Фетт В. Атмосферная пыль

Подождите немного. Документ загружается.

Литература

is i

91. Coste G. H., The Nature of the Dispersion in Country and

Town Air, Trans, Faraday Soc., 31, 1162—1171 (1936).

92. L a m b H. H., Industrial Smoke Drift and Weather, Quart. J.

Roy. Meteor. Soc., 638—643 (1938) (Untersuchungen aus der

Gegend um Glasgow).

93. Linke, Entstaubungseinrichtungen (in Gebauben), Z. f. d.

ges. Krankenhausw., 21, 446 (1933).

94. E g

о f f K-, Ober das Klima im Zimmer und seine Beziehun-

gen zum Aufienklima unter besonderer Beriicksichtigung von

Fouchtigkeit, Staub und Ionengehalt der Luft, Diss. Eidg.

Techn. Hochsch. Zurich, Ng. 766 (1933); Schweiz. Z. f. Hyg.,

13, 455—532 (1933).

95. M e

d a u R., Der Industriestaub, Wesen und Bekampfung,

Nachr. d. Ver. Dt. Ing., 26, Berlin, 1926.

96. Smolczyk u. a., Staub und Staubschutzgerate (Aufklarungs-

schrift iiber Gasschutz), Berlin, 1940.

97. Fliigge C„ Grundrifi der Hygiene, 8. Aufl., 60, Berlin, 1915.

98. Schmidt W., Zur Berechnung der raumlichen Verteilung

von Rauch und Abgasen in der freien Luft, Gesundh.Tng., 49,

425 (1926).

99. R о b e r t s O. F. Т., The Theoretical Scattering of Smoke in

a Turbulent Atmosphere, Proc. Roy. Soc. (A), 104, 640—654

(1923).

100. Richardson L. F., Proctor D., Diffusion over Distan-

ces Ranging from 3 km to 86 km. Mem. Roy. Meteor. Soc.,

1, 1—15 (1926).

101. Sutton O. G., A Theory of Eddy Diffusion in the Atmosphere,

Proc. Roy. Soc. (A), 135, 143—165 (1932).

102. Bosanquet С. H., Eddy Diffusion of Smoke and Gases in

the Atmosphere, J. Inst. Fuel 8, 153—156 (1935).

103. Bosanquet С. H., Pearson J. L., The Spread of Smoke

and Gases from Chimneys, Trans. Faraday Soc., 32, 1249—

1264 (1936).

104. Fortak H., Zur allgemeinen Berechnung von Suspensions-

verteilungen in turbulenten Stromungen, Gerlands Beitr. u.

Geophys., 66, 65—78 (1957).

105. Sutton O. G., The Theoretical Distribution of Airborne Pol-

lution from Factory Chimneys, Quart. J. Roy. Meteor. Soc.,

73, 426—436 (1947).

106. В a r a d M. L., Diffusion of Stack Gases in Very Stable Atmo-

sphere, Meteor. Monogr,, Bd. 1, Nr. 4 (1951).

i 184 Часть I. Природа и свойства атмосферной пыли

107. Lowry Р. Н., Microclimate Factors in Smoke Pollution from

Tall Stacks, Meteor. Monogr., Bd. 1, Nr. 4 (1951).

108. Baron Т., Gerhard E. R., Johnstone H. F., Dissemi-

nation of Aerosol Particles Dispersed from Stacks, Industr.

Engng. Chem., 41, 2403—2408 (1949).

109. Fuks H. A., Mechanika Aerosolei, Akad. Nauk SSSR, Moskau,

1955.

110. Монин А. С., Горизонтальное перемешивание в атмосфере,

Изв. АН СССР, Сер. геофиз., 327—345 (1956).

111. Schmidt W., Die Verbreitung von Samen und Bliitenstaub

durch die Luftbewegung, Osterr. botan. Z., Nr. 10—12 (1918).

112. Rombakis S., Ober die Verbreitung von Pfianzensamen

und Sporen durch turbulente Luftstromungen, Z. f. Meteor.,

1, 359—363 (1947).

113. F о r t а к H., Zur quantitativen Berechnung der Passatstaub-

falle, Gerlands Beitr. z. Geophys., 66, 116—128 (1957).

114. F о r t а к H., Staubtransporte iiber staubaktiver Erdoberflache,

Z. f. Meteor., 11, 19—27 (1957).

115. H о h e n

e i t e n H. L„ von, Wolf E. W., Wind-Tunnel

Tests to Establish Stack Height foi Riverside Generating

Station, Trans. Amer. Soc. Mech. Engrs., 64, 671—683 (1942).

116. McElroy G. E., u. a., Dilution of Stack Effluents, Techn.

Pap. Bur. Min., Wash., Nr. 657 (1944).

117. Sherlock R. H., Stalker E. A., The Control of Gases in

the Wake of Smokestacks, Mech. Engr., 62, 455—458 (1940).

118. Sherlock R. H., A Study of Flow Phenomena in the Wake

of Smokestacks, Bull. Dept. Engng. Res. Univ. Mich., Nr. 29

(1941).

119. Singer I. A., Analysis of Dispersion Data from an Elevated

Stack, Bull. Amer. Meteor. Soc., 35, 278 (1954).

120. Deaw R. S„ u. a., Report Submitted to the Trail Smelter

Arbitral. Tribunal, Bull. U. S. Bur. Min., Nr., 453 (1944).

121. Lowry P. H., Mazzarella D. A., Smith M. E.,

Ground —Lead Measurements of Oil-Fog Emitted from a

Hundred-Meter Chimney. Meteor. Monogr., Bd. 1, Nr. 4

(1951).

122. Church P. E„ Dilution of Waste Stacks Gases in the Atmo-

sphere, Industr. Engng. Chem., 41, 2753—2756 (1949).

123. Thomas M. D., Hill G. R., A b e г s о

d J. N.. Dispersion

of Gases from Tall Stacks, Industr. Engng. Chem., 41,

2409—2417 (1949).

Литература

is i

124. Hilst G. R., Moses H., The Argonne Experimental Meteo-

rology Stack, Bull. Amer. Meteor. Soc., 36, 31—32 (1955).

125. Frenkiel F. N., Katz I., Experimental Studies of Turbu-

lent Diffusion in the Atmosphere. Bull. Amer. Meteor. Soc.,

35, 278 (1954).

126. Kellogg W. W., Diffusion of Smoke in the Stratosphere,

J. Meteor., 13, 241—250 (1956).

127. Ду некий В. Ф., Влияние метеорологического фактора и

растительного покрова на распространение аэрозолей в при-

земном слое воздуха, Метеор, и гидрол., 24—28 (1956).

128. Pen п dor f R., Geophys. Res. Papers, Nr. 20 (1953).

129. Moore С. В., Smith J. R„ Gaalswyk A., Meteor. 11,

167 (1954).

130. H i r s ch f e

d e r u. Mitarb., US-Atomic Energy Comm.,

Washington (1953); zit. nach Herbst, W., Z. f. Aerosolforsch.,

3, 420 (1954).

131. Holzmann, Look, v. 11, August 1953.

132. R hob e R. E., A Method of Forecasting the Concentration of

Air Pollution, Bull. Amer. Meteor. Soc., 35, 278 (1954).

133. T e в e p о в с к и й Н., Коагуляция частиц аэрозоля в турбу-

лентной атмосфере, Изв. АН СССР, Сер. геогр. и геофиз.

№ 1 (1948).

134. Junge Chr., Gezetzmafligkeiten in der Grofienverteilung

atmospharischer Aerosole iiber dem Kontinent, Ber. d. Dt.

Wetterdienstes i. d. US-Zone Nr. 35, 261—277 (1952).

135. Junge Chr., The Size Distribution and Aging of Natural

Aerosols as Determined from Electrical and Optical Data on

the Atmosphere, J. Meteor., 12, 13—25 (1955).

136. V о

z F., Atmospheric Turbidity and Its Spectral Extinktion,

Geofis. pura appl., 31, 119—123 (1955/11).

Часть II

ЗНАЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОЙ ПЫЛИ

Глава 1

ЗНАЧЕНИЕ ПЫЛИ В ГЕОФИЗИКЕ

В геофизике пыль рассматривается как действующий

фактор или как индикатор. Ее действие проявляется пре-

имущественно в атмосфере, и поэтому изучением пыли

занимается главным образом одна из отраслей геофи-

зики — метеорология.

ВЛИЯНИЕ ПЫЛИ НА ПОГОДУ И КЛИМАТ

Метеорологические явления, непосредственно

вызванные наличием пыли в воздухе

Пыльная дымка, пыльная мгла и содержание пыли

в воздухе

«Пыльная дымка» обозначает заполнение атмосферы

пылью без указания его причины. Это определение носит

описательный характер и применяется в отношении

пыли, диффузно рассеянной в пространстве и не изме-

няющей своей структуры при перемещениях или с тече-

нием времени. Если пыльная дымка очень густа, то го-

ворят о «пыльной мгле». Для количественной характери-

стики используют понятие «содержание пыли в воздухе».

Пыль может служить важным климатическим факто-

ром не только в больших промышленных городах. На-

пример, воздух богат естественной пылью в местностях,

расположенных вблизи пустынь. По описанию Столицка

(см. [1], стр. 798), в Яркенде воздух всегда желт от пыли.

Биоклиматическое значение пыли рассматривается в гл. 3 и 4.

188

Часть II. Значение атмосферной пыли

Пыльные вихри, пыльные бури и облака пыли

Если пыль проносится видимыми клубами на высоте

2—5 м над землей, то говорят о пыльной метели. В не-

больших областях более или менее постоянным явлением

бывают пыльные вихри. Периодически возникающие

в пустынях сильные горизонтальные перемещения воз-

духа вызывают пыльные бури

—10]. Вертикальное пе-

ремещение воздуха способствует появлению более огра-

ниченных пыльных вихрей. По наблюдениям Вегенера

Ф и г. 49. Пыльная буря на правом берегу Нила у Хартума

(вид сбоку) [20].

[11] (см. также [12]), в Исландии на обширной равнине,

покрытой застывшей лавой, одновременно возникало до

20—30 столбов пыли радиусом от 5—10 до 100 м. Иногда

пыль поднималась над большими пространствами

и на некоторых участках, завихряясь, производила впе-

чатление «курящейся земли». В пустынях Африки и Се-

верной Америки часто наблюдаются вихри в виде пыль-

ных тромбов и смерчей. Тогда над равниной один за

другим тянутся 3—6 пыльных тромбов. Это явление осо-

бенно характерно для североамериканских пустынь [13].

Юнгхун (см. [I

]) сообщает, что при сухой погоде в пу-

стыне Дазар на острове Ява одновременно появлялись

пыльные смерчи во многих местах (см. также [14—18]).

Диаметр пыльных тромбов равен 5—50 м, а высота —

100—2000 м. Они как бы вырастают из-под земли, пре-

Гл. 1. Значение пыли в геофизике 189

имущественно при безоблачной погоде, и поэтому прин-

ципиально отличаются от истинных тром-бов и торнадо.

Разумеется, и торнадо может поднять вихрем значитель-

ное количество пыли [19], но в этом случае она имеет

вторичное значение.

Фиг. 50. Пыльная буря (вид спереди) в Спермене

(Техас) [21].

Пыльные бури возникают при преобладании горизон-

тальной составляющей в скорости ветра и в принципе не

отличаются от песчаных; различие в происхождении су-

ществует только между пыльными бурями, возникшими

в теплых или в холодных массах воздуха. Бури послед-

него вида связаны с эффектным явлением, называемым

«пылевыми стенами». Две фотографии (фиг. 49 и 50)

изображают надвигающуюся пыльную бурю, вызванную

потоками холодных воздушных масс, и подтверждают

рассказы очевидцев об абсолютной темноте, часто на-

ступающей при этом явлении [6]. Сильное впечатление

производит описание пыльной бури, сделанное Лоурен-

сом [10]. Георгии [22] сообщает, что при таких бу-

рях дальность видимости уменьшается порой до 2 м.

24-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

В Северной Америке подобное ограничение видимости

приводило к нарушению воздушного сообщения и улич-

ного движения. Сталкивались не только автомашины, но

и пешеходы, а самолеты даже днем вынуждены были со-

вершать слепые полеты. Кошмидер [23] привел ряд фо-

тографий, карт повторяемости и описаний изученных

пыльных бурь, а также данных о выпадениях пыли и

Фиг. 51. Дни с пыльной бурей или мглой в марте 1936 г.

в Северной Америке [23].

Максимум находится над Амарилло в Северном Техасе.

грязевых дождях. Результаты статистического исследо-

вания пыльных бурь в Судане можно найти в работе

Фримана [24]. Птижан [25] приводит обширный материал

о пыльных бурях в Сахаре. В «Ежемесячных обозрениях

погоды» регулярно сообщается о пыльных бурях в Се-

верной Америке.

Пыльные бури возникают в засушливых и полуза-

сушливых областях [26], отличающихся легко подвиж-

ным сухим поверхностным слоем почвы, обилием солнца,

частыми ветрами и малым количеством осадков. Такие

пространства находятся в Сахаре, Египте, Сирии, Пале-

стине, Аравии, Месопотамии, Австралии, Южной и Се-

верной Америке, Юго-Западной Африке, Южной России

и Азии. Северную часть Техаса и прилегающие терри-

Гл. 1. Значение пыли в геофизике

191

тории Колорадо и Канзаса называют даже «пылевым

котлом», так как там пыльные бури наблюдаются чаще,

чем в других областях Северной Америки (фиг. 51).

Уничтожение естественного растительного покрова вслед-

ствие внедрения механизированной обработки почвы

приводит к учащению пыльных бурь.

Пыльные бури возникают обычно периодически.

В «пылевом котле» в Амарилло (Техас) больше поло-

вины всех бурь приходится на период с марта по май.

На юге России пыльные бури возникают не только в оп-

ределенные месяцы года, но также в определенное время

дня. Они являются бичом для сельского хозяйства [3], и

в настоящее время с ними ведется борьба путем наса-

ждения лесозащитных полос [27]. Жорден (см. [1],

стр. 577) наблюдал в Мехико появление «песчаных обла-

ков» высотой 600 м. В восточной части Гибралтара бури

подымают песок дюн на высоту до 1000 м [28], а в Се-

верной Америке песок увлекается потоками воздушных

масс на высоту около 5000 м. Иногда увлекаемая бурей

пыль пересекает всю Северную Америку от одного

океана до другого. Мощность скоплений пыли в некото-

рых местах достигала около 2 ж, и шоссейные дороги

приходилось очищать специальными плугами. Данные,

приведенные в табл. 25 [29], показывают, что пыльные

бури способны перемещать значительные количества

пыли.

Таблица 25

Размер пылинок, увлекаемых ветром

различной силы

Скорость ветра,

М/сек

Диаметр увлекаемых ветром

пылинок, см

4,5— 6,7

0,025

6,7— 8,4

0,050

8,4— 9,8

0,075

9,8—11,4

0,100

11,4—13,0

0,150

По данным Александера [30], размеры частиц, увле-

ченных пыльной бурей в Северной Америке, колебались

24-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

от 5 • 10~

до 500 • Ю

-4

см, диаметр большей части пы-

линок равнялся 20 • Ю

-4

см. При массовом выпадении

пыли на юго-востоке США число частиц размером ме-

нее 5 • 10~

см составляло около 50% от общего числа,

а пылинок крупнее 25 • Ю

-4

см было менее 5% [31]. В Ва-

шингтоне 11 мая 1934 г. в 13—15 час. число частиц

в 1 см

, измеренное при помощи пылемера Оуэнса, ока-

залось равным 9450, 12 180 и 11 445. Это самое высокое

содержание пыли, отмеченное когда-либо в столице

США. Размер пылинок находился в пределах 1—

130 • Ю

-4

см, а большая часть имела размер 5—40 • Ю

-4

см

[32]. Некоторые данные, характеризующие африканскую

пыль, приведены в табл. 26 [ЗЭ].

Таблица 26

Некоторые данные, характеризующие африканскую пыль

Место образования

пыли

Главные составные части

Диаметр

пылинок,

-4

см

Твердость

Сахара

Кварц 50%

)

Слюда 18%

} 1,6-8

2—2,5

Известковый шпат 18%

Западная Гви- Кремний и диатомеи 95%

10—30 6

нея

Следующая характеристика главных ветров, несущих

пыль, показывает, как велико ее влияние в некоторых

областях земного шара [34—36].

Африка

Хамсин — горячий юго-юго-западный ветер в Египте, не-

сущий пыль из пустыни. Появляется в середине

марта и на протяжении 50 дней дует периодически

обычно 4—6 раз. Каждый период длится около

суток. В это время температура поднимается до

40°, растения и целые сады засыхают, а солнца

почти не видно.

Джани — очень сильные и горячие песчаные и пыльные

бури (тромбы), ежедневно возникающие в июне

в южной части Сахары (вокруг Арауана). Они

Гл. 1. Значение пыли в геофизике

193

надвигаются с юго-запада и высоко подымают

массы пыли. Эти бури способствуют появлению

летнего максимума выпадения пыли, приносимой

пассатами, подобно харматану, который оказы-

вает такое же действие зимой на Марокканском

побережье [37].

Гибли — пыльный горячий ветер из триполитанской пу-

стыни.

Гобар — пыльный ветер из эфиопской пустыни.

Хабуб — пыльный ветер пустыни с тромбами в северном

Судане (подробно изучен Феркварсоном [38]).

Харматан—северо-восточный пассат, часто возникаю-

щий в Гвинее во время засушливого периода.

Очень сухой и сильный ветер, несущий много пыли

[33, 39—44] (см. также фиг. 56).

Сахель — сильный пыльный ветер из марокканской пу-

стыни.

Сирокко — наблюдающийся в Среднеземноморье теплый

ветер, несущий пыль из Сахары [26].

Чили — тунисский сирокко, теплый нисходящий ветер.

Чидили — сирокко в Южном Алжире.

Лесте — сирокко на Мадейре.

Азия

Белат — порывистый, пыльный, дующий с суши ветер на

южном побережье Аравийского полуострова.

Буран — снежная буря зимой или пыльная летом, ха-

рактерная для русских степей (подробные данные

о пыльных ветрах на юго-востоке России приве-

дены в работе Тиля [45]).

Желтые ветры — дуют в Восточной Азии и приносят лёс-

совую пыль.

Большой Шемаль (этезии) — летний устойчивый северо-

западный ветер Персидского залива. Дует в ясную

погоду и часто приносит пыль.

Сейстан — очень сильный, несущий пыль северо-запад-

ный ветер Иранского нагорья. Дует летом 120 дней

подряд.

Кара-Буран («черная буря») — несущий песок и пыль,

длительный порывистый северо-западный ветер,

дующий в течение летнего времени в Туркестане.

13 В. Фетт