Изменение осадков

Изменения в распределении осадков уже обсуждались в настоящей и в предыдущей главах, но полезно дать общий обзор полученных результатов. Прежде всего следует подчеркнуть, что описание формирования осадков в моделях общей циркуляции атмосферы представляет наибольшие сложности и результаты расчетов этой характеристики можно признать лишь умеренно удовлетворительными. Таким образом, изменение осадков является одним из наименее определенных эффектов. Тем не менее, учитывая основные физические процессы, можно попытаться проанализировать тенденции в изменении осадков.
Все модели предсказывают нагрев верхних слоев загрязненной тропосферы и охлаждение воздуха у поверхности, особенно в материковых районах. В результате должны возникнуть более устойчивые вертикальные распределения температуры под сажевыми облаками, что вызовет уменьшение осадков, особенно на континентах. Кроме того, поверхность суши охлаждается быстрее океана, поэтому воздух над материками будет иметь тенденцию к опусканию, по крайней мере в нижних слоях. Это должно также способствовать подавлению осадков в материковых районах. Нагрев воздуха сверху также будет приводить к уменьшению относительной влажности и облачности на верхних уровнях (Обухов, Голицын, 1983). Сказанное не относится, возможно, к тонким перистым облакам — циррусам, которые могут образовываться в результате конвективных движений выше нагретого дымового слоя.
Существует точка зрения (Katz, 1984; Singer, 1984; Teller, 1984), что первоначальное охлаждение воздуха в нижней тропосфере может вызвать сильные дожди, снегопады и туманы. Кроме того, влажность воздуха будет поддерживаться за счет влаги, освобождающейся при горении дерева и других горючих материалов, а также влаги, увлеченной из пограничного слоя. Масса водяных паров, образующихся во время пожаров, фактически превышает массу дымовых выбросов, однако соответствующее относительное изменение количества влаги в тропосфере будет небольшим и малосущественным. Важность выноса водяного пара в атмосферу для формирования осадков и вымывания частиц часто преувеличивается. Это связано с тем, что некоторые авторы исходят из неправильного предположения, считая, что в виде обильных дождей выпадает вода, содержащаяся в воздухе над некоторой заданной областью в данный момент. Обычно осадки выпадают в результате динамических процессов, когда воздух поднимается вверх — при обтекании орографических особенностей, при конвекции пли во фронтальных зонах. Таким образом, вода выделяется не из определенной ограниченной массы воздуха, а из непрерывного потока, протекающего сквозь облако. Количество воды в облаке в каждый момент времени не очень велико по сравнению со средним количеством осадков, выпадающим в данном месте. Таким образом, охлаждение воздуха под дымовым слоем само по себе не приведет к выпадению большого количества осадков.
Однако неадекватные параметризации осадкообразования могут приводить к неправильным результатам. Модели с рассчитываемым (а не заданным) уровнем осадков, которые применялись для исследования этой проблемы, показали уменьшение осадков в соответствии с высказанными выше аргументами. Например, Мак-Кракен (MacCracken, 1983) в расчетах без учета влияния дыма на гидродинамические течения в атмосфере обнаружил, что изменение термической структуры и циркуляции атмосферы в течение трех месяцев после инжекции аэрозоля приводит к уменьшению осадков на 25% над сушей и на 20% над океаном. В полностью интерактивном расчете по модели Национального центра атмосферных исследований (Thompson, 1985) было найдено сильное уменьшение конденсации в верхней тропосфере и во внутритропической зоне конвергенции, как показано на рис. 5.21. Ган и др. (Ghan et al, 1985) также получили глобальное уменьшение количества осадков.
Вполне вероятно, что юго-западный муссон, который приносит большую часть осадков в Южную Азию, и аналогичные циркуляционные системы, увлажняющие Сахель в Африке, будут разрушены, если поверхность материков охладится летом (в Северном полушарии). Осадки, однако, могут увеличиться в прибрежных зонах в этих регионах.
Осадки на островах обсуждались выше. На тех тропических островах, где большая часть осадков выпадает в результате конвергенции морских бризов во второй половине дня или вечером, количество осадков может значительно уменьшиться, если суточный ход температуры будет подавлен, так как в этом случае бризы будут ослаблены. Изменение силы и направления ветров повлияет и на орогра