Атмосферный перенос и эффекты взаимодействия

Если они не оказывают заметного воздействия на воздушную оболочку сразу после выброса, то их перемещение можно предсказать, анализируя обычные атмосферные процессы. Однако, как отмечалось выше, частицы сажи, выброшенные в атмосферу в результате городских пожаров, могут вызвать значительное нагревание ее, что в свою очередь приведет к изменениям в характере движения воздушных масс и, следовательно, к дальнейшему перемещению дымового аэрозоля, от распределения которого в атмосфере, будет зависеть его перенос. Можно предположить, что верхняя часть облака, содержащего частицы, нагреется вследствие поглощения солнечной энергии — в результате они поднимутся еще выше. Это явление находится в прямой зависимости от количества солнечного излучения, падающего на Землю, а оно может изменяться со временем года и широтой. Нагревание верхних слоев атмосферы при одновременном охлаждении нижних вызовет очень сильную инверсию температуры между земной поверхностью и верхними слоями тропосферы, что будет препятствовать перемешиванию воздушных масс в тропосфере. Таким образом, аэрозольное облако (по крайней мере его верхняя часть), по всей видимости, переместится в более высокие и устойчивые слои атмосферы, где вероятность удаления частиц из атмосферы существенно меньше, чем в нижней тропосфере.
Эти условия аналогичны тем, которые наблюдаются в невозмущенной стратосфере; по существу, аэрозольные частицы как бы образуют свою собственную «стратосферу». По этой причине высота, на которую первоначально выбрасываются частицы, является не столь решающим параметром, как предполагалось. А это очень важно для оценки их времени «жизни» и времени пребывания в стратосфере. При стабильных стратосферных условиях частицы остаются там в течение периода от шести месяцев до двух лет, тогда как в турбулентной тропосфере их пребывание ограничивается несколькими днями или неделями. Поскольку время нахождения частиц в атмосфере определяет степень и продолжительность их воздействия на климат, на эти аспекты проблемы следует обратить особое внимание в будущих исследованиях. До недавнего времени при численном моделировании не учитывались эффекты интерактивного, или самосогласованного, переноса частиц, когда нагрев дымового аэрозоля оказывает воздействие на его перенос. Поскольку предыдущие исследования не достаточно четко отображают истинную картину явления, необходимо значительное совершенствование методов моделирования.
Одним из важных достижений в этой области, на котором основывается и настоящая книга, являются разработка и применение трехмерных моделей, описывающих полностью интерактивный перенос частиц, т. е. учитывающих не только влияние загрязнения на формирование тепловых полей и циркуляцию, но и гидродинамический перенос аэрозолей в возмущенной атмосфере.
Другое усовершенствование метода моделирования связано с расчетом флуктуации климата после инжек-ции дыма в определенных регионах земного шара (например, в Северной Америке, Европе или Советском Союзе), а не распределенных равномерно над поверхностью всей планеты. Подобные оценки более реальны для прогнозирования последствий, если учитывать, что значительная часть ядерных боеприпасов будет взорвана на территории противоборствующих сторон в Северном полушарии. Поэтому в начальной стадии дымовые облака над этими территориями окажутся более плотными.
Численные расчеты, учитывающие процессы взаимодействия дымовых облаков, а также региональные особенности дымового выброса, показывают, что если боевые действия в Северном полушарии развернутся весной или летом, то дым поднимется на высоту примерно 10—20 км. Находясь на тех же высотах, он постепенно переместится в южном направлении — через тропики в Южное полушарие. Это произойдет в течение нескольких недель. При выбросе сажи общей массой 30—40 млн. т, что лежит в рамках рассматриваемого в настоящем исследовании диапазона загрязнений, в среднем возможное падение температуры в средних широтах Северного полушария будет лишь незначительно меньше в случае учета интерактивного переноса. В отдельных случаях похолодание может оказаться более сильным. В то же время новые исследования показывают, что возможно заметное похолодание в низких широтах Северного полушария, а также климатические аномалии в тропиках и средних широтах Южного полушария. Чтобы более точно оценить масштабы этих процессов — особенно в Южном полушарии,— нужны дальнейшие исследования.
Другой важны