CC BY
84Загрязнение Мирового океана и парниковый эффект
В.Д. Пудов
Научно-производственное объединение «Тайфун», г. Обнинск
Аннотация
В статье рассматривается роль тропической зоны Мирового океана в поглощении и аккумулировании углекислого газа из атмосферы посредством механизма так называемой микроконвекции. Показано, к чему ведет загрязнение поверхности океана поверхностно-активными веществами (ПАВами), такими как: нефть, нефтепродукты, жирные кислоты и т.п. Приведены сравнительные оценки количества возможного поглощения океаном углекислого газа и его антропогенного выброса в атмосферу развитыми странами. Делается неутешительный вывод о последствиях загрязнения ПАВами тропической зоны Мирового океана.
Ключевые слова:
Мировой океан, тропическая зона, поверхностно-активные вещества, загрязнение, микроконвекция, термики, углекислый газ, парниковый эффект, испарение, шероховатость, площадь взаимодействия вода—воздух
Contamination of the World Ocean and the Greenhouse Effect
V.D. Pudov
Research and Production Association «Typhoon», Obninsk
Abstract
The article discusses the role of the tropical zone of the World Ocean in the absorption and accumulation of carbon dioxide from the atmosphere by means of the so-called “microconvection” mechanism. It also gives an overview of the consequences of the ocean pollution with surfactants including
oil, oil products, fatty acids, etc. Comparative assessments are given for the amount of carbon dioxide that can be absorbed by the ocean and the amounts of carbon dioxide emitted into the environment by industrially developed countries. A disappointing conclusion has been made as to the consequences of the World Ocean tropical zone pollution with surfactants.
Key words:
World Ocean, tropical zone, surfactants, pollution, microconvection, thermals, carbon dioxide, greenhouse effect, evaporation, roughness, water — air contact area
Содержание
Введение
1. Роль Мирового океана в регулировании двуокиси углерода в атмосфере Земли
2. Загрязнение Мирового океана
3. К чему ведет загрязнение поверхности океана?
Заключение
Литература
Введение
Несколько слов о прозрачности атмосферы. Наличие в атмосфере водяного пара, углекислого газа, метана и некоторых других газов ведет к росту температуры воздуха, воды и земли за счет так называемого парникового эффекта.
Как известно, интенсивность и частотный спектр излучения зависят от температуры тела и определяются формулой Планка. Большая часть энергии (до 99%), излучаемой Солнцем (температура поверхности Солнца примерно 6000 °С), охватывает диапазон от 0,17 до 4 микрона. Максимум спектра приходится на видимую часть в диапазоне длин волн от 0,4 до 0,75 микрона. В то же время основная энергия излучения Земли (океана) лежит в широкой области инфракрасного диапазона — от 1 до 50 микрон. Молекулы воды имеют ряд колебательно-вращательных полос поглощения. Две из них перекрываются и образуют одну полосу поглощения примерно в диапазоне от 2,5 до 2,86 микрона. Атак называемые деформационные полосы поглощения, обусловленные изменением угла между связями атомов кислорода и водорода, имеют ряд максимумов поглощения на различных длинах волн. Основные полосы поглощения водяного пара лежат на длинах волн 0,72, 0,84, 0,94, 1,14, 1,38, 1, 87, 2,70 и 3,2 мкм; основные полосы поглощения углекислого газа — 1,44, 1,60, 2,02, 2,70 и 4,31мкм [1].
Атмосфера поглощает инфракрасное излучение поверхности планеты, нагревается и излучает часть длинноволновой радиации обратно на Землю. По некоторым данным, в атмосфере задерживается до 78% земного излучения. В этом суть парникового эффекта. При этом основную роль в «парниковом эффекте» играют водяной пар и углекислый газ. Метан и другие «парниковые газы» не столь существенны в силу их малой концентрации в атмосфере Земли.
По данным анализа пузырьков газа в керне льда, добытого на буровой станции EPIKA, в точке 75° 06' ю.ш., 123° 21' в.д. (European Project for Ice Coring in Antarctica), современный уровень парниковых газов самый высокий за последние 650 тысяч лет и продолжает расти (http://www.esf.org).
Признание мировой общественностью факта потепления климата за счет роста в атмосфере Земли «парниковых газов» вылилось в подписание правительствами многих стран, в том числе Россией (2005 г.), Киотского протокола (Kyoto Protocol, 1997 г.). На прошедшей в феврале этого года конференции в Мюнхене, посвященной вопросам безопасности, канцлер ФРГ Ангела Меркель назвала глобальное потепление «самой большой угрозой» для Мира
(http://top.rbc.ru/index4.shtml?ext=4). И наконец, только что лидеры европейских стран договорились о сокращении выбросов углекислого газа к 2020 году на 20% по сравнению с 1990 годом.
К сожалению, ни в одном из документов нет ни слова о загрязнении Мирового океана. А океан является основным регулятором количества таких парниковых газов, как углекислый газ и водяной пар в атмосфере Земли. На Венере, на которой нет океанов и она находится ближе к Солнцу, парниковый эффект поддерживает температуру атмосферы планеты на уровне 470 °С.
Цель статьи — показать роль Мирового океана в регулировании количества углекислого газа в атмосфере и к чему может привести загрязнение его поверхности нефтепродуктами и различными поверхностно-активными веществами (масла, мыла, гели и др. высшие жирные спирты).
1. Роль Мирового океана в регулировании двуокиси углерода в атмосфере Земли
Поглощение С02 океаном в основном сосредоточено в тропических широтах, которые занимают почти половину площади Мирового океана. В умеренных широтах в течение года происходит смена направления потока, и они в среднем компенсируют друг друга, а в некоторых районах все же преобладает поток из атмосферы в океан (например, район Гольфстрима [2]). Лишь высокие широты практически все время года служат источником С02 [3].
Два фактора определяют ведущую роль океана в регулировании С02. Первый — высокая растворимость углекислого газа в воде. Для сравнения, при температуре воды 20 °С растворимость С02 в 28 раз выше, чем растворимость кислорода и в 55 раз выше растворимости азота. Второй фактор — углекислый газ, в отличие от большинства газов, при растворении в воде является химически активным и выводит из динамического равновесия карбонатную систему океана. Карбонатная система — это целый ряд последовательных реакций, начиная с образования угольной кислоты при растворении С02 в морской воде и кончая выпадением нерастворимых карбонатов кальция и магния.
Схематически ее можно представить таким образом:
С02 + Н20 о Н2С03 о Н+ + НС03 о о 2Н+ + С0-- о Са++ + Mg++ о
о СаС03 + MgCO3
нерастворимый осадок
Углекислый газ, поступая из атмосферы в океан, реагирует с водой, образуя угольную кислоту (Н2С03). Она, в свою очередь, диссоциирует на катион водорода (Н+) и гидрокарбонатный анион (НС0-). Гидрокарбонатный анион также диссоциирует на катионы водорода и карбонатный анион (СО--). Последний вступает в реакцию с катионами кальция и магния, которые входят в состав морской воды, и в виде нерастворимых карбонатов выпадают в осадок. На дно Мирового океана ежегодно оседает около 1,24 1 09 тонн СаС03 и 0,125-109 тонн MgC0з. Грунты дна океана в среднем содержат более 32% СаС03 [4]. Таким образом океан захватывает из атмосферы и «хоронит» СО2 в осадочных породах в виде известняков и доломитов. Между захватом и «похоронами» СО2 проходит целый ряд трансформаций. Это и строительство коралловыми полипами своих изумительных колоний. Это и разнообразные по форме и цвету раковины моллюсков.
В океане устанавливается подвижное равновесие карбонатной системы, т.е. равновесие концентраций между растворенным СО2, карбонатными и гидрокарбонатными ионами. Рост количества СО2 в атмосфере нарушает это подвижное равновесие, поскольку в этом случае парциальное давление в воздухе больше, чем в воде, и поток углекислого газа направлен в океан. Вся карбонатная система в приповерхностном слое воды подстраивается к новому равновесному состоянию концентраций ее составляющих (система релаксирует). Время релаксации карбонатной системы при росте СО2 в воде зависит от ее температуры и составляет, по данным
[2], от 3 до 0,7 минуты при изменении температуры воды от 20 до 30 °С.
Одновременно под воздействием солнечной энергии происходит процесс фотосинтеза, процесс превращения неорганического углекислого газа в органический углерод. Поскольку солнечный свет сильно поглощается водой, то фотосинтез происходит в океане лишь в поверхностном слое, глубиной не более 70—80 метров. Тем не менее ежегодно в Мировом океане продуцируется 2Т010 тонн органического углерода [5]. Примерно по такому сценарию океан «отсасывает» излишки двуокиси углерода из атмосферы.
Механизмы транспортировки газа из атмосферы в океан могут быть самыми различными. Это прежде всего диффузия газов из атмосферы в океан, вовлечение газов из атмосферы в более глубокие слои океана посредством пузырьков при обрушении волн в штормах и тайфунах [2, 6]
и, наконец, посредством «термиков» (микроконвекции) в штилевых условиях там, где температура воды выше температуры воздуха [7]. По существу, механизм транспортировки газа путем
микроконвекции есть составная часть диффузионного механизма перекачки газа из атмосферы в океан. Но, к сожалению, формулы диффузионного переноса газа через морскую поверхность не учитывают этот механизм. Диффузионный перенос определяется как произведение коэффициента скорости газообмена на перепад концентрации растворенного газа между поверхностью и подповерхностным слоем воды. Но ни коэффициент газообмена, ни перепад концентрации газа не учитывают механизм микроконвекции просто в силу различия пространственно-временных масштабов. В моделях разрешение по глубине составляет один и более сантиметров у самой поверхности раздела [2]. А перенос газа посредством микроконвекции определяется первыми миллиметрами поверхностного слоя воды. То же самое и с временными масштабами. В моделях газообмена временной масштаб определяется выходом профилей температуры и растворенного С02 на некоторый стационарный режим, определяемый минутами и даже десятками минут. Профили же температуры и количества газа в приповерхностном слое лишь условно можно считать стационарными. Время существования неизменных указанных профилей исчисляется секундами. Поэтому ниже мы будем рассматривать перенос газа механизмом микроконвекции отдельно от диффузионного переноса. Механизм микроконвекции работает во всей тропической и экваториальной зонах, где температура воды на поверхности океана выше температуры воздуха в приводном слое атмосферы. К сожалению, автору не известны работы, в которых бы учитывался этот механизм перекачки С02 из атмосферы в океан.
2. Загрязнение Мирового океана
По оценкам экспертов, в последние годы в Мировой океан ежегодно попадает 5—6 миллионов тонн нефти и нефтепродуктов. А по некоторым данным, даже более 10 млн. тонн. Из них около 35% приходится на добычу и транспортировку нефти, включая нефтепроводы и катастрофы нефтеналивных танкеров. И это не удивительно. Достаточно взглянуть на рис. 1 — карту нефтяных вышек, нефте- и газопроводов в одном только Мексиканском заливе. (Карта заимствована из специального выпуска американского журнала «National Geographic», посвященного последствиям урагана «Катрин» в Новом Орлеане.) И, как ни странно, на первый взгляд, более 30% от этих миллионов тонн нефтепродуктов в океан выносится реками. Но если учесть, что 65% населения планеты живет в 500-километровой прибрежной зоне и около 50% городов с населением свыше миллиона че-
Рис. 1. Карта газо- и нефтепроводов на севере Мексиканского залива
ловек, расположены в устьях рек и на берегу заливов, то эти цифры перестают удивлять. Главным источником загрязнения рек являются отходы автотранспорта. Так, Рейн в своем нижнем течении переносит в день около 1200 тонн нефтепродуктов. Известно, что одна капля бензина создает пленку на поверхности воды диаметром 30 см, а одна тонна легкой нефти, растекаясь по поверхности океана, покрывает площадь в 12 км2. Поэтому неудивительно, если скоро весь Мировой океан будет покрыт нефтяной пленкой и другими поверхностно-активными веществами (ПАВами).
3. К чему ведет загрязнение поверхности океана?
Есть несколько кардинально важных физических процессов, которые влияют на климат нашей планеты. Это прежде всего изменение альбедо поверхности планеты и изменение энерго-, влаго- и газообмена между океаном и атмосферой. Поскольку тропическая зона Мирового океана является основным аккумулятором солнечной энергии на Земле и регулятором С02 в атмосфере, мы рассмотрим, к чему ведет загрязнение именно в тропиках.
3.1. Пленки ПАВ на поверхности океана увеличивают его отражательную способность. Так, в течение года альбедо чистой поверхности океа-
на в тропиках меняется всего лишь от 7 до 9%. При загрязнении поверхности океана альбедо может возрасти до 14—15%. Часть солнечной энергии, накопленной в верхнем слое океана, выносится в более высокие широты такими течениями, как Гольфстрим в Атлантике и Куро-сио в Тихом океане. Теплые воды этих течений обогревают многие континентальные страны. Другая часть реализуется через тропические ураганы (тайфуны) и явление Эль-Ниньо. Основная же часть накопленной океаном солнечной энергии поступает в атмосферу Земли в латентном виде, в виде водяного пара. Он переносится воздушными течениями в более высокие широты и, конденсируясь там, выделяет скрытое тепло. Создаются условия для зарождения внетро-пических циклонов. Они приносят в глубь континентов теплый и влажный воздух. Все это определяет климат Земли. Поэтому увеличение альбедо в тропиках при загрязнении океана может привести к непредсказуемым климатическим последствиям.
3.2. Загрязнение уменьшает также интенсивность энерго- и газообмена между верхним слоем океана и атмосферой посредством нескольких физических механизмов.
Очевидно, что наличие пленки на поверхности воды является чисто механической преградой для молекулярно-турбулентной диффузии газа, включая и поток водяного пара из океана в атмосферу (испарение). Исследования показа-
ли, что пленки некоторых ПАВ (например, высших, жирных спиртов) толщиной всего в одну молекулу (около 20 Ангстрем) уменьшают испарение на 60—70% [8].
Как известно, при малых скоростях ветра (менее 1,0 м/сек) на поверхности океана под воздействием турбулентных пульсаций атмосферного давления генерируются трехмерные гравитационно-капиллярные волны. Их форма близка к трохоиде. И хотя высота капиллярных волн не велика, а их длина не превосходит 2 см, поверхность соприкосновения воды с воздухом возрастает почти на 20 %. Но главное, капиллярные волны существенно увеличивают шероховатость водной поверхности и благодаря этому с увеличением скорости ветра они переходят в ветровые волны.
На рис. 2 показаны профили ветра (а) и зависимость шероховатости от скорости ветра (б) без и при наличии ПАВ. Шероховатость водной поверхности при наличии ПАВ уменьшается более чем на порядок. Эксперименты проводились в гидроканале МГУ [9] (разрывы кривых при скорости ветра 6,5 м/сек на рис. 2б, обусловлены особенностями конструкции лотка и воздуходувки). Столь существенное уменьшение шероховатости при загрязнении поверхности воды ПАВами вызвано подавлением капиллярных волн. Их энергия тратится на сжатие и растяжение загрязняющих пленок. Поэтому, несмотря на рост скорости ветра, развитие ветровых волн задерживается, а их высота существенно уменьшается.
На рис 3. показаны энергетические спектры волн (амплитуда спектра приблизительно пропорциональна квадрату высоты волны) при различных скоростях ветра без поверхностно-активных пленок и с ними. Эти результаты были получены еще в 80-е годы в кольцевом штормовом бассейне академика В. В. Шулейкина (Кацивели, Крым)
[10]. На рисунке видно, что при скоростях ветра 3 м/сек и 5 м/сек (измеренных на высоте 1,5 метра над невозмущенной водной поверхностью) при наличии пленок волнение вообще не развивается, а при скорости ветра 12 м/сек энергия волн существенно ниже, примерно, на те же 20%, чем при отсутствии пленок. При определенных высотах волн происходит их обрушение. При этом генерируется большое количество брызг
[11]. При наличии нефтяных и других пленок обрушение волн происходит уже при большей скорости ветра или более длительном его воздействии на океан, и на порядки уменьшается количество брызг и спектр их размеров. Уменьшение площади контакта воды и воздуха, включая брызги, уменьшает интенсивность газообмена между этими двумя средами.
3.3. На границе раздела вода—воздух в воде растворяется ровно столько того или иного газа, сколько необходимо, чтобы его парциальное давление в воде стало равным парциальному давлению этого газа в воздухе. Содержание СО2 в воде океанов не превышает 0,5 мл/л, но его способность легко вступать в реакцию с водой и образовывать угольную кислоту, существенно
Рис. 2. Профили скорости ветра (а) и зависимость шероховатости ^о) от скорости ветра (б) чистой поверхности воды и при наличии пленки ПАВ. На рис. 2а профили скорости ветра при наличии ПАВ обозначен! тирной линией
п НР
ф 87
(2.3^}/ог
Рис. 3. Энергетические спектры развитого волнения для трех скоростей ветра без пленки (1, 2, 3) и с пленкой ПАВ (1', 2', 3'). 1 — скорость ветра 3 м/сек; 2 — скорость ветра 2—5 м/сек; 3 — скорость ветра 3—12 м/сек
увеличивает его растворимость в воде. Растворимость газов (Я — в литрах газа на литр воды) в воде зависит от ее температуры и солености. Зависимость нелинейная. Но для малого диапазона температур растворимость С02 может быть аппроксимирована линейной зависимостью. Так, в диапазоне температуры воды от 25 до 30 °С, при солености 35%о, эта зависимость с высокой степенью точности выражается линейным уравнением:
Я =1,2-0,0174 Т„, (1)
где Т№ — температура воды в градусах Цельсия. Поскольку при испарении поверхности океана соленость в холодной пленке возрастает на доли промилле, ее влияние на растворимость в (1) не учитывается.
Как видим, растворимость в воде газов увеличивается с понижением ее температуры. Заметим, что спецификой тропического океана является то, что температура воды всегда выше температуры воздуха. Лишь в зонах апвеллинга (вертикального подъема холодных вод из глубины, например, в зонах прибрежного апвеллинга вдоль западного побережья Латинской Америки, в экваториальной зоне Тихого океана во время Ла-Ниньо, или в «следе» тайфуна, урагана) температура воды может быть ниже температуры воздуха. Там, где температура воды выше температуры воздуха, происходит охлаждение воды сверху как за счет молекулярно-турбулентной диффузии тепла, так и за счет испарения. Рас-
творимость газов в охлажденном слое возрастает. При этом возникает неустойчивое распределение плотности воды. 0но реализуется через конвекцию в виде струек («термиков») более холодной и соленой воды, уходящих в глубину. Этот механизм конвекции детально исследован Федоровым, Гинзбург, Катсарос и др. в лабораторных условиях [8—10, 12—14]. Известно, что при больших числах Рэлея (более 107) конвекция приобретает перемежающийся характер [12, 13, 15]. Средний период срыва «термиков» (средний промежуток времени между прорывами в глубину холодной воды с поверхности океана) для свободной конвекции определяется зависимостью [15]:
т ж (сек) = 14(ир„ср / ag\q\)0,5, (2)
где: о — кинематическая вязкость; pw — плот-
ность воды; ср — удельная теплоемкость воды при постоянном давлении; а — коэффициент термического расширения воды; g — ускорение силы тяжести; q — суммарный поток тепла через границу раздела вода—воздух, т.е. поток явного и скрытого тепла (испарения).
Заметим, что для вынужденной конвекции (скорость ветра более 3 м/с) период срыва «тер-миков» определяется [15]:
Ту (сек) = ^ и/V»2. (3)
где: и — кинематическая вязкость; V* — динами-
ческая скорость ветра;
По данным [3] поток СО2 из атмосферы в океан составляет 40 мкмоль/м сутки, или 2,110-12 г/см2сек. По данным же лабораторных экспериментов [16], составляет 3,610—1° г/см2сек. Отличие более чем на два порядка. Это явно завышенные значения, и они ставят под сомнение результаты, приведенные в [16]. По данным [2], для средних широт Атлантики (район Гольфстрима) среднегодовой диффузионный поток С02 направлен из атмосферы в океан и принимает значения от 4,110-11 до 2,2Т0-1° г/см2сек. Перенос С02 пузырьками воздуха при скоростях ветра более 10 м/сек составляет от 2,210-12 до 1,110-11 г/см2сек. В штормах, когда происходит интенсивное обрушение волн, перенос С02 пузырьками резко возрастает. По данным того же источника, суммарный поток С02 из атмосферы в океан в диапазоне скоростей ветра от 20 до 25 м/сек достигает весьма больших значений: от 210—1° до 610—1° г/см2сек. Это при том, что с ростом скорости ветра диффузионный поток убывает.
0ценим поток С02 из атмосферы в океан, реализуемый механизмом «микроконвекции». На рис. 4а показана гистограмма распределения периодов срыва «термиков» при чистой поверхности воды. Гистограммы рис. 4 получены в лабораторном эксперименте [8]. ПАВ наносилось
Рис. 4. Гистограмма распределения периодов срыва «термиков» для чистой поверхности воды (а) и для поверхности, покрытой пленкой ПАВ (б)
из расчета 0,03 г/м , что соответствовало толщине слоя порядка 20 А. По оси абсцисс отложены периоды срыва «термиков» в секундах (т); по оси ординат — количество «термиков» (п) за десятиминутный интервал, отнесенных к их общему числу (И). Осредненная толщина слоя охлаждения составляла 0,8 мм, а осредненный перепад температуры воды в холодной пленке составлял 1,6 °С. Объем «термика» примем равным 0,7 см3 (ошибка составит не более 50%)х, тогда, с использованием (1—2), транспортировка С02 «тер-миками» при чистой поверхности воды составит 2,710-11 г/см2сек. Полученные нами значения потока С02 механизмом «микроконвекции» по порядку величины сравнимы с потоком С02, осуществляемым пузырьками воздуха при относительно больших скоростях ветра (более 10 м/сек [2]).
После срыва «термика» на смену холодной воде в пленке поступает более теплая и менее соленая вода из нижележащих слоев с меньшей концентрацией растворенного углекислого газа. За счет испарения на границе с воздухом вновь формируется тонкий холодный слой воды. С ростом парциального давления С02 в атмосфере увеличивается его поглощение в этом тонком холодном слое воды на поверхности океана. А «термики» транспортируют насыщенную углекислым газом поверхностную воду в ее более глубокие слои. 0днако загрязнение поверхности океана ПАВами подавляет испарение и как след-
ствие снижает или полностью блокирует микроконвекцию в поверхностном слое океана. На рис. 4б показано влияние ПАВ на интенсивность микроконвекции. Видно, что при наличии ПАВ период срыва «термиков» заметно больше. Средневзвешенное значение составило т = 90 сек, а при чистой поверхности т = 49 сек. Это означает, что процесс микроконвекции при загрязнении поверхности воды в данном случае замедляется почти в два раза.
Таким образом, более холодная поверхностная вода является своеобразным транспортером газа от поверхности океана в его более глубокие слои. Там растворенный в воде С02 вовлекается как в химические реакции, входя в состав карбонатной системы вод, о чем говорилось выше, так и в биохимические процессы образования (фотосинтез) органического вещества. По данным
[3], вклады гидрофизических факторов в амплитуду изменчивости концентраций составляющих карбонатной системы в 1,5 раза превышают химико-биологические факторы.
Приведем оценку порядка величины поглощения С02 в восточной, экваториальной зоне Тихого океана, например, во время Эль-Ниньо 1997—98 гг. Тогда на площади в миллионы квадратных километров температура воды на несколько градусов превысила многолетнюю среднегодовую температуру (рис 5). При этом температура воздуха (на высоте 10 м) на два—три градуса ниже температуры воды [17]. Там происходит интенсивное испарение и через механизм мик-
1 Устное сообщение А.И. Гинзбург.
п НР
ф 89
Рис. 5. Аномалии температуры поверхностных вод на востоке Тихого океана во время Эль-Ниньо 1997—98 гг. (http://www.cdc.noaa.gov/map/clim/sst)
роконвекции интенсивная транспортировка С02 из атмосферы в океан. Примем температуру воды в зоне Эль-Ниньо равной 28 °С. Минимальную температуру в холодном поверхностном слое воды равной 26,5 °С, а толщину этого слоя
1 мм. Разность количества растворенного углекислого газа при заданных температурах и солености 35% составит 610—4 граммоль С02/литр воды [18]. 0бъем «термика» примем, как и выше, равным 0,7 см3, тогда транспортировка С02 «термиками» при чистой поверхности океана в акватории Эль-Ниньо составит около 300 тысяч тонн в сутки!
Таким образом, если парциальное давление углекислого газа в атмосфере будет постоянно превышать его парциальное давление в верхнем слое океана, то только восточная, экваториальная зона Тихого океана в период интенсивной фазы Эль-Ниньо, которая составляет несколько месяцев, будет поглощать из атмосферы путем переноса газа вглубь океана «термиками» более 20 миллионов тонн С02.
Для сравнения: США в год выбрасывает в атмосферу 1,57 млн. тонн углекислого газа. Как уже говорилось, при загрязнении поверхности океана ПАВами механизм транспортировки С02 «термиками» может вообще не работать, поскольку блокируется испарение и как следствие не образуется холодная пленка и «термики».
Заключение
Загрязнение поверхности Мирового океана непосредственно влияет на рост в атмосфере планеты углекислого газа и соответственно усилению «парникового эффекта». ПАВы на поверхности океана подавляют один из основных механизмов перекачки С02 из атмосферы в океан — механизм «микроконвекции». Как показано в данной статье, этот механизм как составляющая часть диффузионного потока по количеству транспортировки углекислого газа в океан сопоставим с переносом С02 пузырьками воздуха при скоростях ветра более 10 м/сек. Но для тропической зоны Мирового океана характерны штилевые или близкие к ним условия. Пространственно-временное распределение скоростей ветра более 10 м/сек над поверхностью тропической зоны Мирового океана занимает лишь его малую часть. Режим же «микроконвекции» как составная и весьма значимая часть диффузионного механизма перекачки углекислого газа существует во всей тропической зоне океана. Поэтому крайне важно учитывать этот механизм в моделях газообмена между атмосферой и океаном в его тропической зоне. Тогда в тех климатических моделях, которые включают в себя модели газообмена, механизм микроконвекции также будет косвенно учтен.
Способность тропической зоны Мирового океана поглощать такое гигантское количество углекислого газа и поддерживать «парниковый» эффект на определенном уровне чревато другой жизненно важной проблемой. Воды океана окисляются, что в конечном итоге может нарушить экологию самого океана. До сих пор океан успешно справлялся и поддерживал баланс С02 в атмосфере. Но необузданный рост загрязнения поверхности Мирового океана, при росте антропогенного выброса в атмосферу углекислого газа и метана, не позволяет прогнозировать не только будущее климата Земли, но и существование самой жизни на Земле.
Литература
1. Матвеев Л.Т., 1984. Физика атмосферы. Гидроме-теоиздат, стр. 751.
2. Бортковский Р.С., 2006. К оценке среднего обмена кислородом и С0 между океаном и атмосферой в ключевых районах океана. Известия РАН. Физика атмосферы и океана. Том 42. № 2, стр. 250-257.
3. Маккавеев П.Н., Е.В. Якушев. О роли высоких и низких широт в глобальном обмене углекислым газом. http://fadr.msu.ru/mmc/polvar/polvar.html
4. Жуков Л.А., 1976. Общая океанология, Гидроме-теоиздат, Л. 376 страниц.
5. Тихий океан. Под редакцией О. К. Леонтьева. 1982. Москва, издательство «Мысль», 318 стр.
6. Petrichenko S., V. Pudov, 1998. The Influence of Tropical Cyclones on the Oxigen Distribution in the Wind-Mixed Layer of the Ocean. Abstracts of the Reports. Konstantin Fedorov Memorial Symposium. Sankt-Peterburg, Pushkin, pp. 132—133.
7. Пудов В.Д., 2006. Коварная пленка. Деловой экологический журнал, № 3.
8. Петриченко С.А., Пудов В.Д., Ярошевич М.М., 1985. Метод индикации депрессоров испарения на поверхности воды. Водные ресурсы, № 6, стр. 167-170.
9. Пудов В.Д., С.А. Петриченко, 1990. Методика исследований влияния поверхностно-активных веществ на шероховатость водной поверхности. Труды Института экспериментальной метеорологии, вып. 11 (132), М., Гидрометеоиздат, стр. 34-39.
10. АрхаровА.В., С.А. Петриченко, В.Д. Пудов, 1982. О влиянии поверхностно-активных веществ на ветровое волнение. Океанология, том XXII, вып
2, стр. 192-195.
11. Бортковский Р.С., 1983. Тепло- и влагообмен атмосферы и океана при шторме. Л., Гидрометеоиз-дат, 220 стр.
12. Гинзбург А.И., А.Г. Зацепин, К.Н. Федоров, 1977. Лабораторное исследование тонкой структуры пограничного слоя в воде у поверхности раздела вода-воздух. Мезомасштабная изменчивость поля температуры в океане. Сборник трудов ИОАН, Москва, стр. 109—126.
13. Гинзбург А.И., К.Н. Федоров, 1977. Лабораторные исследования охлаждения воды с поверхности в зависимости от условий теплообмена между водой и воздухом. Там же.
14. Katsaros K.B., Liu W.T., Businger J.A., Tillman J.A., 1977. Heat transport and thermal structure in the interfacial boundary layer measured in an open tank of water in turbulent free convection. Journal of Fluid Mechanics.
15. Foster T.D., 1971. Intermittent convection. Geophysical Fluid Dynamics, vol. 2, No. 3, pp 201—217.
16. Алексеев В.В., Киселева С.В., Лаппо С.С., 2005. Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане. Москва, «Наука», 312 стр.
17. http://www.cdc.noaa.gov.html
18. Океанографические таблицы, 1975. Л. Гидроме-теоиздат, 477 стр.
ТЕКСТЫ........
РЕДАКТИРОВАНИЕ.
ДИЗАИН............
ВЕРСТКА.............
ПЕЧАТЬ.................
^в/юпай ЭКСПРЕСС
ФИНАНСОВЫЙ ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ
ПОДГОТОВКА И ВЫПУСК ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИЗДАНИЙ
www.dex.ru п
п Г
