Дымка и её влияние на видимость и здоровье

Введение

Сухие частицы, ухудшающие прозрачность неба

Дымка – это традиционное атмосферное явление, при котором пыль, дым и другие сухие частицы, взвешенные в воздухе, ухудшают видимость и прозрачность неба. В руководстве кодов Всемирной метеорологической организации содержится классификация частиц, вызывающих горизонтальную замутненность, на категории: туман, ледяной туман, паровой туман, изморось, дымка, дым, вулканический пепел, пыль, песок и снег. Источниками частиц, вызывающих дымку, являются сельское хозяйство (вспашка в сухую погоду), транспорт, промышленность, ветреная погода, вулканическая активность и лесные пожары. Наблюдаемая издалека (например, приближающийся самолет) и в зависимости от направления взгляда относительно Солнца, дымка может казаться коричневатой или голубоватой, в то время как изморось обычно имеет синевато-серый оттенок. В то время как дымка часто рассматривается как явление, возникающее в сухом воздухе, образование измороси – это явление в насыщенном, влажном воздухе. Однако частицы дымки могут служить ядрами конденсации, что приводит к последующей конденсации водяного пара и образованию капель измороси; такие формы дымки известны как "влажная дымка". В метеорологической литературе термин "дымка" обычно используется для обозначения аэрозолей влажного типа, снижающих видимость и находящихся во взвешенном состоянии в атмосфере. Такие аэрозоли обычно образуются в результате сложных химических реакций, при которых газы диоксида серы, выделяемые при сгорании, под воздействием превращаются в мелкие капли серной кислоты. Эти реакции усиливаются при наличии солнечного света, высокой относительной влажности и отсутствии воздушного потока (ветра). Небольшая часть аэрозолей влажной дымки, по-видимому, образуется из соединений, выделяемых деревьями при горении, таких как терпены. По всем этим причинам влажная дымка, как правило, является явлением, характерным для теплого времени года. При обширных благоприятных условиях каждое лето могут образовываться большие области дымки, охватывающие многие тысячи километров.

Загрязнение воздуха

Часто марево возникает, когда в относительно сухом воздухе накапливаются взвешенные частицы пыли и дыма. Когда погодные условия препятствуют рассеиванию дыма и других загрязняющих веществ, они концентрируются и образуют обычно низко висящую пелену, которая ухудшает видимость и может представлять угрозу для здоровья дыхательных путей при чрезмерном вдыхании. Промышленное загрязнение может привести к образованию густого марева, известного как смог. С 1991 года марево является особенно острой проблемой в Юго-Восточной Азии. Основным источником марева является дым от пожаров, происходящих на Суматре и Борнео, который распространяется на обширные территории. В ответ на марево в Юго-Восточной Азии в 1997 году страны АСЕАН согласовали Региональный план действий по борьбе с маревом (1997) в качестве попытки его уменьшить. В 2002 году все страны АСЕАН подписали Соглашение о трансграничном загрязнении воздуха, однако проблема загрязнения сохраняется и сегодня. В соответствии с соглашением, секретариат АСЕАН размещает координационный и вспомогательный отдел. Во время марева в Юго-Восточной Азии в 2013 году Сингапур зафиксировал рекордный уровень загрязнения, при этом 3-часовой Индекс стандартов загрязнителей достиг рекордного значения 401. В Соединенных Штатах программа межведомственного мониторинга охраняемых визуальных сред (IMPROVE) была разработана в рамках сотрудничества между Агентством по охране окружающей среды США (EPA) и Службой национальных парков для определения химического состава марева в национальных парках и разработки мер по контролю загрязнения воздуха с целью восстановления видимости до доиндустриального уровня. Кроме того, Закон о чистом воздухе требует устранения существующих проблем с видимостью и предотвращения будущих проблем в 156 федеральных районах класса I, расположенных по всей территории Соединенных Штатов. Полный список этих районов доступен на веб-сайте EPA. Помимо серьезных проблем со здоровьем, вызванных маревом от загрязнения воздуха, пылевых бурь и дыма от лесных пожаров, наиболее значимым последствием этих источников марева является снижение солнечной радиации, что становится все более актуальной проблемой для фотоэлектрического производства по мере развития солнечной энергетики. Смог также снижает урожайность сельскохозяйственных культур, и было предложено, что контроль за загрязнением может повысить сельскохозяйственное производство в Китае. Эти последствия негативны для обеих сторон агровольтаики (сочетания производства фотоэлектрической энергии и сельскохозяйственного производства продуктов питания).

Haze often occurs when suspended dust and smoke particles accumulate in relatively dry air. When weather conditions block the dispersal of smoke and other pollutants they concentrate and form a usually low hanging shroud that impairs visibility and may become a respiratory health threat if excessively inhaled. Industrial pollution can result in dense haze, which is known as smog. Since 1991, haze has been a particularly acute problem in Southeast Asia. The main source of the haze has been smoke from fires occurring in Sumatra and Borneo which dispersed over a wide area. In response to the 1997 Southeast Asian haze, the ASEAN countries agreed on a Regional Haze Action Plan (1997) as an attempt to reduce haze. In 2002, all ASEAN countries signed the Agreement on Transboundary Haze Pollution, but the pollution is still a problem there today. Under the agreement, the ASEAN secretariat hosts a co ordination and support unit. During the 2013 Southeast Asian haze, Singapore experienced a record high pollution level, with the 3 hour Pollutant Standards Index reaching a record high of 401. In the United States, the Interagency Monitoring of Protected Visual Environments (IMPROVE) program was developed as a collaborative effort between the US EPA and the National Park Service in order to establish the chemical composition of haze in National Parks and establish air pollution control measures in order to restore the visibility of the air to pre industrial levels. Additionally, the Clean Air Act requires that any current visibility problems be addressed and remedied, and future visibility problems be prevented, in 156 Class I Federal areas located throughout the United States. A full list of these areas is available on EPA's website. In addition to the severe health issues caused by haze from air pollution, dust storm particles, and bush fire smoke, reduction in irradiance is the most dominant impact of these sources of haze and a growing issue for photovoltaic production as the solar industry grows. Smog also lowers agricultural yield and it has been proposed that pollution controls could increase agricultural production in China. These effects are negative for both sides of agrivoltaics (the combination of photovoltaic electricity production and food from agriculture).

Трансграничная туманность

Дымка больше не является исключительно внутренней проблемой. Она стала одной из причин международных споров между соседними странами. Дымка может переноситься ветром в соседние государства, загрязняя их, даже если изначально она не возникает там. Одной из последних серьезных проблем это стало в Юго-Восточной Азии, особенно сильно затронувшей Индонезию, Малайзию и Сингапур. В 2013 году из-за лесных пожаров в Индонезии Куала-Лумпур и окрестности оказались окутаны едким смогом, принесенным из Индонезии, с запахом пепла и угля, который держался более недели – это был самый серьезный экологический кризис в стране с 1997 года. Основными источниками смога являются индонезийский остров Суматра, индонезийские территории Борнео и провинция Риау, где фермеры, владельцы плантаций и горнодобывающие компании поджигают сотни гектаров леса для расчистки земель в сухую погоду. Ветры разносили большую часть частиц и дыма через Малаккский пролив в Малайзию, хотя пострадали и некоторые районы Индонезии, лежащие на пути. Смог в Юго-Восточной Азии в 2015 году стал еще одним крупным кризисом, связанным с качеством воздуха, хотя случаи смога в 2006 и 2019 годах были менее масштабными, чем три крупных эпизода смога в Юго-Восточной Азии в 1997, 2013 и 2015 годах.

Затемнение

Дымка создает проблемы в области наземной фотографии и визуализации, где для получения изображения удаленных объектов может потребоваться проникновение через значительный объем плотной атмосферы. Это приводит к визуальному эффекту снижения контрастности объекта из-за рассеяния и отражения света частицами дымки. По этой причине цвета восхода и захода солнца, а также само солнце, в дымке кажутся менее насыщенными, а ночью дымка может скрывать звезды. В некоторых случаях ослабление света дымкой настолько велико, что к закату солнце исчезает полностью, даже не достигнув горизонта. Дымку можно определить как воздушное проявление эффекта Тиндаля, поэтому, в отличие от других атмосферных явлений, таких как облака, туман и дым, дымка спектрально селективна в соответствии с электромагнитным спектром: более короткие (синие) волны рассеиваются сильнее, а более длинные (красные/инфракрасные) – слабее. По этой причине многие сверхтелеобъективы часто оснащаются желтыми светофильтрами или покрытиями для повышения контрастности изображения. Инфракрасная (ИК) съемка также может использоваться для проникновения сквозь дымку на большие расстояния, в сочетании с оптическими фильтрами, пропускающими ИК-излучение, и ИК-чувствительными детекторами в точке назначения.