Экология СПРАВОЧНИК

Наиболее высоки концентрации аэрозолей в тропосфере, где они присутствуют в виде пыли природного и антропогенного происхождения, а также в виде капель воды и кристаллов льда, образующих облака. В стратосфере концентрация аэрозольных частиц обычно гораздо меньше, особенно крупных частиц радиусом более 1 мкм.[ ...]

Распределение частиц фонового стратосферного аэрозоля по размерам и концентрация частиц могут изменяться в широких пределах. Наиболее характерно одномодовое распределение с модальным радиусом, близким к 0,1 мкм. В отдельных случаях наблюдаются и бимодальные распределения, образующиеся, по-видимому, при перемешивании частиц с различной историей роста. Концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля проявляет широтный ход — концентрация частиц наибольшая в экваториальной области и уменьшается к полюсам. При низкой вулканической активности концентрация частиц радиусом более 0,15 мкм составляет 1—2 см-3, а частиц радиусом более 0,03 мкм (ядер Айткена)—около 10—12 см-3. Вулканические извержения через некоторое время резко увеличивают весовую и счетную концентрации частиц фонового стратосферного аэрозоля. Так, примерно через шесть месяцев после извержения вулкана Сан-Фуэго концентрация частиц увеличилась почти на порядок и достигла 8—10 см-3. Задержка между моментом вулканического извержения и временем достижения максимальной концентрации аэрозольных частиц обусловлена медленным процессом окисления диоксида серы, содержащегося в вулканических газах, до серной кислоты (см. п. 3.8). После достижения максимума концентрация частиц фонового стратосферного аэрозоля постепенно уменьшается и через 2—3 года снижается до уровня, существовавшего до извержения вулкана.[ ...]

Ежедневно в верхнюю атмосферу Земли поступает несколько десятков тонн межпланетного метеорного вещества. Оценки притока метеорного вещества, сделанные разными исследователями, различаются в довольно широких пределах — от 14 до 170 т/сут; наиболее вероятное значение равно 40—70 т/сут [47]. Кроме того, примерно такое же количество межпланетного вещества может поступать в атмосферу за короткие промежутки времени при спорадических метеорных ливнях. Средняя медианная масса метеорных частиц, поступающих в атмосферу, близка к 10 мкг, что соответствует радиусу частиц около 100 мкм.[ ...]

Частицы, более крупные, чем микрометеориты, составляющие основную часть массы метеорного вещества, при торможении нагреваются до температуры плавления. Расплавленный слой метеорного вещества срывается с поверхности частицы и частично испаряется. В результате этого процесса, называемого абляцией, масса крупных метеорных частиц быстро уменьшается, и они полностью превращаются в микронную и субмикронную метеорную пыль. Некоторые из крупных метеорных частиц при входе в атмосферу распадаются на фрагменты, как правило, большие, чем микрометеориты, которые также подвергаются абляции. Лишь наиболее крупные метеориты не полностью расплавляются и достигают поверхности Земли.[ ...]

Несмотря на неоднократные попытки, не удалось получить надежные данные о концентрации и распределении по размерам частиц метеорной пыли в верхней атмосфере. Данные ракетных и лидарных измерений показывают, что концентрация частиц радиусом более 0,02 мкм на высоте 50—90 км не превышает нескольких сотен в 1 м3. При такой низкой концентрации трудно собрать репрезентативную пробу частиц в кратковременном полете, а лидарный отраженный сигнал близок к уровню шума. Существует также проблема идентификации частиц метеорного происхождения в пробах, содержащих частицы фонового стратосферного аэрозоля и другие частицы земного происхождения. Поскольку концентрация частиц метеорной пыли мала, то мало и ее влияние на физические и химические процессы в стратосфере.[ ...]

Серебристые облака, находящиеся на высоте 75—90 км, могут наблюдаться с земли севернее 45° с. ш. и южнее 50° ю. ш. в сумерки, когда Солнце ниже горизонта. При этих условиях атмосфера на высоте примерно 80 км остается освещенной Солнцем, а нижележащие слои — темные. Эти геометрические ограничения делают невозможным наблюдения серебристых облаков с поверхности Земли на широтах выше 70°. Результаты наблюдений со спутников, пилотируемых кораблей и орбитальных станций показывают, что серебристые облака простираются до полюсов, где они более плотные, а в более низких широтах видны только обрывки этой сплошной пелены. Высотное распределение серебристых облаков имеет резкий пик на высоте 83 км. Однако с меньшей вероятностью облака наблюдаются в диапазоне высот от 73 до 95 км. Толщина серебристых облаков может достигать нескольких километров. Формы серебристых облаков очень многообразны, что связано в первую очередь с волновыми движениями на мезопаузе. Классификация форм серебристых облаков включает вуали, завитки, полосы, валы и другие формы [10].[ ...]

О существовании перламутровых облаков известно более 100 лет [202]. Обычно перламутровые облака видны на высоких широтах в обоих полушариях зимой. В прошлом столетии они наблюдались ежегодно несколько раз, за период 1900—1930 гг. об их наблюдениях не сообщалось вообще. Особенностью перламутровых облаков является их сверкающая окраска. Облака, по форме напоминающие перистые и перисто-кучевые, отражая солнечный свет, кажутся светящимися на темном небе. По мере опускания Солнца за горизонт меняются интенсивность и окраска их свечения. Спустя два-три часа после захода Солнца они перестают светиться, но их еще можно различить по ослаблению ими света звезд. С приближением рассвета облака начинают светиться вновь.[ ...]

Качественно новый этап изучения перламутровых облаков начался в 1979 г. после запуска спутника «Нимбус-7» с прибором БАМ-Н для определения содержания атмосферных аэрозолей по ослаблению солнечного излучения на длине волны 1 мкм [160]. Было обнаружено, что во время арктической и антарктической зимы в полярных областях наблюдаются аномально высокие значения ослабления, тесно связанные с областями очень низких температур в нижней стратосфере. Маккормик с сотрудниками [160] назвали облака, обнаруживаемые в обеих полярных областях, полярными стратосферными облаками. Толчком к новым исследованиям физических характеристик облаков и химических процессов на поверхности их частиц явилась гипотеза о решающей роли ПСО в образовании антарктической озонной «дыры». Подробно химические процессы с участием полярных стратосферных облаков и их возможное влияние на стратосферный озон рассматриваются в главах 3 и 5. Здесь же мы кратко рассмотрим их основные характеристики.[ ...]

Регулярные измерения прибором SAM-II (см. рис. 1.11) позволили выявить основные особенности полярных стратосферных облаков, их сезонного хода и высотного распределения в обоих полушариях. При этом следует обратить внимание, что прибор SAM-II на спутнике «Нимбус-7» позволял осуществлять измерения ослабления атмосферы только на одной географической широте, изменяющейся в каждом полушарии в зависимости от времени года от 64 до 80°. Поэтому данные прибора SAM-II не отражают распределение этих облаков над всей полярной областью. С учетом этой особенности данные спутниковых измерений за период 1979—1987 гг. показывают, что частота появления полярных стратосферных облаков в Антарктиде в 10—100 раз выше, чем в Арктике. Кроме того, в Антарктике они обычно наблюдаются на высоте 16—18 км, а в Арктике — на высоте 20—22 км.[ ...]

Появление полярных стратосферных облаков совпадает с периодами самых низких температур в нижней стратосфере — январь—февраль в северном полушарии и июнь—август — в южном, что показывают результаты измерения оптической толщи прибором SAM-II, осредненные за неделю и по высотам от 2 км над тропопаузой до 30 км (см. рис. 1.11).[ ...]

Рисунки к данной главе:

Пределы изменения обратного аэрозольного рассеяния по данным измерений в обсерватории Гармиш-Партенкирхен, ФРГ

Временная изменчивость коэффициента ослабления атмосферы по данным спутниковых измерений в Арктике (/) и Антарктике (2) [161].