Серая дымка относится к облачному или туманному атмосферному состоянию, когда мелкие частицы, взвешенные в воздухе, уменьшают видимость и часто придают небу сероватый цвет. Это распространенное явление во многих частях мира, возникающее из-за различных природных и антропогенных источников. Понимание того, что вызывает серую дымку и какой у нее цвет, может дать представление о местном качестве воздуха и составе атмосферы.
Существует несколько потенциальных причин серой дымки, в том числе:
Во многих городских и промышленных районах серая дымка в основном вызвана загрязнением, взвешенным в воздухе. Основные загрязнители, которые способствуют возникновению туманных условий, включают:
– Твердые частицы (ТЧ) – крошечные частицы твердых веществ, таких как пыль, зола и сажа. Основной компонент смога и промышленного загрязнения.
– Оксиды азота (NOx) – Газообразные загрязняющие вещества, образующиеся при высокотемпературном сгорании в транспортных средствах, на электростанциях и заводах.
– Диоксид серы (SO2) – Образуется при сжигании ископаемого топлива, содержащего серу. Способствует образованию твердых частиц, образуя сульфаты.
– Летучие органические соединения (ЛОС) – Испаряющиеся растворители, топливо и другие химические вещества. Подвергаются реакциям с образованием озона и твердых частиц.
Эти загрязняющие вещества образуют мельчайшие аэрозольные частицы, которые рассеивают и поглощают свет, делая небо более мутным и серым, особенно при определенных погодных условиях, таких как температурные инверсии, которые задерживают загрязнения близко к земле.
Дым от лесных пожаров, сельскохозяйственных пожаров и сжигания древесины в жилых домах содержит мелкие частицы и газы, которые эффективно рассеивают свет и создают обширную дымку. Дымовая дымка может распространяться на очень большие региональные площади по ветру от источника пожара. Цвет дымки зависит от типа топлива, условий горения и возраста дыма.
В засушливых условиях серая дымка часто возникает из-за переносимых ветром частиц минеральной пыли. Основными источниками пыли являются пустыни, высохшие русла озер и нарушенные почвы. Пыльная дымка, как правило, эпизодическая, увеличиваясь во время событий с сильным ветром. Состав пыли влияет на полученный цвет.
При высоких уровнях относительной влажности атмосфера содержит больше молекул водяного пара. Мелкие капли воды или увлажненные аэрозольные частицы эффективно рассеивают свет, создавая дымчатые условия. Эта естественная дымка имеет тенденцию быть более ярко-белой, а не серой.
Вулканические извержения могут выбрасывать огромное количество газов и мелкого пепла в верхние слои атмосферы, создавая широко распространенные дымчатые условия. Эффект может сохраняться в течение месяцев или лет, если извержение достаточно взрывное. Цвет дымки зависит от вулканических газов и частиц.
Точный цвет серой дымки зависит от нескольких факторов:
Более мелкие частицы, как правило, рассеивают свет более эффективно, создавая более белую дымку, в то время как более крупные частицы приводят к более серой дымке. Частицы загрязнения субмикронного размера обычно создают белую или серую дымку, тогда как сверхмикронная пыль имеет тенденцию быть коричневатой.
Химический состав и минералогия взвешенных частиц влияют на свойства поглощения и рассеивания света. Например, частицы черного углерода поглощают больше света, в то время как частицы сульфата рассеивают больше, влияя на цвет.
Более высокие концентрации аэрозолей увеличивают затухание света и делают цвет дымки более выраженным. Более тонкие дымки с меньшим количеством частиц все еще могут снижать видимость, но влияние цвета приглушено.
Угол обзора солнца влияет на длину пути света, проходящего через дымку, изменяя интенсивность цвета. Рассеянный сбоку солнечный свет делает дымку ярче и белее.
Отражательная способность и цвет нижележащей поверхности земли влияют на внешний вид дымки, обеспечивая фоновое освещение. Цвет дымки обычно более выражен на темных поверхностях.
В то время как свойства частиц создают континуум цвета дымки, некоторые типичные цвета серой дымки включают:
– Вызывается мелкими частицами загрязнения или дымкой высокой влажности
– Более выражен на темных поверхностях
– Указывает на довольно чистые условия или более свежий дым
– Типичен для старого городского загрязнения или умеренного дыма
– Смесь более крупных и мелких частиц
– Промежуточные уровни дымки и твердых частиц
– Вызывается крупными частицами пыли
– Старый или более разбавленный дым
– Может указывать на плохое качество воздуха во время сильного загрязнения
– Определенные поглотители, такие как нитраты (желтый) или оксиды железа (красный)
– Могут встречаться в экстремальных лесных пожарах или вулканической дымке
– Указывает на более сложную химию частиц
| Тип дымки | Типичный диапазон размеров | Типичные цвета |
|---|---|---|
| Дымка от загрязнения | 0,01–1 мкм | От светлого до темно-серого |
| Дымка от дыма | 0,01–1 мкм | От белого до темно-серого |
| Пылевая дымка | 1–10 мкм | Светлый коричневый до темно-коричневого |
| Влажная дымка | 0,01–1 мкм | Ярко-белый |
| Вулканическая дымка | 0,01–5 мкм | От серого до красного/желтого |
Существует несколько методов, используемых для количественной оценки уровней дымки и определения визуальных эффектов:
Приборы, которые измеряют пропускание света на заданном расстоянии, обеспечивая количественную оценку видимости на основе затухания света через дымовой шлейф.
Приборы, которые измеряют рассеяние света взвешенными частицами под определенными углами. Позволяет оценить распределение размеров частиц и эффективность рассеяния.
Сравнение видимого цвета и контраста известных целей или ландшафтов с дымкой и без нее дает качественную меру влияния цвета и видимости.
Усовершенствованные датчики на спутниках могут определять оптическую глубину дымки, размеры частиц и состав на основе анализа отраженного и обратно рассеянного света. Полезно для измерения региональных событий дымки.
Документирование окраски солнечного диска, явлений гало и околосолнечных узоров дает информацию о размерах и составе частиц дымки.
Измерения уровней частиц PM2.5 и PM10 указывают на относительные уровни дымки, причем более высокие уровни PM соответствуют более сильной дымке. Химическая специфика также может помочь определить источники.
Подводя итог, можно сказать, что серая дымка представляет собой сложную оптическую смесь размеров частиц, составов и концентраций, что приводит к тонким изменениям цвета. Более мелкие частицы загрязнения, как правило, кажутся белыми, в то время как более крупная пыль имеет коричневый оттенок. Серьезные события могут придавать желтые, зеленые или красные оттенки. Количественная оценка цвета дымки основана на наборе инструментов дистанционного зондирования, натурных и фотографических методов, которые дают представление о свойствах и источниках частиц. Подробный анализ важен для понимания тенденций в видимости, качестве воздуха и химии атмосферы.