеяния ω
0
=0,171.
Коротковолновое поглощение грубодисперсной фракции (пылевой и водной) больше 1 мкм
также в основном обусловливаются частицами тонкодисперсной фракции, осевшими на поверхность
крупных частиц.
В горах, в фоновых природных условиях, массовая концентрация сажи варьирует от 0,1 до 1
мкг/м
3
. При этом пофракционный анализ спектров поглощения показывает, что максимальный вклад
в интегральное поглощение вносят частицы радиусом 0,16÷0,3 мкм.
С ростом влажности средний спектр аэрозольного ослабления существенно меняется, что
связано с обводнением аэрозолей и уменьшением его удельного поглощения. Наблюдается
отрицательная корреляционная связь между температурой и мелкодисперсной фракцией аэрозолей
(размером 0,2÷0,5 мкм) и положительная — между температурой и концентрацией частиц размером
0,5÷2 мкм, что указывает на разные механизмы генерации этих фракций аэрозольных частиц в
атмосфере.
Спектральная зависимость τ(λ) описывается формулой Ангстрема τ(λ)∼λ
-
α, где α -
постоянная, которая характеризует наклон показателя спектрального ослабления и связана с
распределением частиц по размерам Юнге dN/d logr=-r
-
α
-2
и зависит от общей счётной концентрации
частиц N.
*
См. в книге «Аэрозоль и климат»
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- …
- следующая ›
- последняя »
