Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 1
Всех: 2
Именниников сегодня нет

Воздействие дыма на химические процессы в стратосфере

 Экологические статьи » Ядерная война - последствия  18-11-2010, 14:19  Author: BlogDix
При ядерных взрывах наряду с окислами азота в стратосферу забрасываются и другие химически активные вещества, Влияющие, в частности, на концентрацию озона. Если взрывы происходят вблизи поверхности, в верхние слои атмосферы попадает значительное количество грунта. Химические реакции с пылью могут приводить к снижению концентрации озона. Дым и газооб-разные вещества, образующиеся в пожарах, могут, особенно при интенсивных пожарах в городах, подниматься выше тропопаузы. Кроме того, за счет изменений температурного и циркуляционного режимов атмосферы большое количество дыма и пыли из тропосферы может проникнуть в стратосферу. При этом может произойти динамическое перераспределение концентрации озона и других газообразных составляющих стратосферы. Наконец, в стратосферу могут быть выброшены вещества (например, сажа, НС1 и Н20), которые влияют на кинетику протекающих процессов и могут привести к изменению температурного режима стратосферы, что вызовет изменение скоростей химических реакций, уменьшение высоты тропопаузы и изменения в динамическом взаимодействии тропосферы и стратосферы, осуществляющемся посредством гравитационных и планетарных волн и определяющем время пребывания аэрозолей в стратосфере. Чтобы рассчитать все эти эффекты, необходимо прежде всего решить две фундаментальные проблемы. Во-первых, надо определить, какие вещества могут попасть в стратосферу и какие изменения произойдут в атмосфере. Во-вторых, изменения концентрации озона вызывают изменения температурного режима, что в свою очередь сказывается на отклике атмосферы. Поэтому необходимо иметь возможность самосогласованным образом рассчитывать все взаимодействующие процессы, определяющие эволюцию атмосферы после ядерных взрывов. Поскольку ни одна из указанных проблем не решена полностью, возможно лишь умозрительное обсуждение некоторых вариантов. При этом предполагается, что массированные выбросы дыма произойдут в летний период времени, поэтому циркуляционный режим атмосферы сильно изменится. Если конфликт начнется зимой, то соответствующие последствия будут, вероятно, менее серьезными, но все же весьма существенными.
При выбросах дыма в среднюю и верхнюю тропосферу скорость вертикального перемешивания в стратосфере по сравнению с нормальными условиями значительно увеличится. При нагреве дыма солнечным излучением и его подъеме воздух в нижней стратосфере будет смещаться вверх и по направлению к экватору. Из-за усиления перемешивания химически активные газообразные вещества, реагирующие с озоном, могут быть подняты на большую высоту, что, возможно, еще сильнее уменьшит содержание озона. Максимальное количество озона содержится в нижних слоях стратосферы. Смещение этого слоя воздуха вверх и по направлению к экватору, по-видимому, будет способствовать дальнейшему снижению концентрации озона.
Сильные восходящие движения воздуха в Северном полушарии (в течение первых нескольких недель или месяцев после ядерного удара) будут сбалансированы крупномасштабными нисходящими потоками в Южном полушарии. При этом воздух из стратосферы, содержащий большое количество озона, будет переноситься к поверхности Земли (например, в нормальных условиях высокая концентрация озона у поверхности возникает за короткое время при сильных нисходящих движениях воздуха, вызванных грозовой конвекцией или другими процессами интенсивного вертикального перемешивания). Однако по мере распространения дыма в Южное полушарие гад-леевская циркуляция ослабевает и верхняя тропосфера стабилизируется. При этом перенос озона из стратосферы в тропосферу может уменьшиться. Перенос воздуха в Южное полушарие приведет к тому, что окислы азота, попавшие в атмосферу в Северном полушарии, также будут переноситься в Южное. В результате снижение концентрации озона в экваториальной области и к югу от экватора будет более значительным, чем в отсутствие изменений циркуляционного режима. Вероятно, что при этом среднее по земному шару содержание озона уменьшится сильнее, несмотря на то что изменения в Северном полушарии могут быть менее значительными (из-за уменьшения концентрации N0). Приведет ли это к увеличению потока УФ-излучения, зависит от концентрации в атмосфере других поглощающих веществ, например частиц дыма.
Нагрев солнечным излучением дыма, попавшего в стратосферу в результате изменения циркуляционного режима, может привести к значительному повышению температуры воздуха в стратосфере — в некоторых случаях от 20 до 50°С и более в зависимости от времени года. Такие изменения температуры сами по себе вызовут значительное снижение концентрации озона. Например, если принять сделанные в работе NRC, 1985, оценки изменения температуры в средних широтах (при этом, как правило, в нижней стратосфере возникает изотермический профиль, соответствующий температуре примерно 240 К), то количество озона в вертикальном столбе воздуха в отсутствие других эффектов уменьшается на 18%. Обратите внимание, однако, на то, что увеличение интенсивности ультрафиолета-В будет частично компенсироваться за счет его поглощения попавшим в стратосферу дымом. С другой стороны, дым поглощает и более коротковолновое УФ-излучение, под воздействием которого идет фотодиссоциация молекул кислорода и обра зование 03 (Crutzen, 1984). Указанный эффект может играть довольно важную роль в снижении концентрации озона. Далее, нагрев стратосферы и верхней тропосферы за счет дыма может увеличить время жизни аэрозолей, что затянет очищение атмосферы до нескольких лет (по сравнению с несколькими месяцами при нормальных условиях).
Помимо того что озон поглощает УФ-излучение, он существенно влияет на процессы переноса излучения в видимой и инфракрасной области спектра. Таким образом, изменения концентрации озона могут повлиять на температурный режим и циркуляцию атмосферы (NRC, 1985). Например, при поглощении солнечного излучения озоном в средней и верхней стратосфере на высотах 35—40 км возникает устойчивая температурная инверсия, выше которой частицы дыма подняться не могут (Malone et al., 1985). В нормальных условиях охлаждение верхних слоев стратосферы за счет инфракрасного излучения озона приводит к возникновению нисходящих потоков воздуха в приполярных районах. Такие потоки представляют собой один из механизмов очищения стратосферы. Инфракрасное излучение, испускаемое в условиях полярной ночи частицами дыма, может ускорить охлаждение воздуха и вызвать нисходящие движения воздуха, благодаря которым дым переносится на высоты, откуда он может быть удален осадками.
Одним из важных долговременных механизмов очищения стратосферы может быть окисление частиц дыма в реакциях с озоном (и другими активными веществами; вероятно, наиболее эффективна будет реакция с ОН). Окисление слабо поглощающих солнечное излучение углеводородов (одной из компонент дыма) при типичной для невозмущенной стратосферы концентрации озона может происходить сравнительно быстро. Однако процессы, которые будут происходить при нарушении температурного режима и более низкой, концентрации озона (по сравнению с невозмущенной стратосферой), требуют более тщательного исследования. Окисление поглощающих свет частиц сажи должно происходить медленнее (Fristrom, частное сообщение). В настоящее время отсутствуют количественные данные, которые указывали бы, что оптические свойства дыма могут сильно измениться за небольшой период времени в результате химических реакций. Исключать такую возможность, однако, нельзя.
Совершенно ясно, что проведенный анализ является неполным и весьма неточным. Чтобы получить ответ на наиболее важные вопросы, необходимы интенсивные исследования. Тем не менее очевидно, что описанные изменения -химических процессов в стратосфере могут иметь важные последствия глобального масштаба. В настоящее время количественно оценить эти последствия не представляется возможным. Следует отметить, однако, что проделанные ранее оценки уменьшения концентрации озона в свободной от дыма атмосфере, по-видимому, неприменимы для условий, которые сформируются после ядерной войны. Сейчас кажется вероятным, что уменьшение концентрации озона будет более значительным, более продолжительным и охватит большую территорию, чем представлялось ранее.


загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.