6. Дымки, туманы, смоги и видимость в городах

Загрязнение атмосферы города примесями, изменение температуры воздуха, скорости ветра и других метеовеличин не могло не сказаться на условиях формирования и повторяемости таких важных для решения прикладных задач явлениях, как дымки, туманы и смоги, с которыми связано наиболее значительное ухудшение видимости в атмосфере.

Дымкой принято называть такое состояние атмосферы, при котором под влиянием загрязнения атмосферы примесями метеорологическая дальность видимости S_M заключена между 1 и 10 км. При Sm < 1 км явление носит название тумана. Однако уже при Sм < 10 км частицы примесей, как правило, обводнены, при этом чем выше относительная влажность воздуха, тем меньше доля ядра конденсации в общей массе капли. Если радиус капли увеличивается до 1 мкм — это уже мельчайшие капли тумана, — то доля даже так называемых гигантских ядер конденсации (радиусом около 0,1 мкм) уменьшается до 0,001 от общей массы капли. Давление насыщенного водяного пара над каплями радиусом больше 1 мкм, независимо от природы ядра конденсации, на котором образовалась капля, практически не отличается от давления насыщения над плоской поверхностью воды. Это означает, что в устойчивом (не рассеивающемся) капельно-жидком тумане относительная влажность воздуха близка к 100 %, а условия существования и роста капель в туманах определяются изменением температуры или абсолютной влажности воздуха. Обратим внимание также на то, что, согласно опытным данным, гигроскопических частиц — ядер конденсации — более чем достаточно в атмосфере не только городов, но и любого другого района Земли, в том числе над океанами; лишь на небольшой части ядер образуются капли туманов и облаков.

Загрязнение атмосферы городов примесями антропогенного происхождения, конечно же, способствует ухудшению видимости, росту повторяемости дымок и уменьшению повторяемости состояний с хорошей видимостью.

Однако под влиянием антропогенных примесей существенно возрастает в городе повторяемость лишь слабой (Sм = 6—10 км) и умеренной (Sм = 2—6 км) дымки. Что же касается сильной дымки (Sм = 1— 2 км) и особенно тумана (Sм < 1 км), то их повторяемость в крупном городе не только не больше, но и меньше, чем в окрестностях: повторяемость состояний с Sm < 1 км в Ленинграде в 2—3 раза меньше, чем в других пунктах.

Отметим, что до последнего времени было широко распространено мнение, согласно которому повторяемость туманов в городах на 30 % летом и на 100 % зимой больше, чем в сельской местности), о более частом образовании туманов в городах по сравнению с окрестностями. В качестве причины указываются ядра конденсации, которых в действительности в городе больше, чем вне его.

Чем же в таком случае объясняется столь парадоксальное по традиционным представлениям и такое значительное уменьшение повторяемости туманов и отчасти сильных дымок в крупных городах.

Следует подчеркнуть, что повышение температуры влияет на образование туманов лишь в крупных городах, где ΔТ достигает в среднем значений, близких к 1 °С. В тех же городах, а в Совет­ском Союзе таких большинство, где средние значения ΔТ не пре­вышают нескольких десятых градуса Цельсия (в Минске и Куйбышеве 0,2 °С, Киеве и Ташкенте 0,4 °С, Свердловске 0,5 °С) понижение относительной влажности под влиянием ΔТ мало, и, как следствие, не наблюдается ощутимого различия в повторяемостях туманов в городе и его окрестностях.

Следует остановиться на употреблении понятия «смог». Некоторые авторы отождествляют с ним понятия «дымка» и «туман». В действительности смог — самостоятельное явление, отличное от дымки и тумана. Отличительной особенностью смога является коричневатый оттенок, который придают ему оксиды азота, входящие в состав пароксилацетилнитрата (ПАН) — главной составляющей смога. ПАН в свою очередь об­разуется при воздействии солнечной радиации, прежде всего ультрафиолетовой и фиолетовой, на углеводороды и оксиды азота, которые при этом соединяются. В отличие от дымок, цвет которых серый и сине-голубой, относительная влажность в смогах, как пра­вило, невысокая. По этому признаку смоги ближе не к дымке, а к мгле — явлению понижения видимости под влиянием твердых слабообводненных примесей, например образующихся во время пожара. Дальность видимости в смогах изменяется в широких пределах, однако, как правило, меньше 10 км. Поскольку в обра­зовании ПАН определяющая роль принадлежит солнечной радиации, то смоги образуются в городах, расположенных в низких широтах.