Монография подготовлена в соответствии с решением смешанной советско-американской комиссии по сотрудничеству в области охраны окружающей среды и посвящена проблемам исследования влияния аэрозоля на климат.

В книге рассматриваются методы и приборы для измерения аэрозоля. Особое внимание уделено вопросам классификации атмосферного, природного и антропогенного аэрозоля в зависимости от его состава и источников; рассмотрению химического состава и физических характеристик частиц. В отдельные главы выделены вопросы, связанные с почвенными, морскими, стратосферными и антропогенными аэрозолями.

Большие разделы посвящены воздействию аэрозоля на перенос излучения и взаимодействию аэрозоля и облачности, климатическим эффектам аэрозоля.

Заключительная часть монографии посвящена учёту влияния аэрозоля при численном моделировании климата.

Для климатологов, специалистов по охране окружающей среды, метеоролологов, физиков.

Предлагаемая вниманию читателей монография есть результат длительной работы специалистов СССР и США в области физики и химии атмосферных аэрозолей, направленной на составление возможно более полного аналитического обзора современных знаний о влиянии атмосферных аэрозолей на радиационный режим и климат атмосферы. Предложение о создании такой книги было выдвинуто ещё в конце 1978 г. на рабочем совещании советских и американских специалистов по атмосферным аэрозолям, проводившемся Рабочей группой №8 «Влияние изменений в окружающей среде на климат» Соглашения о сотрудничестве между США и СССР в области охраны окружающей среды от 23 мая 1972 г. Участники совещания поддержали это предложение и наметили первый план книги и примерный состав её авторов из СССР и США.

За долгий период работы по созданию монографии изменялись коллективы авторов от обеих стран, планы содержания и состав её глав и, конечно, сами главы по мере того, как развивались (и довольно интенсивно) знания о климатических эффектах атмосферных аэрозолей, их физике и химии. Одновременно возрастала и актуальность исследований этих проблем в связи с продолжающимся ростом содержания парниковых газов (СО₂ и других) в атмосфере и соответственным усилением парникового эффекта. Поэтому особое значение приобретает знание возможного и действительного вклада атмосферных аэрозолей в растущий парниковый эффект на Земле.

Настоящая книга заметно расширяет границы этого знания в разных направлениях и масштабах. После введения, в котором научный редактор книги даёт сжатый, но довольно полный обзор современной проблемы «Аэрозоль и климат», в первой главе освещены приборы и методы исследований микрофизики аэрозоля разных типов. Главы 2—6 представляют сведения об атмосферном аэрозоле различного происхождения, состояние и перспективы эволюции характера и интенсивности его источников. Материалы этих глав обобщены в главе 7 в виде некоторых итоговых моделей аэрозолей, пригодных для оценок их радиационных эффектов. В главах 8 и 9 приводятся сведения и методы, необходимые для таких оценок, причём особое значение имеют данные о радиационных характеристиках облаков как аэрозольных систем и о влиянии облаков на разные потоки излучения, на сильном фоне которых проявляются часто более слабые эффекты внеоблачных аэрозолей. Наконец, глава 10 — это итог предыдущих и освещает основную тему книги.

Большое число авторов книги и многих глав привело к заметным различиям в характере и стиле изложения в разных её частях, несмотря на значительные усилия редакторов от СССР и США по преодолению таких рассогласований. Большой вклад в работу по подготовке и техническому оформлению рукописи кроме редакторов книги внесли д-р Дж. Миллер и д-р Дж. Де Луиси, представляющие Лабораторию атмосферных ресурсов Национального управления США по исследованию океана и атмосферы, а также сотрудники Госкомгидромета СССР В. Г. Болдырев и Л. И. Кутепова и Главной геофизической обсерватории (Ленинград, СССР) С. Ф. Иванова и Г. Г. Соколова.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Руководитель от СССР проекта 02.08-12
«Состав атмосферы» Рабочей группы №8,
профессор И. Л. Кароль

Предисловие	3
*Введение (К. Я. Кондратьев)*	5
Список литературы	15

Глава 1. Методика экспериментального определения микрофизических
*характеристик атмосферного аэрозоля (К. П. Куценогий)*	17

1.1. Методы измерения счётной концентрации	19
1.1.1. Метод импульсной фотографии	—
1.1.2. Седиментационный метод	20
1.1.3. Аспирационный метод	—
1.2. Каскадные импакторы	22
1.3. Центробежные сепараторы	26
1.4. Фотоэлектрические счётчики	27
1.5. Счётчики частиц, использующих изображающую и телевизионную
технику	31
1.6. Электроскопическне и электроиндукционные методы	32
1.7. Метод диффузионных батарей	35
1.8. Конденсационные счётчики и конденсационные укрупнители	39
1.9. Счётчики ядер конденсации и кристаллизации	43
1.10. Заключение	45
Список литературы	46

Глава 2. Почвенные аэрозоли (Д. А. Гилли, Е. М. Патерсон,
Д. Просперо, М. А. Джакон, В. Ф. Жвалев, Л. С. Ивлев)	52

2.1. Введение	—
2.2. Механизмы образования и распределения почвенных частиц
по размерам	53
2.2.1. Изучение механизмов образования почвенных аэрозолей	—
2.2.2. Экспериментальные исследования пылевой продукции	55
2.2.3. Модельные исследования	59
2.2.4. Распределение частиц по размерам	—
2.2.5. Метеорологические условия для генерации пыли	62
2.3. Источники почвенных аэрозолей и поля концентраций	65
2.3.1. Пылевые бури	66
2.3.2. Крупномасштабные переносы пыли с континентов в океаны	69
2.3.3. Исследования изотопов кварца в отложениях в геологических
масштабах времени	70
2.4. Состав почвенных аэрозолей	72
2.4.1. Элементный состав	—
2.4.2. Минеральный состав	77
2.5. Оптические свойства	78
2.5.1. Измерения показателей преломления	—
2.5.2. Радиационные свойства почвенных аэрозолей: радиационные
параметры τ, ω, g	82
2.5.3. Комплексные измерения радиационных характеристик
почвенных аэрозолей	83
Список литературы	84

*Глава 3. Океанические аэрозоли (В. М. Корж* (п. 3.1—3.3),**
Л. С. Ивлев (п. 3.4—3.6)	90

3.1. Геохимические модели океана	—
3.2. Фракционное разделение (дистилляция) химических элементов
в процессе их выноса из океана в атмосферу	104
3.3. Содержание химических элементов в аэрозолях и поверхностном
микрослое океана	117
3.4. Вертикальная структура и дисперсность аэрозолей	126
3.5. Оптические свойства морских и океанических аэрозолей	129
3.6. Роль океанических аэрозолей в процессах облакообразования	137
Список литературы	138

Глава 4. Вторичные аэрозоли, или аэрозоли, образующиеся in situ
*(Д. М. Поздняков)*	144

4.1. Сульфатный аэрозоль	145
4.2. Микрофизические свойства сульфатного аэрозоля	162
4.3. Оптические свойства	171
4.4. Органический аэрозоль	173
4.5. Распределение по размерам	182
Список литературы	186

*Глава 5. Антропогенный аэрозоль (Р. Ф. Пушель, Л. С. Ивлев)*	191

5.1. Введение	—
5.2. Физико-химические свойства антропогенных аэрозолей	192
5.2.1. Сернистые соединения	194
5.2.2. Нитраты	—
5.2.3. Органические аэрозоли	195
5.2.4. Сажа	197
5.2.5. Пепел	200
5.2.6. Корреляционные связи между микрофизическими и оптическими
характеристиками антропогенных аэрозолей	—
5.3. Пространственно-временные вариации структуры антропогенных
аэрозолей	206
5.4. Некоторые оптические свойства антропогенного аэрозоля	208
5.4.1. Исследования в видимой области спектра	—
5.4.2. Исследования в инфракрасной области спектра	213
5.5. Уровни и тренды антропогенных загрязнений в различных районах	216
5.6. Влияние антропогенных воздействий на загрязнённость и климат
полярных районов	220
5.6.1. Программа исследования антропогенного аэрозоля в Арктике	221
5.6.2. Пути переноса антропогенного аэрозоля в Арктику	223
5.6.3. Пространственная структура арктического аэрозоля	225
5.6.4. Радиационные характеристики арктической дымки
и подстилающей поверхности	228
5.7. Влияние антропогенных аэрозолей на микрофизические процессы
в атмосфере	234
5.7.1. Изменение климата городов	—
5.7.2. Особенности фазовых переходов воды в загрязнённой
атмосфере	235
5.8. Лидарный мониторинг антропогенного аэрозоля	240
5.8.1. Определение массовой концентрации аэрозоля	—
5.8.2. Поляризационные измерения аэрозоля	242
5.8.3. Картирование атмосферных загрязнений	243
Список литературы	244

*Глава. 6. Стратосферный аэрозоль (Д. Розен, В. А. Иванов)*	252

6.1. Введение	—
6.2. Основные методы исследования стратосферного аэрозоля	253
6.2.1. Актинометрические измерения	—
6.2.2. Сумеречные методы	254
6.2.3. Прожекторные методы	—
6.2.4. Импакторные методы	—
6.2.5. Лазерные измерения	256
6.2.6. Отбор проб на фильтры	257
6.2.7. Фотоэлектрические счётчики	—
6.2.8. Методы, использующие ослабление радиации	258
6.2.9. Новые типы приборов	259
6.3. Соотносительные измерения	—
6.4. Информация о стратосферном аэрозоле, полученная
экспериментально (современное состояние вопроса)	260
6.4.1. Вертикальное распределение	—
6.4.2. Глобальное распределение	270
6.4.3. Источники стратосферного аэрозоля	278
6.4.4. Стоки стратосферного аэрозоля	282
6.4.5. Распределение частиц по размерам	283
6.4.6. Структура и физические свойства	287
6.4.7. Оптические свойства	290
6.4.8. Временной ход	292
6.5. Моделирование влияния стратосферных аэрозолей на климат	297
6.5.1. Радиационно-конвективные модели	—
6.5.2. Энергобалансовые модели	298
6.5.3. Модели общей циркуляции атмосферы	299
6.6. Заключение	—
Список литературы	300

*Глава 7. Модели атмосферного аэрозоля (Г. М. Креков)*	313

7.1. Развитие методологии построения оптических моделей атмосферного
аэрозоля	—
7.2. Поле концентрации и химический состав атмосферного аэрозоля	315
7.3. Распределение аэрозольных частиц по размерам	320
7.4. Оптические постоянные аэрозольных частиц	328
7.5. Оптические характеристики различных фракций атмосферного
аэрозоля и их вариации в зависимости от микроструктуры
и фазового состояния	330
7.6. Глобальное моделирование оптических характеристик атмосферного
аэрозоля	381
Список литературы	392

*Глава 8. Радиационные свойства облачности (С. Туоми)*	399

8.1. Введение	—
8.2. Общие свойства облачности и проблемы их исследования	401
8.2.1. Вводные замечания	—
8.2.2. Исходная фаза формирования облачности	402
8.2.3. Наблюдаемые эффекты загрязнения	406
8.3. Оптические и радиационные свойства облачности	408
8.3.1. Общие положения	—
8.3.2. Оптические свойства отдельных частиц до и после
конденсации	410
8.3.3. Общие оптические свойства оптически толстых слоёв,
характеризующихся многократным рассеянием	411
8.4. Облака и климат. Модели климата	416
8.4.1. Облака и климатический баланс энергии	—
8.4.2. Видимая область спектра	418
8.4.3. Проблема «грязных» облаков	—
8.4.4. Эффекты в ближней ИК области спектра	422
8.4.5. Эффекты в тепловой ИК области спектра	423
8.4.6. Роль осадков и времени жизни облаков	425
8.5. Заключительные замечания	426

*Глава 9. Влияние аэрозоля на перенос радиации (В. И. Биненко,*
Харшвардан)	427

9.1. Радиационные исследования в относительно чистых фоновых
условиях	428
9.2. Радиационные исследования при наличии мощных пылепесчаных
выносов	439
9.3. Радиационные исследования над крупным промышленным центром
и влияние антропогенного фактора на перенос радиации	447
9.4. Радиационные свойства облачно-аэрозольного слоя над городом	456
9.5. Прозрачность атмосферы и вулканическая деятельность	469
Список литературы	477

*Глава 10. Климатические эффекты аэрозоля (Т. П. Чарлок,*
К. Я. Кондратьев, М. А. Прокофьев)	488

10.1. Введение	—
10.2. Аэрозоль как элемент климатической системы	—
10.3. Моделирование свойств атмосферного аэрозоля	491
10.4. Структура моделей климата	494
10.5. Стратосферный аэрозоль и климат	497
10.6. Тропосферные аэрозоли и климат	509
10.6.1. Радиационные эффекты аэрозолей	—
10.6.2. Локальные эффекты городского тропосферного аэрозоля	517
10.6.3. Влияние аэрозоля на облачность	518
10.7. Аэрозольно-климатические катастрофы	519
10.8. Итоги и перспективы	521
Список литературы	523

Предметный указатель	533

Книги на ту же тему

Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
Испарение в атмосферу: Теория, история, приложения, Братсерт У. Х., 1985
Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике, Шевченко В. П., 2006
Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, Алоян А. Е., 2008
Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
Климат города, Ландсберг Г. Е., 1983
Энергия и климат: Сборник статей, 1981
Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий: проблема Киотского протокола: материалы Совета-семинара при Президенте РАН, 2006
Системный анализ проблемы больших колебаний климата и оледенения земли, Сергин В. Я., Сергин С. Я., 1978
Химия нижней атмосферы, Расул С. И., ред., 1976
Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы научной конференции, посвящённой 85-летию академика А. Л. Яншина, Яншина Ф. Т., ред., 1998
Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений, Израэль Ю. А., ред., 2001
Исследование атмосферного озона, Гущин Г. П., 1963
Современные проблемы экологической метеорологии и климатологии: Сборник, посвящённый 85-летию академика Михаила Ивановича Будыко (1920—2001), Менжулин Г. В., ред., 2005
Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987
Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ-волн, Коврижных Л. М., ред., 1994
Лидарный контроль стратосферы, Зуев В. В., 2004
Метод характеристик в задачах атмосферной оптики, Сушкевич Т. А., Стрелков С. А., Иолтуховский А. А., 1990
Исследование природной среды с пилотируемых орбитальных станций, Кондратьев К. Я., ред., 1972
Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
Численные методы краткосрочного прогноза погоды, Гандин Л. С., Дубов А. С., 1968
Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды, Машкович С. А., 1986
Динамика приповерхностного слоя воздуха, Бютнер Э. К., 1978
Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
Энергетика атмосферы в полярных областях, Романов В. Ф., Арискина Н. В., Васильев В. Ф., Лагун В. Е., 1987
Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
Воздействие тепловых потоков из океана на колебания климата высоких широт, Савченко В. Г., Нагурный А. П., 1987
Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
Методы Монте-Карло в краевых задачах, Сабельфельд К. К., 1989
Экологический мониторинг атмосферного воздуха небольшого города. Модели и алгоритмы, Крушель Е. Г., Степанченко И. В., Панфилов А. Э., 2012
Природный комплекс большого города: Ландшафтно-экологический анализ, Коломыц Э. Г., Розенберг Г. С., Глебова О. В., Сурова Н. А., Сидоренко М. В., Юнина В. П., 2000

elapsed time 0.020 sec

/Наука и Техника/Экология

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему