Antropogenní mrak - Anthropogenic cloud

Cumulus homogenitus produkovaný emisemi geotermální elektrárny v Nesjavelliru (Island, srpen 2009).

Homogenitus , antropogenní nebo umělý mrak je mrak vyvolané lidskou činností. Přestože většina mraků pokrývajících oblohu má čistě přírodní původ, od počátku průmyslové revoluce přináší využívání fosilních paliv a vodní páry a dalších plynů emitovaných jadernými, tepelnými a geotermálními elektrárnami výrazné změny místních povětrnostních podmínek. Tyto nové atmosférické podmínky tak mohou zlepšit tvorbu mraků .

Pro vytváření a využití tohoto jevu počasí byly navrženy různé metody . Byly také provedeny experimenty pro různé studie. Ruští vědci například studují umělá oblaka více než 50 let. Ale zdaleka největší počet antropogenních mraků jsou letounu contrails (kondenzační stopy) a raketová stezky.

Antropogeneze

K vytvoření antropogenního oblaku jsou zapotřebí tři podmínky:

1. Vzduch musí být téměř nasycen vodní párou,
2. Vzduch musí být ochlazen na teplotu rosného bodu teploty s ohledem na vody (nebo led ) do kondenzátu (nebo sublimátu ) části vodní páry,
3. Vzduch musí obsahovat kondenzační jádra , malé pevné částice, kde začíná kondenzace/sublimace.

Současné využívání fosilních paliv zlepšuje kteroukoli z těchto tří podmínek. Za prvé, spalování fosilních paliv vytváří vodní páru. Toto spalování navíc generuje tvorbu malých pevných částic, které mohou působit jako kondenzační jádra. Nakonec všechny spalovací procesy vyzařují energii, která zvyšuje vertikální pohyby nahoru.

Navzdory všem procesům zahrnujícím spalování fosilních paliv, pouze některé lidské činnosti, jako jsou tepelné elektrárny, komerční letadla nebo chemický průmysl, dostatečně upravují atmosférické podmínky k produkci mraků, které mohou díky svému antropickému původu využívat homogenní kvalifikátor .

Cloudová klasifikace

International Cloud Atlas vydané Světovou meteorologickou organizací sestavuje návrh předložený Luke Howard na počátku 19. století a všechny následné změny. Každý mrak má název v latině a mraky jsou klasifikovány podle jejich rodu , druhu a odrůdy :

• Existuje 10 rodů (množné číslo rodu ) (např. Kupa , stratus atd ...).
• Pro tyto rody existuje řada druhů, které popisují formu, rozměry, vnitřní strukturu a typ vertikálního pohybu (např. Stratus nebulosus pro stratus pokrývající celou oblohu). Druhy se navzájem vylučují.
• Druhy lze dále rozdělit na odrůdy, které popisují jejich průhlednost nebo jejich uspořádání (např. Stratus nebulosus opacus pro tlustý stratus pokrývající celou oblohu).

K popisu původu cloudu lze přidat další podmínky. Homogenitus je přípona, která znamená, že oblak pochází z lidské činnosti. Například Cumulus pocházející z lidské činnosti se nazývá Cumulus homogenitus a zkráceně CUh . Pokud se homogenitní mrak jednoho rodu změní na jiný typ rodu, nazývá se to homomutatus cloud.

Proces generování

Mezinárodní klasifikace cloudů rozděluje různé rody do tří hlavních skupin mraků podle jejich nadmořské výšky:

• Vysoké mraky
• Střední mraky
• Nízká oblačnost

Homogenitní mraky budou generovány různými zdroji na těchto různých úrovních.

Vysoký homogenit

Kondenzační stopy s Cirrocumulus homogenitus ( CCH ) a CIRROSTRATUS homogenitus ( CSH ) pozorovali přes Barcelona (Španělsko, listopad 2010).

Sekvence fotografií ukazujících, jak se z contrailu stává homogenitus cirrocumulus

Navzdory skutečnosti, že tři rody vysokých mraků, Cirrus , Cirrocumulus a CIRROSTRATUS , je v horní části troposféře , daleko od zemského povrchu, mohou mít antropogenního původu. V tomto případě je proces, který způsobuje jejich tvorbu, téměř vždy stejný: komerční a vojenské letadlo. Výfukové produkty ze spalování petroleje (nebo někdy i benzínu ) vypuzovaného motory poskytují vodní páru do této oblasti troposféry.

Silný kontrast mezi studeným vzduchem vrstev s vysokou troposférou a teplým a vlhkým vzduchem vypouštěným leteckými motory navíc způsobuje rychlou sublimaci vodní páry a tvoří malé ledové krystaly . Tento proces je také umocněn přítomností hojných kondenzačních jader produkovaných v důsledku spalování. Tyto mraky jsou běžně známé jako kondenzační stezky ( contrails ) a jsou zpočátku lineární cirrusové mraky, které lze nazvat Cirrus homogenitus ( Cih ). Velký teplotní rozdíl mezi odsávaným vzduchem a okolním vzduchem vytváří konvekční procesy v malém měřítku , které podporují vývoj kondenzačních stop na Cirrocumulus homogenitus ( Cch ).

V závislosti na atmosférických podmínkách v horní části troposféry, kde letadlo letí, tyto vysoké mraky rychle mizí nebo přetrvávají. Když je vzduch suchý a stabilní, voda se rychle vypařuje v útrobách a lze ji pozorovat až několik stovek metrů od letadla. Na druhou stranu, pokud je vlhkost dostatečně vysoká, dochází k přesycení ledem a homogenitát se rozšíří a může existovat hodiny. Ve druhém případě, v závislosti na povětrnostních podmínkách, CCH může vyvinout tak, aby Cirrus homogenitus ( CIH ) nebo CIRROSTRATUS homogenitus ( CSH ). Existence a přetrvávání těchto tří typů vysokých antropogenních mraků může naznačovat sbližování stability vzduchu. V některých případech, kdy je velká hustota leteckého provozu, mohou tyto vysoké homogenity inhibovat tvorbu přirozených vysokých mraků, protože kondenzáty zachycují většinu vodní páry.

Střední homogenit

Mezivrstvy troposféry jsou oblasti s menším vlivem lidské činnosti. Tato oblast je dostatečně daleko od povrchu, aby ji povrchové emise výrazně neovlivnily. Komerční a vojenské lety navíc procházejí touto oblastí pouze při stoupajících nebo klesajících manévrech. V této oblasti navíc existují dva typy mraků s velkým horizontálním rozsahem: Nimbostratus a Altostratus , které nemohou pocházet z lidské činnosti. V důsledku toho se předpokládá, že neexistuje žádná antropogenní oblačnost těchto dvou rodů. Co však může nastat, je vylepšení stávajícího Nimbostratus nebo Altostratus například díky přídavným jádrům vodní páry nebo kondenzace emitovaným tepelnou elektrárnou.

Jedinými antropogenními mraky existujícími ve střední oblasti troposféry jsou Altocumulus homogenitus ( Ach ) z contrails v této oblasti.

Nízký homogenit

Stratus homogenitus ( Sth ) vznikl v důsledku emisí mlékárny poblíž Gurbu (Španělsko, únor 2011).

Cumulus homogenitus ( Cuh ) vznikl v důsledku emisí tepelné elektrárny v Sant Adrià del Besós (Španělsko, prosinec 2008).

Nejnižší část atmosféry je oblast nejvíce ovlivněná lidskou činností, a to prostřednictvím emise vodní páry, teplého vzduchu a kondenzačních jader. Když je atmosféra stabilní, dodatečný příspěvek teplého a vlhkého vzduchu z emisí zvyšuje tvorbu mlhy nebo vytváří vrstvy Stratus homogenitus ( Sth ). Není -li vzduch stabilní, vytváří tento teplý a vlhký vzduch vyzařovaný lidskou činností konvekční pohyb, který může dosáhnout zvednuté úrovně kondenzace , čímž vzniká antropogenní kupovitý mrak neboli Cumulus homogenitus ( Cuh ). Tento typ mraků lze pozorovat také nad znečištěným vzduchem pokrývajícím některá města a průmyslové oblasti za podmínek vysokého tlaku.

Stratocumulus homogenitus ( Sch ) jsou antropogenní oblaky, které mohou vzniknout vývojem Sth v mírně nestabilní atmosféře nebo Cuh ve stabilní atmosféře.

Nakonec velký, tyčící se Cumulonimbus ( Cb ) představuje tak velký vertikální vývoj, že jen v některých konkrétních případech mohou být vytvořeny antropickými příčinami. Například velké požáry mohou způsobit tvorbu oblaků flammagenitu, který se může vyvinout na Cumulonimbus flammagenitus ( CbFg nebo CbFgh, pokud je antropogenní); velmi velké exploze, jako jsou jaderné exploze , vytvářejí houbová oblaka , výrazný podtyp cumulonimbus flammagenitus.

Experimenty

Antropogenní oblak lze generovat v laboratoři nebo na místě ke studiu jeho vlastností nebo k použití pro jiný účel. Cloudové komory jsou uzavřené prostředí obsahující přesycenou páru vody nebo alkoholu . Když nabitá částice (například částice alfa nebo beta ) interaguje se směsí, tekutina se ionizuje. Výsledné ionty působí jako kondenzační jádra , kolem kterých se vytvoří mlha (protože směs je v bodě kondenzace). Cloudové očkování, forma modifikace počasí , je pokus změnit množství nebo typ srážek, které z mraků padají , dispergováním látek do vzduchu, které slouží jako kondenzace mraků nebo jádra ledu , která mění mikrofyzikální procesy v oblaku. Obvyklým záměrem je zvýšit srážky (déšť nebo sníh), ale na letištích se také široce praktikuje potlačování krupobití a mlhy.

V troposféře bylo s těmito dvěma metodami provedeno mnoho experimentů . Ve vyšších nadmořských výškách zkoumala NASA v letech 1960 a 2009 indukční noční mraky . V roce 1984 se satelity tří zemí zúčastnily experimentu s umělým mrakem v rámci studie slunečních větrů a komet. V roce 1969 evropská družice vypustila a ve výšce 43 000 mil ve vesmíru zapálila baryum a oxid mědi, aby vytvořila 2 000 mil lila a zeleného oblaku viditelného po dobu 22 minut. Byla to součást studia magnetických a elektrických polí .

Plány na vytvoření umělé oblačnosti nad fotbalovými turnaji na Blízkém východě byly navrženy v roce 2011 jako způsob, jak pomoci zastínit a ochladit katarské mistrovství světa ve fotbale 2022 .

Vliv na klima

Existuje mnoho studií zabývajících se významem a účinky vysokých antropických mraků (Penner, 1999; Minna a kol., 1999, 2003–2004; Marquart a kol., 2002–2003; Stuber a Foster, 2006, 2007), nikoli však o antropických oblacích obecně. V konkrétním případě Cia způsobeného kondenzacemi odhaduje IPCC pozitivní radiační sílu kolem 0,01 Wm ⁻² .

Při anotaci dat o počasí umožňuje použití přípony, která označuje původ cloudu, odlišit tyto mraky od přirozeného původu. Jakmile bude tento zápis stanoven, bude po několika letech pozorování jasně analyzován vliv homogenitu na zemské klima .

Viz také

• Contrail
• Teorie spiknutí Chemtrailu
• Dopad letectví na životní prostředí
• Globální stmívání

Reference

Bibliografie

• Howard, L. 1804: O modifikaci mraků a principech jejich produkce, pozastavení a destrukce: podstata eseje přečteného před Askesianskou společností na zasedání 1802–03. J. Taylor. Londýn.
• IPCC 2007 AR4 WGI WGIII.
• Marquart, S. Geophys. Res. Lett., 29, 1179, doi: 10,1029/2001GL014075.
• Marquart S., Ponater M., Mager F. a Sausen R., 2003: Future Development of contrail Cover, Optical Depth, and Radiative Forcing: Impacts of growthing Air Traffic and Climate Change. Časopis klimatologie, 16, 2890–2904
• Mazon J, Costa M, Pino D, Lorente J, 2012: Mraky způsobené lidskou činností. Počasí, 67, 11, 302–306.
• Meteorologický glosář Americké meteorologické společnosti: http://glossary.ametsoc.org/?p=1&query=pyrocumulus&submit=Search
• Minnis P., Kirk J. a Nordeen L., Weaver S., 2003. Contrail Frequency over the United States from Surface Observations. Americká meteorologická společnost, 16, 3447–3462
• Minnis, P., J. Ayers, R. Palikonda a D. Phan, 2004: Kontrasty, cirrusové trendy a klima. J. Climate, 14, 555–561.
• Norris, JR, 1999: O trendech a možných artefaktech v globálním oceánském oblaku mezi lety 1952 a 1995. J. Climate, 12, 1864–1870.
• Penner, J., D. Lister, D. Griggs, D. Dokken a M. McFarland, 1999: Zvláštní zpráva o letectví a globální atmosféře. Cambridge University Press, 373 stran.
• Stuber, N., a P. Forster, 2007: Dopad denních variací letového provozu na protisměru radiační síly. Atmos. Chem. Phys., 7, 3153–3162.
• Stuber, N., a P. Forster, G. Rädel a K. Shine, 2006: Význam denního a ročního cyklu letového provozu pro protiradiační radiační sílu. Příroda, 441, 864–867.
• Světová meteorologická organizace (1975). International Cloud Atlas: Manual on Observation of Clouds and other meteors. WMO č. 407. I (text). Ženeva: Světová meteorologická organizace. ISBN  9263104077 .
• Světová meteorologická organizace (1987). International Cloud Atlas: Manual on Observation of Clouds and other meteors. WMO č. 407. II (desky). Ženeva: Světová meteorologická organizace. s. 196. ISBN  9263124078 .