Текст книги "Инженерная геоэкология"

1.10. Атмосферные явления и метеорологическая дальность видимости

Оптические явления в атмосфере, т. е. явления, воспринимаемые нашим органом зрения – глазом, возникают при прохождении через атмосферу световых лучей видимой части спектра Солнца или других небесных светил, а также световых лучей, испускаемых или отражаемых земной поверхностью и земными предметами.

Атмосфера представляет собой мутную, оптически неоднородную среду. Не только молекулы воздуха, но и взвешенные в нем жидкие и твердые частички (аэрозоли) рассеивают и поглощают световую радиацию, причем неодинаково в разных участках спектра. Кроме того, световые лучи, проходя через атмосферу, встречают на своем пути слои воздуха различной плотности, небольшие вихри и струйки, создаваемые турбулентностью, что вызывает преломление световых лучей.

В верхней атмосфере на высотах от 70–80 до 200–300 км происходит ряд фотохимических процессов, обусловленных воздействием Солнца, которые приводят к слабой люминесценции неба, называемой свечением атмосферы. В этих и еще более высоких слоях (до 1000 км) вторжение солнечных корпускул вызывает свечение газов, называемое полярным сиянием. На находящихся в облаках водяных каплях и кристаллах льда, а также в завесе дождя происходят преломление, отражение и дифракция световых лучей.

Все оптические явления в зависимости от причин образования делятся на четыре группы:

1) явления, обусловленные рассеянием света в атмосфере: освещенность, форма и цвет неба, сумерки;

2) явления, вызванные преломлением световых лучей в атмосфере (рефракцией): миражи, мерцание звезд, сужение и расширение горизонта;

3) явления, обусловленные преломлением световых лучей в каплях и кристаллах облаков;

4) явления, определяемые дифракцией света в тумане: венцы, глории.

В дневные часы прямые и рассеянные лучи Солнца создают естественную освещенность земной поверхности и объектов, которая играет важную роль как в жизни человека, так и в жизни всего органического мира. Особенно велика роль рассеянного света, позволяющего нам видеть земную поверхность и все, что расположено на ней, при отсутствии прямого солнечного света, в тени или в пасмурную погоду.

В ясный день в атмосфере рассеивается около 20 % солнечных лучей. В пасмурный день доля рассеянного света в освещенности земной поверхности возрастает до 100 %.

Рассеянный в атмосфере солнечный свет сглаживает переход от дня к ночи, смягчает резкость теней, освещает дали, создает воздушную перспективу, приводит к образованию сумерек, значительно удлиняющих светлую часть суток.

В метеорологии рассматривают освещенность, создаваемую прямыми солнечными лучами, рассеянным светом и суммарную. Обычно при измерениях освещенность относят к горизонтальной поверхности. Лишь в отдельных, специальных случаях рассматривают освещенность наклонных и различно ориентированных поверхностей.

Наблюдения показывают, что освещенность как прямым, так и рассеянным светом в первую очередь зависит от высоты Солнца. С увеличением высоты Солнца освещенность прямыми лучами Солнца растет быстрее, чем освещенность рассеянным светом. Поэтому доля освещенности прямыми лучами в суммарной освещенности с увеличением высоты Солнца также увеличивается. Такая зависимость определяет в основном суточный и годовой ход освещенности. Так, например, максимум освещенности отмечается в полуденные часы и летом.

На освещенность сильное влияние оказывает изменение прозрачности атмосферы. С увеличением прозрачности освещенность прямыми лучами Солнца увеличивается, а освещенность рассеянным светом, наоборот, уменьшается. Но так как само значение рассеянной освещенности меньше освещенности прямыми лучами, то суммарная освещенность при увеличении прозрачности воздуха тоже увеличивается. Этим объясняется то, что освещенность в больших городах значительно меньше, чем в сельской местности.

На освещенность значительно влияет также облачность. При этом изменения освещенности могут быть как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения – в зависимости от формы облаков, их количества и высоты Солнца, которая определяет освещение облаков. Обычно облака увеличивают освещенность рассеянным светом, и тем больше, чем больше при этом высота Солнца.

На освещенность рассеянным светом большое влияние оказывает и альбедо земной поверхности. Так, при наличии снежного покрова освещенность увеличивается в среднем на 10–20 %; а при малых высотах Солнца – более чем на 100 %. Это объясняется рассеянием отраженной радиации.

Увеличение яркости около Солнца (так называемый ореол) тем больше, чем больше замутнена атмосфера. При исключительно чистом воздухе ореол почти не виден и голубое небо примыкает к самому диску Солнца. Яркость небесного свода зависит также от высоты Солнца: чем меньше высота Солнца, тем меньше яркость, особенно в противоположной Солнцу стороне. Кроме того, яркость небесного свода увеличивается при увеличении отраженного от земной поверхности света, т. е. при увеличении альбедо поверхности.

Цвет небесного свода определяется теми видимыми лучами, которые попадают в наш глаз из атмосферы, т. е. солнечными лучами, рассеянными атмосферой.

Белый солнечный свет представляет собой смесь различных цветных лучей, которые рассеиваются по-разному. Если сложить лучи всех цветов, центр тяжести приходится на синие и голубые лучи, поэтому мы видим безоблачное небо синим и голубым. В то же время прямой солнечный свет более богат длинноволновыми лучами – желтыми, оранжевыми, красными. Особенно это заметно при восходе и заходе Солнца, когда солнечные лучи проходят наибольшую толщу атмосферы и потеря синих и голубых лучей особенно заметна. Таким образом, присутствие в атмосферном воздухе примесей в виде капелек воды, пылинок, кристаллов льда приводит к тому, что на сине-голубой цвет неба накладывается белый цвет различной интенсивности (в зависимости от количества примесей) и небо приобретает белесоватый оттенок.

При большой влажности и высокой температуре воздуха или после длительной засухи количество крупных взвешенных частичек может быть настолько велико, что голубой цвет неба полностью пропадает и весь небесный свод становится белесоватым с большой ослепительной яркостью. Если после длительной засухи пройдет дождь, то голубизна неба восстанавливается, так как дождь вымывает пыль из атмосферы.

Таким образом, по степени синевы неба можно судить о чистоте воздуха, а следовательно, о характере воздушной массы.

Сумерки. Сумеречная освещенность. Ежедневный переход ото дня к ночи и наоборот совершается не мгновенно, а растягивается на более или менее длительный период, называемый сумерками, в течение которого отмечается множество быстропроходящих и разнообразных оптических явлений. Переход ото дня к ночи называют вечерними сумерками, а от ночи ко дню — утренними.

Физическая сущность сумерек заключается в том, что после захода и перед восходом Солнца поверхность Земли находится в тени, но некоторое время получает свет, рассеянный теми слоями атмосферы, которые расположены над горизонтом и которые еще после захода Солнца (или уже до его восхода) освещаются прямыми солнечными лучами.

Чем ниже под горизонт погружается Солнце, тем выше в атмосферу поднимается тень Земли, тем меньшая часть атмосферы освещается прямыми солнечными лучами. Количество рассеянного света, доходящего до поверхности Земли, уменьшается, так как он поступает от более высоких и более разреженных слоев атмосферы; уменьшаются освещенность земной поверхности, яркость неба, и постепенно исчезает его окраска.

Исследования показывают, что при общем плавном ходе изменения освещенности в течение сумерек отмечается особенно резкое ослабление света (скачок) в начале и в конце сумерек.

Продолжительность сумерек определяется быстротой погружения Солнца под горизонт, что, в свою очередь, зависит от широты места и времени года.

После окончания астрономических сумерек с наступлением ясной безлунной ночи не наступает полная, абсолютная темнота. На земную поверхность всегда поступает некоторое количество света от небесного свода. В лунные ночи это очень слабое свечение ночного неба перекрывается лунным светом.

Зарею называют сочетание световых явлений в атмосфере, протекающих во время сумерек (утренняя и вечерняя заря). Явление зари состоит в изменениях цвета диска Солнца и неба преимущественно в той стороне, где находится Солнце, и частично – в противоположной стороне.

Заря начинается при приближении Солнца к горизонту появлением желто-оранжевой окраски и заканчивается к концу астрономических сумерек исчезновением зеленовато-белесоватой полоски на горизонте над Солнцем.

В окраске зари преобладают красные, оранжевые и желтые тона. Это объясняется тем, что солнечные лучи, освещающие во время зари нижние слои атмосферы, пронизывают толщу воздуха. При этом они теряют большую часть коротковолновой радиации (зелено-синие лучи) и приобретают красный тон. Следовательно, рассеянный в этих слоях свет тоже приобретает красный оттенок (условные обозначения метеорологических явлений приведены в Инструкциях Росгидромета).

Метеорологическая дальность видимости (МДВ) реальных объектов

Наблюдая удаленные от нас объекты (здания, части ландшафта и пр.), мы замечаем, что степень их видимости непостоянна. Видимость бывает очень хорошей, когда четко различаются все детали объекта; очень плохой, когда объект еле различим на фоне, и, наконец, может достигать такого предела, когда объект зрением не воспринимается. Такие изменения видимости зависят от многих причин: от расстояния между глазом и объектом, от размеров и формы объекта, от яркости и цвета объекта и фона, на котором объект рассматривается, от освещенности объекта и фона, от прозрачности атмосферы и, наконец, от свойств органа зрения – глаза.

Количественно видимость характеризуется величиной, которая называется дальностью видимости. Дальность видимости объекта – это то предельное расстояние, начиная с которого наблюдаемый объект под влиянием атмосферной дымки становится неотличимым от фона, т. е. становится невидимым.

Дальность видимости зависит, с одной стороны, от объективных свойств наблюдаемых объектов и состояния атмосферы, а с другой – от субъективных особенностей органа зрения. И те и другие в естественных условиях чрезвычайно изменчивы, что очень усложняет проблему изучения дальности видимости.

Мы способны видеть объект только в том случае, если он отличается по яркости от фона, на котором проектируется. Это различие яркостей характеризуется контрастом, который определяется как отношение абсолютной разности яркости фона и объекта к большей из них.

Опыт показывает, что наш глаз способен отличать объект от фона, т. е. видеть объект, лишь в том случае, если яркостный контраст между ними не меньше некоторой предельно малой величины. Наименьшее значение контраста, при котором глаз еще отличает объект от фона, называется порогом контрастной чувствительности глаза.

Порог контрастной чувствительности глаза – величина физиологическая и зависит от индивидуальных особенностей зрения данного наблюдателя. При уменьшении освещенности, например в сумерки или ночью, порог контрастной чувствительности начинает сильно расти и быстро достигает больших значений. Это значит, что если днем мы хорошо отличаем объект от фона, то в сумерки это сделать уже труднее, а ночью – почти невозможно, даже если яркостный контраст остался бы прежним.

Большую роль для видимости играет острота зрения, т. е. способность глаза различать детали малых угловых размеров. При дневном освещении острота зрения может быть принята равной единице. Это такая острота зрения, при которой глаз может различать раздельно две точки только в том случае, если они рассматриваются под углом, равным одной минуте, т. е. 1. Но и острота зрения не остается постоянной даже у одного человека; так, например, она меняется в зависимости от формы рассматриваемого предмета и с годами.

Видимая яркость объектов меняется с изменением состояния атмосферы по двум причинам.

Во-первых, световой поток, идущий от объектов в глаз наблюдателя, ослабляется слоем воздуха в зависимости от толщины слоя и коэффициента прозрачности.

Во-вторых, освещенный дневным светом слой воздуха, лежащий между объектом и глазом наблюдателя, рассеивает этот свет во всех направлениях, в том числе и по направлению к наблюдателю. Этот рассеянный свет создает явление воздушной дымки, яркость которой накладывается на собственную яркость удаленных объектов. Особенно велика яркость воздушной дымки в направлении на Солнце.

Яркость воздушной дымки тем больше, чем больше слой воздуха (расстояние до объекта) и чем больше замутненность этого воздуха. Наибольшее ее значение практически равно той яркости, которую глаз наблюдает в горизонтальном направлении (яркость неба у горизонта).

При постоянном значении метеорологическая дальность видимости зависит только от прозрачности атмосферы.

Метеорологическая дальность видимости, однозначно связанная с горизонтальной прозрачностью атмосферы, является одной из ее характеристик. На метеорологических станциях определяют либо величину метеорологической дальности видимости и по ее значению находят коэффициент прозрачности (и другие оптические характеристики атмосферы), либо прозрачность атмосферы и по ее значению по специальным формулам находят метеорологическую дальность видимости.

В сумерки и ночью вследствие резкого уменьшения освещенности и, следовательно, быстрого возрастания порога контрастной чувствительности глаза видимость объектов утрачивается на расстояниях, значительно меньших, чем днем.

Таким образом, если днем видимость одних и тех же реальных объектов зависит в основном от прозрачности атмосферы, так как для достаточно больших объектов порог контрастной чувствительности глаза практически не меняется, то ночью и в сумерки она зависит главным образом от освещенности (а значит, от величины порога контрастной чувствительности глаза) и в меньшей степени – от прозрачности атмосферы. Поэтому в ночное время несамосветящиеся предметы не могут служить объектами для наблюдений за метеорологической дальностью видимости, так как из-за малой освещенности утрачивается однозначная связь между дальностью видимости этих предметов и прозрачностью воздуха.

Ночью метеорологическую дальность видимости определяют по точечным источникам света, т. е. по огням, удаленным от наблюдателя на такие большие расстояния, что их угловые размеры становятся меньше порога остроты зрения (1). В этом случае дальность видимости огней определяется не яркостным контрастом, как это было в случае больших несамосветящихся объектов, а освещенностью, которую огни создают на зрачке глаза наблюдателя.

Минимальная освещенность огнем на зрачке глаза наблюдателя, при которой он еще видит этот огонь, называется порогом световой чувствительности глаза.

Дальность видимости одиночного огня – это расстояние, на котором он может быть обнаружен хотя бы в виде очень слабой светящейся точки, находящейся на крайнем пределе восприятия. При этом освещенность, создаваемая этим огнем на зрачке наблюдателя, достигает минимального значения.

Метеорологическая дальность видимости ночью на сети станций определяется инструментально, а также визуально – по дальности видимости огней.

При оценке горизонтальной видимости предполагается, что средний коэффициент прозрачности для всего слоя воздуха постоянен, т. е. допускается, что прозрачность на протяжении всего этого расстояния остается постоянной.

Вертикальная видимость – это высота, начиная с которой различаются наземные предметы с идущего на посадку самолета, или высота, с которой обнаруживается самолет с Земли. При наличии облачности вертикальная видимость ограничивается высотой нижней границы облаков. Однако нижняя граница облаков высотой не более 200–250 м почти никогда не бывает четкой и почти никогда не остается постоянной во времени.

Для определения метеорологической дальности видимости днем подбирают девять темных объектов, удаленных от пункта наблюдения соответственно на расстояние 50, 200, 500 м и 1, 2, 4, 10, 20, 50 км. Допускаются отклонения от указанных стандартных расстояний до 20 %.

Объекты, как естественные, так и специально сооружаемые, для наблюдений должны отвечать следующим требованиям:

1) быть возможно более темными;

2) проектироваться на фоне неба (если объекты проектируются на другом фоне, то они должны иметь четкие контуры, а фон должен быть вдвое дальше от места наблюдений, чем объект);

3) иметь угловые размеры не менее 15';

4) быть видимыми с места наблюдений под углом не более 5–6° к плоскости горизонта.

После выбора объектов должны быть измерены расстояния до них, оценены угловые размеры объектов, составлены их описание и план расположения.

Производство наблюдений заключается в том, что наблюдатель определяет, какие из объектов, имеющихся на станции, видимы и какие невидимы. Объект считается невидимым только в том случае, если он полностью сливается с фоном и совершенно неотличим от него. Интервал, в котором в момент наблюдений находится величина видимости, определяется по наиболее далекому видимому и по наиболее близкому невидимому объектам.

Оценка метеорологической дальности видимости (МДВ) проводится в баллах.

На метеорологических станциях не всегда имеется достаточно подходящих объектов для определения всех десяти баллов МДВ, что позволяет использовать объекты, расположенные более произвольно по удалению и направлению от наблюдателя и по расстоянию. Благодаря этому становится возможным оценить МДВ по ограниченному числу объектов, расположенных относительно пункта наблюдений в любом направлении и на произвольных расстояниях, которые надо выбирать так, чтобы в совокупности обеспечить возможность оценки МДВ по всей десятибалльной шкале. По этому методу определение МДВ производится на основании визуальной качественной оценки видимости наиболее удаленного видимого объекта и степени покрытости его атмосферной дымкой.

1.11. Метеорологические условия, влияющие на уровень загрязнения атмосферы

Вид атмосферы Земли определяется воздушными массами, которые в различных районах земного шара имеют различные физические параметры.

Основными характеристиками воздушной массы являются:

– температура и влажность ее приземного слоя и распределение этих параметров по вертикали (стратификация);

– степень устойчивости напластования воздушных масс в атмосфере, которое связано с давлением воздуха в рассматриваемой области Земли и скоростью его передвижения;

– вид, характер и распределение в воздушной массе продуктов конденсации;

– степень запыленности воздушной массы.

Главными факторами, влияющими на воздушную массу, являются интенсивность, характер деятельной поверхности, а также направление и интенсивность физических процессов в атмосфере.

По географическому признаку воздушные массы делятся на арктический, тропический, экваториальный и полярный воздух.

Арктический воздух характеризуется следующими показателями:

– низкие температуры по всей толще стратосферы и особенно низкие температуры поверхности Земли, покрытой льдом и снегом;

– медленное убывание температуры по высоте, что приводит к нижним инверсиям, т. е. к оседанию вышележащих слоев воздуха (это неблагоприятно с точки зрения экологии);

– устойчивость напластования воздушных масс, что определяет отсутствие вертикальных потоков и ливневых осадков;

– малая абсолютная влажность и сравнительно низкое содержание пыли;

– хорошая видимость.

Тропический воздух (так же как и полярный) делится на два типа: морской и континентальный, которые обладают разными свойствами.

Морской тропический воздух прогрет до большой высоты (до 2 км). Он обладает следующими свойствами:

– температура нижнего слоя повышена;

– в нижних слоях термический градиент невысок (до 1 °C на 1 км), а в верхних слоях происходит быстрое убывание температуры;

– в нижнем слое имеет место конвекция; ливневые облака и осадки незначительны;

– большая абсолютная влажность и связанные с ней туманы;

– слой запылен мельчайшей пылью, занесенной с материка, что определяет пониженную дальность видимости;

– малый горизонтальный градиент температуры и влажности.

Континентальный тропический воздух имеет следующие свойства:

– днем слой имеет высокую температуру, а ночью – низкую; как следствие – возникают нижние инверсии;

– воздушные массы днем имеют большой вертикальный градиент, а ночью – низкий;

– большая устойчивость напластования воздушных масс ночью сменяется неустойчивостью напластования днем, результатом чего являются сильная конвекция и повышение скорости ветра;

– малая абсолютная влажность воздуха, что приводит к осаждению росы и образованию тумана;

– сильная запыленность в результате образования песчаных и пылевых бурь;

– низкий уровень видимости;

– малый горизонтальный градиент температуры и влажности.

Экваториальным называют воздух, который течет от экватора к более высоким широтам, когда пассаты и муссоны перетекают через экватор в другое полушарие, и который побывал в экваториальной зоне, где и получил свой физический облик (см. характеристики тропического воздуха).

Полярный воздух характеризуется следующими свойствами:

– неустойчивое напластование воздушных масс из-за большой влажности воздуха;

– большой горизонтальный градиент температуры и влажности;

– помутнение воздуха и понижение уровня видимости;

– меньшая, по сравнению с тропическим воздухом, активность воздушных масс, различная для морского полярного и континентального полярного воздуха. В теплое время года полярный воздух холоднее континентального полярного воздуха, а в холодное – теплее его.

Максимальная высота тропического воздуха достигает 18 км, полярного – 9 км, арктического – 6 км.

Воздушные массы делятся на теплые (устойчивые) и холодные (неустойчивые). Границы воздуха тропосферы Северного полушария летом отдвигаются к северу, а зимой – к югу.

Воздушные массы определяют следующие типы климатов на Земле: экваториальный, субэкваториальный, тропический, субтропический, умеренно-широтный, субполярный, арктический и антарктический.

Условия погоды и концентрации примесей в различных областях циклонов и антициклонов

Перенос вредных веществ на большие расстояния (например, из Северного полушария в Южное) из мест наиболее интенсивного антропогенного воздействия на атмосферу происходит с воздушными потоками большого объема. Над земным шаром дуют господствующие ветры на протяжении большей части года. На их скорость и направление оказывают влияние солнечная радиация и вращение Земли. В районах экватора происходит встреча воздушных масс Северного и Южного полушарий, что задерживает распространение вредных примесей из одного полушария в другое. Воздух Северного полушария загрязнен значительнее, чем Южного, особенно короткоживущими загрязнителями со сроком жизни менее одного года. Но на долгоживущих загрязнителях, таких, как СO₂ и суперэкотоксиканты, эта экваториальная задержка почти не сказывается. На незначительные расстояния эти вещества переносятся иначе: выбросы из труб предприятий переносятся со свежим воздухом, что снижает концентрацию кислых газов и пыли. При этом за счет конвекции и турбулентности происходит распространение вредных веществ во всех направлениях (даже против основного потока воздуха).

Уменьшение концентрации вредных примесей происходит тремя путями:

– рассеянием (конвективное и турбулентное перемешивание);

– деградацией (изменение в результате химических и биохимических процессов);

– иммобилизацией (потеря подвижности загрязняющих веществ при адсорбции и биохимических процессах поглощения и осаждения вредных веществ на почве).

Основным процессом является связанный с метеорологией процесс рассеяния, вызываемый передвижением над землей крупных масс воздуха, в которых ветер имеет различную скорость.

Скорости ветра по шкале Бофорта (по 12-балльной системе) изменяются от штиля (v_E = 0–0,5 м/с) до урагана (v > 29 м/с).

Ветер обладает также свойством повторяемости, которая определяется в процентах. На основании данных повторяемости ветра для каждой местности определяется роза ветров.

Движение воздушных масс осуществляется в основном в пограничном слое толщиной 1000–1500 м с приземным подслоем в 50—100 м и в свободной атмосфере. На высоте 50—100 м на движение воздуха влияет трение о действенную поверхность земли; оно зависит от рельефа, а в городах – от их застройки.

Приподнятые термические инверсии создают неблагоприятные метеорологические условия.

На концентрацию вредных примесей в каждой местности значительное влияние оказывают циклоны и антициклоны.

Циклоны характеризуются низким давлением, незначительной массой воздуха и низкой скоростью вращения воздушных масс, а также повышенной влажностью воздуха. С точки зрения экологии циклоны благоприятнее антициклонов. Снижение величины давления воздуха уменьшает темп осаждения вредных веществ на поверхность почвы. Ветер способствует перемешиванию воздушных масс и также благоприятствует экологической ситуации, так как при нем осуществляется интенсивное рассеяние вредных веществ. Наибольшей скоростью ветра характеризуется периферийная (окраинная) часть циклона, и, следовательно, в этой зоне циклона экологическая ситуация наиболее благоприятна.

Циклоны проходят следующие стадии развития: стадию волны (начальная стадия); стадию молодого циклона; стадию окклюдирования (поднятия) циклона; стадию наибольшего развития; стадию затухания циклона.

На различных стадиях (и по территории расположения) циклоны имеют различные давление воздуха и скорость ветра и их влияние на экологическую ситуацию различно. Циклоны, как правило, обычно формируются в серии и перемежаются антициклонами. Обычная продолжительность серии циклонов составляет около недели. Направление перемещения серии циклонов ведущим потоком воздушных масс в Северном полушарии – главным образом с запада на восток. Скорость передвижения циклона в среднем равна 30–40 км/ч.

При прохождении циклона изменяется температура воздуха, увеличиваются облачность и количество осадков. Тыловая часть циклона характеризуется обложными осадками, а в нижней части – моросящими.

Приближение циклона можно определить по падению давления воздуха и появлению перистых облаков. Затем появляются перисто-слоистые облака, за ними – высокослоистые, разорванно-дождевые, кучево-дождевые.

Циклон определяется так называемым недостатком воздуха в каком-то районе, а антициклон – его избытком. Антициклоны также имеют различные типы (низкий холодный, подвижный теплый высокий, блокирующий, разрушающий). Антициклоны характеризуются нисходящими потоками воздуха, неблагоприятными с точки зрения экологии. Слои воздуха в антициклонах оседают, что приводит к адиабатическому их нагреванию и инверсии, а следовательно, к попаданию вредных веществ в нижние слои воздуха. Погода при этом малооблачная и сухая, у земной поверхности – штиль. Направление передвижения антициклонов – к низким широтам (к экватору), а срок жизни – 5–7 дней.

Зная метеорологические данные, а также некоторые внешние признаки (например, тип облаков), можно с достаточной достоверностью составить не только метеорологический, но и экологический прогноз и разработать экологические рекомендации для населения.

На уровень загрязнения атмосферы влияют следующие условия погоды:

1. Инверсия. Как отмечалось выше, на экологическую ситуацию отрицательно влияет приподнятая инверсия. Иногда ее называют температурной или термической инверсией, когда массы теплого воздуха распространяются над регионом и препятствуют выносу загрязнителей в атмосферу. Запирающий слой кислых газов и пыли над местностью при этом имеет минимальную высоту.

2. Циклоны и антициклоны. При циклоне создается благоприятная экологическая ситуация, так как загрязняющие вещества выносятся из зоны их возникновения (из города или промзоны), давление воздуха снижается, создаются благоприятные условия для перемешивания воздушных масс, влажность воздуха достаточно высока, чтобы в атмосфере происходил процесс абсорбции вредных веществ с дальнейшим их удалением из приземного слоя.

3. Туман, промышленный и фотохимический смог. Эти виды осадков отрицательно воздействуют на окружающую среду. В туманах и облаках образуются ядра конденсации водяных капель, что может привести к выпадению вредных осадков, в частности кислотных дождей. Фотохимический смог создает неблагоприятные условия для жизни человека и является причиной легочных заболеваний. Туманы бывают речные и радиационные. При речном тумане не насыщенный влагой холодный воздух натекает на более теплый воздух над водоемами; температуры этих слоев различны. Туманы наблюдаются чаще всего осенью после ночных заморозков.

Радиационные туманы образуются в результате радиационного выхолаживания, что приводит к инверсиям и устойчивости нижних слоев воздуха, неблагоприятным с точки зрения экологии. При этом вредные примеси поглощаются капельками воды, не выпадающими на почву; происходит повышение концентрации вредных примесей выше той, которая могла бы быть при ясной погоде. При фотохимическом смоге образуется дымотуман с сернокислотно-сульфатными аэрозолями; на подстилающую поверхность выпадает морось, состоящая из капель слабой серной кислоты.

4. Штиль. При отсутствии ветра (ν_в = 0–0,5 м/с) над поверхностью региона создаются условия, способствующие застою воздуха, в результате чего образуются теплые воздушные острова и воздушные купола, препятствующие рассеянию вредных веществ. Запирающий слой кислых газов и пыли при этом снижается над местностью. Это явление происходит при антициклоне в ясную погоду и при высоком давлении воздуха. От высоких источников загрязнения (высоких дымовых труб) дым не поднимается столбом вверх, а с низкими источниками (выхлопные трубы автотранспорта) дело обстоит еще хуже: отходящим газам некуда деться, и это усугубляется низким качеством сжигаемого в автомобилях бензина и дизельного топлива. При этом для экологов важно знать высоту слоя перемешивания воздуха (чем она выше, тем лучше).

5. Осадки. Дождь и снег могут быть факторами, как очищающими атмосферу, так и загрязняющими окружающую среду. При определенной метеорологической обстановке создаются условия для образования кислотных дождей, что, безусловно, отрицательно сказывается на здоровье человека. Снег является аккумулятором вредных веществ, выпавших на почву в зимнее время (особенно в городах), поэтому его нельзя сбрасывать в ближайшие водоемы, а необходимо вывозить за пределы города на территории специальных свалок.