УДК 504.434


экологическиЕ проблемЫ атмосферы Земли


Чорная А.В., Чорный О.А.

Днепродзержинский государственный технический университет,

г. Днепродзержинск, Украина


На современном этапе развития человечества промышленное производство начинает влиять на физико-химические и оптические свойства атмосферы. Сегодня всякое влияние производственной деятельности человека на атмосферу требует особого внимания. В основном влияние человека на атмосферу Земли может проявиться ввиду изменения обмена лучистой энергией между атмосферой и поверхностью Земли. Какие же предельные мощности можно вырабатывать на поверхности Земли, не нарушая ее теплового баланса? Многие авторы считают, что, по порядку эта величина должна составлять до 51012кВт [1]. И, если бы человек создал энергетику, которая вписалась бы в цикл энергетических процессов Земли, то предельное значение вырабатываемой мощности могло бы оказаться значительно выше приведенной оценки.

В результате всем известного парникового эффекта температура поверхности Земли оказывается заметно выше, чем та, которая наблюдалась бы при отсутствии атмосферы. Не секрет, что добавление в атмосферу молекул газа, спектр поглощения которых лежит в незанятой другими молекулами части спектра (например so2, SF6, NH3), способно изменить оптические свойства атмосферы даже при малых концентрациях примеси [2].  

В [3, 4] и многих других источниках, уже были приведены рассчитанные значения плотности для ряда наиболее важных примесей атмосферы. Тем не менее, инфракрасное излучение атмосферы Земли в большей степени зависит от некоторых типов примесей, которые содержатся в атмосфере в малых количествах и не учитываются в расчетах.  Парниковый эффект неоднократно анализировался по отношению к влиянию углекислого газа атмосферы на тепловой баланс Земли.

Однако, например, расчеты в [4] не учитывают многих факторов, например конкретный вид спектра поглощения, который имеет именно осцилляционных характер. Парниковый эффект за счет различных примесей становится интенсивнее уже при малых их концентрациях. Такие концентрации могут быть созданы загрязнением от современного производства, способного создавать такие плотности примесей в атмосфере, которые могут заметно изменить ее оптические свойства и за счет этого значительно повлиять на климат Земли. Наши последние исследования атмосферы и климата больших городов позволит установить тенденции в перемене климата всей Земли под влиянием человека с целью предотвратить нежелаемые изменения климата.

На сегодняшний день трудно переоценить значение атмосферного озона для процессов, происходящих в верхней атмосфере. Во многом явление парникового эффекта связано именно с уменьшением его концентрации ввиду того, что атмосферный озон образуется из атомарного кислорода под действием солнечного излучения. За счет этого, раскручивается маховик явления парникового эффекта. Прогнозирование процесса образования и гибели озона на сегодня - это так называемые каналы гибели радикалов кислорода - цикл Чепмена, Азотный цикл, Водородный цикл, Хлорный цикл и Ионный цикл.

В этих известных циклах, на наш взгляд, неучтены многие факторы, например процессы с участием NO3. Ведь молекула NO3 легко разрушается даже в лабораторных условиях и происходящие с ней процессы изучены значительно хуже других.  Кроме того, всякое заметное изменение количества окисей азота или хлора в атмосфере приведет к нарушению существующего количества и распределения озона.

То есть, в существующих методах и моделях расчета не учтено влияние результатов взаимодействия этих циклов. Все эти проблемы требуют внимательного изучения. Из-за недостатка информации и сложности явлений в атмосфере мы не всегда можем определить не только порядок величин, характеризующих изменение параметров атмосферы, но даже найти направление описания этого влияния.

Именно поэтому, интенсификация явления парникового эффекта возможна по схеме более интенсивной, чем это спрогнозировано в известных литературных источниках, например в [5], а предельные мощности, которые можно вырабатывать на поверхности Земли окажутся значительно ниже. Это связанно в первую очередь с неучетом влияния на этот процесс веществ с малой концентрацией, неточностью описания процессов гибели радикалов кислорода (например, озона) и т.д.

На сегодняшний момент нами разрабатывается математическая модель для определения концентрации озона, с отходом от многих упрощений, которые приняты в сегодняшнем научном мире. Данная модель, с помощью применения математического пакета Maple и, основываясь на современных методах нелинейного математического моделирования и теории вероятности, позволит спрогнозировать многие тенденции в перемене климата всей Земли под влиянием человека.


Список литературы:

1. П. Клауд, А. Джибор, в кн. Биосфера, М., «Мир», 1992.

2. К. Ya. Kondratjev, Radiation in the Atmosphere, N. Y.-L, Academic Press, 1999.

3. Методы анализа загрязнений воздуха/Другов Ю. С., Беликов А. Б., Дьякова Г. А., Тульчинский В. М. – М.: Химия, 1994. – 384 с.

4.Б. М. Смирнов, Экологические проблемы атмосферы земли, Успехи физических наук, т.117, вып.2, 1995, с. 94–112

5. Монин А.С., Шишков Ю.А. «Климат как проблема физики» // УФН, том 170, № 4, 2000 г.