Общая характеристика атмосферных процессов

Атмосферные процессы занимают, пожалуй, наиболее важное место среди процессов, протекающих в ОС. Значительная часть химических веществ антропогенного происхождения первоначально поступают в атмосферу. В тоже время атмосфера – самый маленький их геологических резервуаров Земли. Ее масса соотносится с массой гидросферы и литосферы как 1: 480: 4800 (~1: 500: 5000). Такие ограниченные размеры атмосферы делают ее весьма чувствительной к загрязнению.

Атмосфера так же и наиболее подвижный компонент биосферы, в силу чего многие процессы, протекающие в ней приобретают глобальный характер.

Химические процессы в атмосфере обусловлены 3-мя факторами:

- воздействием на вещество солнечного излучения, вызывающего фотохимическое превращение веществ;

- наличием в атмосфере активного компонента – кислорода, обуславливающего окислительные реакции;

- присутствием в атмосфере воды, с которой многие вещества могут реагировать.

Таким образом, очевидно, объектом рассмотрения, применительно к анализу физико-химических процессов в атмосфере в первую очередь должны быть наиболее характерные для этой среды фотохимические превращения, окислительные и реакции веществ с водой.

Ведущим фактором, определяющим течение атмосферных процессов является солнечная радиация.

Солнечное излучение имеет широкий спектральный диапазон – от ионизирующего g-излучения (10-11 – 10-8 см) до радиоволн (103 - 105 см). Однако мощность проникающего в атмосферу излучения в разных диапазонах различна. В суммарно солнечной энергии более 99, 9% приходится на диапазон от УФ (180-400 нм) до ИК излучения (1-500 мкм), в т.ч. на видимый диапазон (400-760 нм) приходится до 50% энергии, причем максимальная интенсивность излучения приходится на спектральный участок около 470 нм. Таким образом атмосфера взаимодействует главным образом с этим видом излучения.

Мощность солнечного излучения, поступающего на Землю (достающего до Земли) составляет ~ 1, 8*1017 Вт. Примерно 70% этой энергии отражается атмосферой в Космос, 15% атмосферой поглощается и остальная часть достигает земной поверхности.

[Цифры в разных источниках относительно распределения энергии разные]

Радиация, поступающая на Землю, включает 2 составляющих:

- прямая радиация (излучение идущее непосредственно от Солнца);

- рассеянная (диффузная) радиация – излучение их множества точек в атмосферу в результате рассеяния прямого излучения молекулами газов и паров, аэрозольными частицами, каплями воды

Соотношение между этими величинами ~ 2: 1

Солнечное излучения, достигающее поверхности Земли, нагревает ее. Как всякое нагретое тело, земная поверхность излучает энергию в ИК диапазоне. Выделившаяся энергия теплового излучения Земли расходуется:

- на нагрев атмосферы

- конвективное движение масс воздуха

- испарение воды.

В конечном итоге энергия, затраченная на испарение воды, так же идет на разогрев атмосферы, поскольку при конденсации воды, включенной в круговорот, тепло выделяется в окружающую среду (т.е. в атмосферу).