Другие доклады в этой подборке
Аэрозоли (находящиеся в воздухе микроскопические частицы и капли), как известно, в значительной степени влияют на радиационный баланс Земли/атмосферы. Радиационное влияние аэрозолей происходит двумя различными путями, а именно: (i) прямое влияние, при котором аэрозоли сами рассеивают и поглощают солнечное и тепловое инфракрасное излучение, и (ii) косвенное влияние, когда аэрозоли видоизменяют микрофизические и, соответственно, радиационные свойства облаков и их количество. Аэрозоли образуются в результате множества процессов как естественного (включая пылевые бури и вулканическую деятельность), так и антропогенного (включая сжигание ископаемых видов топлива и биомассы) характера. Концентрации тропосферных аэрозолей в атмосфере, как представляется, возросли в последние годы вследствие увеличения антропогенных выбросов частиц и газов — их предшественников, способствуя тем самым радиационному воздействию. Большая часть аэрозолей находится в нижнем слое тропосферы (на высоте менее нескольких километров), при этом радиационное влияние многих аэрозолей чувствительно к вертикальному распределению. Аэрозоли, находясь в атмосфере, подвергаются химическим и физическим изменениям, особенно внутри облаков, и удаляются из атмосферы в больших количествах и сравнительно быстро атмосферными осадками (как правило, в течение одной недели). Вследствие столь короткого времени пребывания в атмосфере и неоднородности источников аэрозоли распределяются неоднородно в тропосфере, при этом их максимальное количество остается около источников. Радиационное воздействие, связанное с аэрозолями, зависит не только от этого пространственного распределения, но также и от размера, формы и химического состава частиц, а также от различных аспектов (например образования облаков) гидрологического цикла. Учитывая наличие всех этих факторов было очень трудно как с теоретической точки зрения, так и с применением данных практических наблюдений, получить точную оценку этого воздействия.
Тем не менее, удалось добиться значительных успехов в улучшенном определении
прямого влияния широкого ряда различных аэрозолей. В ВДО
рассматривалось прямое влияние только трех разновидностей антропогенных аэрозолей,
а именно: сульфатных аэрозолей, аэрозолей от сжигания биомассы и черного углерода
(или сажи) от сжигания ископаемых видов топлива. На сегодняшний день данные
наблюдений показали, что как в углеродистых аэрозолях от сжигания ископаемых
видов топлива, так и в углеродистых аэрозолях от сжигания биомассы, важное значение
имеют органические вещества. В период после выхода ВДО, благодаря включению оценок
содержания органических углеродных аэрозолей от сжигания ископаемых видов топлива,
увеличилось значение прогнозируемой общей оптической толщины (и последующего
отрицательного воздействия), связанной с промышленными аэрозолями. Прогресс,
достигнутый в области проведения наблюдений и работы с моделями аэрозолей и
излучения, позволили получить количественные оценки этих отдельных компонентов,
а также оценку диапазона радиационного воздействия, связанного с минеральной
пылью, как это показано на рисунке ТР-9. Прямое
радиационное воздействие, согласно оценкам, составляет -0,4 Вт.м-2
для сульфатов, -0,2 Вт.м-2 для аэрозолей от сжигания биомассы, -0,1
Вт.м-2 для органического углерода от сжигания ископаемых видов топлива
и +0,2 Вт.м-2 для аэрозолей в виде черного углерода от сжигания ископаемых
видов топлива. При этом, однако, неопределенности остаются сравнительно большими.
Это связано с трудностями в определении концентраций и радиационных характеристик
аэрозолей в атмосфере и доли аэрозолей, имеющих антропогенное происхождение,
в частности определение источников углеродистых аэрозолей. Эти неопределенности
ведут к значительным расхождениям (в диапазоне от двух до трех раз) в определении
нагрузки и к значительным расхождениям в определении вертикального распределения
(в 10 раз). Плохо определены в количественном отношении также антропогенные
аэрозоли в виде пыли. Данные наблюдений со спутников вместе с результатами расчетов
с помощью моделей дают возможность идентифицировать пространственное присутствие
общего аэрозольного радиационного влияния на чистом небе; однако количественные
показатели при этом все еще остаются неопределенными.
Оценки косвенного радиационного воздействия под влиянием антропогенных аэрозолей остаются проблематичными, хотя полученные в ходе наблюдений свидетельства указывают на отрицательное косвенное воздействие под влиянием аэрозолей в теплых облаках. Для оценки косвенного воздействия аэрозолей существуют два различных подхода, а именно: эмпирические методы и механистические методы. Первые из них применялись для оценки влияния промышленных аэрозолей, а вторые — для оценки влияния сульфатных аэрозолей, а также углеродистых аэрозолей от сжигания ископаемых видов топлива и аэрозолей от сжигания биомассы. В дополнение к этому использовались и модели косвенного влияния для оценки влияния первоначального изменения в размерах и концентрациях капель (первого косвенного влияния), а также влияния последующего изменения в интенсивности осадков (второго косвенного влияния). Результаты исследований, проиллюстрированные на рисунке ТР-9, представляют собой экспертную оценку диапазона первого из этих влияний; этот диапазон в настоящем докладе несколько шире, чем представленный в ВДО; радиационная пертурбация, связанная со вторым косвенным влиянием, имеет тот же знак и может иметь ту же величину, что и первое влияние.
Косвенное радиационное влияние аэрозолей, согласно современным представлениям, действует также на ледяные облака и облака в смешанном состоянии, хотя величина любого такого косвенного влияния неизвестна; при этом его знак, вероятно, является положительным. В настоящее время не представляется возможным оценить количество антропогенных ледяных ядер. За исключением холодных температур (ниже –45 °С), при которых, по предположениям, преобладает гомогенная нуклиация, механизмы образования льда в этих облаках пока еще неизвестны.
Изменения в землепользовании, основным моментом которых является сведение
лесов, привели, как представляется, к отрицательному радиационному воздействию
в –0,2 ± 0,2 Вт.м-2 (рисунок ТР-8).
Самое значительное влияние, по оценкам, наблюдается в высоких широтах. Это
связано с тем, что сведение лесов привело к замене покрытых снегом лесов со
сравнительно низким альбедо открытыми, покрытыми снегом пространствами с более
высоким альбедо. Приведенная выше оценка основана на результатах моделирования,
в ходе которого существовавший в доиндустриальную эру растительный покров
был заменен современными структурами землепользования. Однако уровень знаний
об этом воздействии очень низок, и в отношении этого воздействия проводилось
гораздо меньше исследований, чем в отношении других факторов, рассматриваемых
в настоящем докладе.
|
Другие доклады в этой подборке |
|