Антропогенное облако

Гомогенитус возникшее , антропогенное или искусственное облако — это облако, в результате деятельности человека. Хотя большинство облаков, покрывающих небо, имеют чисто естественное происхождение, с начала промышленной революции использование ископаемого топлива , водяного пара и других газов, выбрасываемых атомными, тепловыми и геотермальными электростанциями, приводит к значительным изменениям местных погодных условий. Таким образом, эти новые атмосферные условия могут способствовать образованию облаков . ^{[ 1 ]}

Были предложены различные методы создания и использования этого явления погоды . Также проводились эксперименты для различных исследований. Например, российские ученые изучают искусственные облака уже более 50 лет. ^{[ 2 ]} Однако наибольшее количество антропогенных облаков составляют следы самолетов (следы конденсации) и следы ракет. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Антропогенез

Для образования антропогенного облака необходимы три условия:

Воздух должен быть близок к насыщению водяными парами,
Воздух необходимо охладить до температуры точки росы по отношению к воде (или льду ), чтобы конденсировать (или сублимировать ) часть водяного пара,
Воздух должен содержать ядра конденсации , мелкие твердые частицы, в которых начинается конденсация/сублимация.

Нынешнее использование ископаемого топлива усиливает любое из этих трех условий. Во-первых, при сжигании ископаемого топлива образуется водяной пар. Кроме того, это горение также приводит к образованию мелких твердых частиц, которые могут действовать как ядра конденсации. Наконец, все процессы сгорания выделяют энергию, которая усиливает вертикальные движения вверх.

Несмотря на все процессы, связанные со сжиганием ископаемого топлива, только некоторые виды человеческой деятельности, такие как тепловые электростанции, коммерческие самолеты или химическая промышленность, достаточно изменяют атмосферные условия для образования облаков, которые могут использовать квалификатор homogenitus из-за своего антропного происхождения.

Классификация облаков

Международный атлас облаков , опубликованный Всемирной метеорологической организацией, объединяет предложения Люка Ховарда в начале XIX века и все последующие модификации. Каждое облако имеет название на латыни, а облака классифицируются по роду , виду и разновидности :

Существует 10 родов (множественное число родов ) (например, кучевые облака , слоистые и т. д.).
существует ряд видов Для этих родов , описывающих форму, размеры, внутреннее строение и тип вертикального движения (например, stratus nebulosus для слоистого слоя, покрывающего все небо). Виды взаимоисключающие.
Виды далее можно разделить на разновидности , описывающие их прозрачность или расположение (например, stratus nebulosus opacus для толстого слоя, покрывающего все небо).

Для описания происхождения облака можно добавить дополнительные термины. Homogenitus — суффикс, обозначающий, что облако возникло в результате деятельности человека. ^{[ 5 ]} Например, кучевые облака, возникшие в результате деятельности человека, называются Cumulus homogenitus и сокращенно CUh . Если гомогенитусное облако одного рода меняется на другой родовой тип, его называют гомомутатусным облаком. ^{[ 6 ]}

Генерирующий процесс

Международная классификация облаков делит облака разных родов на три основные группы в зависимости от их высоты:

Высокие облака
Средние облака
Низкие облака

Гомогенитусные облака могут генерироваться разными источниками на верхних и нижних уровнях.

Высокая гомогенность

Несмотря на то, что три рода высоких облаков — Cirrus , Cirrocumulus и Cirrostratus — формируются в верхней части тропосферы , вдали от земной поверхности, они могут иметь антропогенное происхождение. При этом процесс, вызывающий их образование, практически всегда один и тот же: полет коммерческих и военных самолетов. Продукты сгорания керосина ( или иногда бензина ), выбрасываемого двигателями, доставляют водяной пар в эту область тропосферы.

Кроме того, сильный контраст между холодным воздухом высоких слоев тропосферы и теплым и влажным воздухом, выбрасываемым авиационными двигателями, вызывает быстрое осаждение водяного пара, образующего мелкие кристаллы льда . Этот процесс усиливается также наличием обильных зародышей конденсации, образующихся в результате горения. Эти облака широко известны как конденсационные следы ( инверсионные следы ) и изначально представляют собой линейные перистые облака , которые можно назвать Cirrus homogenitus ( Cih ). Большая разница температур между выбрасываемым и окружающим воздухом порождает мелкомасштабные конвекционные процессы, которые способствуют развитию конденсационных следов до Cirrocumulus homogenitus ( Cch ).

В зависимости от атмосферных условий в верхней части тропосферы, где летит самолет, эти высокие облака быстро исчезают или сохраняются. Когда воздух сухой и стабильный, вода быстро испаряется внутри инверсионных следов, и ее можно наблюдать только на расстоянии нескольких сотен метров от самолета. С другой стороны, если влажность достаточно высока, происходит перенасыщение льда, гомогенит расширяется и может существовать часами. В последнем случае, в зависимости от ветровых условий, Cch может эволюционировать в Cirrus homogenitus ( Cih ) или Cirrostratus homogenitus ( Csh ). Существование и сохранение этих трех типов высоких антропогенных облаков может указывать на приближение к стабильности воздуха. В некоторых случаях, когда наблюдается большая плотность воздушного движения, такая высокая однородность может препятствовать образованию естественных высоких облаков, поскольку инверсионные следы улавливают большую часть водяного пара. ^{[ нужна ссылка ]}

Низкая гомогенность

Самая нижняя часть атмосферы — это область, наиболее подверженная влиянию человеческой деятельности посредством выбросов водяного пара, теплого воздуха и ядер конденсации. Когда атмосфера стабильна, дополнительный вклад теплого и влажного воздуха от выбросов усиливает образование тумана или образует слои Stratus homogenitus ( Sth ). Если воздух нестабилен, этот теплый и влажный воздух, выделяемый в результате деятельности человека, создает конвективное движение, которое может достигать уровня поднятой конденсации , создавая антропогенное кучевое облако, или Cumulus homogenitus ( Cuh ). Этот тип облаков также можно наблюдать над загрязненным воздухом, покрывающим некоторые города и промышленные районы в условиях высокого давления.

Слоисто-кучевые гомогенитус ( Sch ) представляют собой антропогенные облака, которые могут образоваться в результате эволюции Sth в слегка нестабильной атмосфере или Cuh в стабильной атмосфере.

Наконец, большие, возвышающиеся кучево-дождевые облака ( Cb ) представляют собой такое большое вертикальное развитие, что только в некоторых частных случаях они могут быть созданы антропными причинами. Например, крупные пожары могут вызвать образование огненно-дождевых облаков , которые могут превратиться в кучево-дождевые воспламеняющиеся облака ( CbFg или CbFgh , если они антропогенные); очень большие взрывы, такие как ядерные взрывы , образуют грибовидные облака — особый подтип кучево-дождевых огненных облаков.

Эксперименты

Антропогенное облако можно создавать в лаборатории или на месте для изучения его свойств или использовать для других целей. Камера Вильсона представляет собой герметичную среду, содержащую перенасыщенные пары воды или спирта . Когда заряженная частица (например, альфа- или бета-частица ) взаимодействует со смесью, жидкость ионизируется. Образующиеся ионы действуют как ядра конденсации , вокруг которых образуется туман (поскольку смесь находится в точке конденсации). Засев облаков, форма изменения погоды , представляет собой попытку изменить количество или тип осадков , выпадающих из облаков , путем рассеивания в воздухе веществ , которые служат конденсацией облаков или ядрами льда , которые изменяют микрофизические процессы внутри облаков. Обычной целью является увеличение количества осадков (дождя или снега), однако в аэропортах также широко практикуется подавление града и тумана.

С этими двумя методами были проведены многочисленные эксперименты в тропосфере . На больших высотах НАСА изучало образование серебристых облаков в 1960 и 2009 годах. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} В 1984 году спутники трех стран приняли участие в эксперименте по созданию искусственных облаков в рамках изучения солнечных ветров и комет. ^{[ 10 ]} В 1969 году европейский спутник выбросил и зажёг оксиды бария и меди на высоте 43 000 миль в космосе, создав розовато-зелёный шлейф длиной 2 000 миль, видимый в течение 22 минут. Это было частью исследования магнитных и электрических полей . ^{[ 11 ]}

Планы по созданию искусственных облаков над футбольными турнирами на Ближнем Востоке были предложены в 2011 году как способ затенить и охладить в Катаре 2022 года чемпионат мира по футболу . ^{[ 12 ]}

Влияние на климат

Существует множество исследований, посвященных важности и воздействию высоких антропных облаков (Penner, 1999; Minna et al., 1999, 2003–2004; Marquart et al., 2002–2003; Stuber and Foster, 2006, 2007), но не об антропных облаках в целом. В конкретном случае Cia ^{[ когда определено как? ]} из-за инверсионных следов, по оценкам МГЭИК , положительное радиационное воздействие составляет около 0,01 Втм. ⁻². ^{[ нужна ссылка ]}

При аннотировании данных о погоде использование суффикса, указывающего на происхождение облаков, позволяет отличить эти облака от облаков естественного происхождения. Как только эти обозначения будут установлены, после нескольких лет наблюдений влияние гомогенитуса на земной климат будет четко проанализировано. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Описание Вильсона камеры . Галисон, Питер Луи; Ассмус, Алекси (1989). «Глава 8: Искусственные облака, настоящие частицы». В Гудинге, Дэвид; Пинч, Тревор; Шаффер, Саймон (ред.). Использование эксперимента: исследования в области естественных наук . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. стр. 225–273. ISBN 978-0-521-33185-2 .
↑ Российские учёные создают искусственное облако , 28 августа 2010 г. NECN/CNN
^ Даунинг, LL (2013). «Глава XIII Искусственные облака». Метеорология облаков . Блумингтон, Индиана: AuthorHouse. ISBN 978-1-4918-0432-2 .
^ Маршалл, Джон; Пламб, Р. Алан (1965). Динамика атмосферы, океана и климата: вводный текст . Берлингтон, Вермонт: Elsevier. стр. 100–101 . ISBN 978-0-08-095445-5 .
^ «Гомогенитус» . Всемирная метеорологическая организация . Архивировано из оригинала 27 марта 2017 года . Проверено 27 марта 2017 г.
^ «Хомомутатус» . Всемирная метеорологическая организация . Архивировано из оригинала 26 марта 2017 г. Проверено 27 марта 2017 г.
^ «Выстрел искусственного облака» . Новости Ньюбург-Бикон . АП. 25 мая 1960 г. с. 8A – через поиск в архиве новостей Google.
↑ Искусственное облако создано на краю космоса , 23 сентября 2009 г., выпуск журнала 2727 New Scientist.
↑ Исследование искусственных облаков в ночное время с использованием зондирующей ракеты НАСА , 9 сентября 2009 г. (пресс-релиз)
↑ Сообщается об успехе космической тройной игры Spokane Chronicle - 16 августа 1984 г.
^ «Искусственное облако покрывает 2000 миль» 18 марта 1969 г., The Calgary Herald
^ Дуглас Стэнглин «Искусственное облако, созданное для создания тени на чемпионате мира по футболу 2022 года в Катаре» , 22 марта 2011 г., USA Today

Библиография

Ховард, Л. 1804: Об изменении облаков и принципах их образования, подвешивания и разрушения: суть эссе, прочитанного перед Аскезианским обществом на сессии 1802–03. Дж. Тейлор. Лондон.
МГЭИК 2007 ДО4 WGI WGIII.
Маркварт С. и Б. Майер, 2002: На пути к надежной оценке радиационного воздействия по следам МОЦ. Геофиз. Рез. Lett., 29, 1179, doi:10.1029/2001GL014075.
Маркварт С., Понатер М., Магер Ф. и Саусен Р., 2003: Будущее развитие покрытия от инверсионных следов, оптической глубины и радиационного воздействия: влияние увеличения воздушного движения и изменения климата. Журнал климатологии, 16, 2890–2904 гг.
Мазон Дж., Коста М., Пино Д., Лоренте Дж., 2012: Облака, вызванные деятельностью человека. Погода, 67, 11, 302–306.
Метеорологический глоссарий Американского метеорологического общества: http://glossary.ametsoc.org/?p=1&query=pyrocumulus&submit=Search .
Миннис П., Кирк Дж. и Нордин Л., Уивер С., 2003. Частота следов над Соединенными Штатами по данным наземных наблюдений. Американское метеорологическое общество, 16, 3447–3462.
Миннис П., Дж. Айерс, Р. Паликонда и Д. Фан, 2004: Инверсионные следы, тенденции перистых облаков и климат. Дж. Климат, 14, 555–561.
Норрис, младший, 1999: О тенденциях и возможных артефактах в облачном покрове глобального океана в период с 1952 по 1995 год. J. Climate, 12, 1864–1870.
Пеннер Дж., Д. Листер, Д. Григгс, Д. Доккен и М. МакФарланд, 1999: Специальный отчет об авиации и глобальной атмосфере. Издательство Кембриджского университета, 373 стр.
Стубер Н. и П. Форстер, 2007: Влияние суточных колебаний воздушного движения на инверсионное радиационное воздействие. Атмосфера. хим. Физика, 7, 3153–3162.
Стубер Н. и П. Форстер, Г. Рэдель и К. Шайн, 2006: Важность суточного и годового цикла воздушного движения для инверсионного радиационного воздействия. Природа, 441, 864–867.
Всемирная метеорологическая организация (1975 г.). Международный атлас облаков: Руководство по наблюдению облаков и других метеоров. ВМО-Нет. 407. Я (текст). Женева: Всемирная метеорологическая организация. ISBN 9263104077 .
Всемирная Метеорологическая Организация (1987). Международный атлас облаков: Руководство по наблюдению облаков и других метеоров. ВМО-Нет. 407. II (таблички). Женева: Всемирная метеорологическая организация. стр. 196. ISBN 9263124078 .

[1] Описание Вильсона камеры . Галисон, Питер Луи; Ассмус, Алекси (1989). «Глава 8: Искусственные облака, настоящие частицы». В Гудинге, Дэвид; Пинч, Тревор; Шаффер, Саймон (ред.). Использование эксперимента: исследования в области естественных наук . Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета. стр. 225–273. ISBN 978-0-521-33185-2 .

[2] Российские учёные создают искусственное облако , 28 августа 2010 г. NECN/CNN

[3] Даунинг, LL (2013). «Глава XIII Искусственные облака». Метеорология облаков . Блумингтон, Индиана: AuthorHouse. ISBN 978-1-4918-0432-2 .

[4] Маршалл, Джон; Пламб, Р. Алан (1965). Динамика атмосферы, океана и климата: вводный текст . Берлингтон, Вермонт: Elsevier. стр. 100–101 . ISBN 978-0-08-095445-5 .

[5] «Гомогенитус» . Всемирная метеорологическая организация . Архивировано из оригинала 27 марта 2017 года . Проверено 27 марта 2017 г.

[6] «Хомомутатус» . Всемирная метеорологическая организация . Архивировано из оригинала 26 марта 2017 г. Проверено 27 марта 2017 г.

[7] «Выстрел искусственного облака» . Новости Ньюбург-Бикон . АП. 25 мая 1960 г. с. 8A – через поиск в архиве новостей Google.

[8] Искусственное облако создано на краю космоса , 23 сентября 2009 г., выпуск журнала 2727 New Scientist.

[9] Исследование искусственных облаков в ночное время с использованием зондирующей ракеты НАСА , 9 сентября 2009 г. (пресс-релиз)

[10] Сообщается об успехе космической тройной игры Spokane Chronicle - 16 августа 1984 г.

[11] «Искусственное облако покрывает 2000 миль» 18 марта 1969 г., The Calgary Herald

[12] Дуглас Стэнглин «Искусственное облако, созданное для создания тени на чемпионате мира по футболу 2022 года в Катаре» , 22 марта 2011 г., USA Today

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]