Под влиянием примесей, концентрация которых в воздухе городов
резко увеличена, в городах чаще (до 2-3 раз) наблюдаются ухудшенные
условия видимости (менее 10 км)-явление, называемое дымкой.
Углеводороды и азотистые соединения, выбрасываемые в первую очередь
автотранспортом, под влиянием облучения солнечной радиацией нередко,
особенно в низких широтах, претерпевают химические изменения и
приобретают коричневую окраску. Так возникает явление, называемое
фотохимическим смогом, который оказывает особенно вредное
воздействие на человека (прежде всего, на глаза), животных и
растительность.
В ряде городов США, Японии, Западной Европы, Турции и др.
фотохимический смог наблюдается по нескольку десятков дней в году (в
Лос-Анджелесе, например, в среднем 70 дней).
Широко распространено мнение о том, что не только повторяемость
дымок (и, в частности, разновидности их - смогов), но и туманов в
городах больше, чем в окрестностях. В действительности, как следует
из анализа наблюдений, повторяемость туманов (метеорологическая
дальность видимости в которых, согласно определению, меньше 1 км) в
больших городах не только не больше, но и существенно меньше "(до
2-3 раз), чем в их окрестностях. Подчеркнем, что речь идет о
городах, в которых сформировался устойчивый <остров> тепла с
разностью температур воздуха между городом и окрестностями в среднем
больше 1 °С. В Советском Союзе - это в первую очередь Москва и
Ленинград. В Москве, например, по наблюдениям на
гидрометеорологической обсерватории и на ВДНХ, в среднем наблюдается
соответственно 20 и 26 дней в . году с туманом, а в окрестностях ее
(Клин, Дмитров, Загорск, Кашира) -от 36 до 49 дней.
В Ленинграде в течение пяти лет (1970-1974) наблюдалось 74 дня с
туманом, а в пунктах, удаленных от него на 20-80 км,- от 206 до 265
дней. Повторяемость дальности видимости менее 1 км, по
инструментальным измерениям, составила за этот период в Ленинграде
1,4%, а в тех же пунктах - от 2,8 до 4,7%.
Таким образом, как данные наблюдений за туманом, так и за дальностью
видимости указывают на то, что в большом городе туманы и сильно
ухудшенная видимость (которая и обусловлена преимущественно
образованием тумана) наблюдаются до 2-3 раз реже, чем в окрестностях
его.
Чем объясняется это несколько парадоксальное (по традиционным
представлениям) явление?
Загрязнение атмосферы города, конечно же, способствует ухудшению
видимости. Однако под влиянием примесей увеличивается, как сказано
выше, лишь повторяемость дымок и видимости от 1 до 10 км. Что
касается ядер конденсации (которые, якобы, способствуют более
частому образованию туманов в городе), то их более чем достаточно в
атмосфере не только городов, но и любого другого района Земли; лишь
на небольшой части ядер образуются капли. Известно, далее, что уже
при образовании дымки происходит обводнение ядер. При этом, чем выше
относительная влажность воздуха, тем меньше доля ядер конденсации в
общей массе капель (в тумане менее 0,1 %) ' Давление насыщенного
пара над каплей радиусом более 1 мкм (а в тумане такие капли
составляют подавляющее большинство) практически не отличается от
давления насыщения над плоской поверхностью воды. Условия
существования и роста таких капель определяются изменением
относительной влажности воздуха, в частности, под влиянием
температуры.
Воспользовавшись формулой для относительной влажности г =
е/Е(Т)*100, легко покажем, что в том случае, когда воздух Е(Т)
в окрестностях достиг состояния насыщения, относительная влажность в
городе составит 92-94 % при температуре в городе на 1 °С выше, чем в
окрестностях, и 84-88 % при разности температур 2°С. Естественно,
что при такой влажности туман в городе отсутствует, в то время как в
окрестностях при этой метеообстановке он образуется. Для
возникновения тумана в городе температура воздуха в окрестностях
должна упасть значительно ниже точки росы. При этом в окрестностях
образуется сильный (с большой водностью) туман, в городе же -
умеренный или слабый. Рассеиваются в городе прежде всего слабые
туманы
Подчеркнем, что повышение температуры не оказывает заметного влияния
на образование туманов в тех городах, где разность температур
воздуха между городом и окрестностями не превышает нескольких
десятых долей градуса. В таких городах определяющее влияние на
изменение условий видимости оказывает загрязнение атмосферы.
Анализ данных наблюдений показал, что разность температур воздуха в
городе и окрестностях изменяется в широких пределах (от 12 до -9
°С), причем город теплее окрестностей (разность температур больше
нуля) в 70-80 % случаев; разность температур больше ночью, чем днем.
Определяющую роль в формировании острова тепла (область,
очерчиваемая изолиниями разности температур воздуха между городом и
окрестностями) играет не тепло, выделяемое предприятиями, жилыми
зданиями и транспортом (такое мнение достаточно широко
распространено и нашло отражение в литературе), а геофизические
факторы, в первую очередь уменьшение эффективного излучения земной
поверхности облаком примесей и водяным паром, образующимся при
сжигании различных видов топлива. Известную роль играют поглощение
солнечной радиации облаком примесей, изменение режима испарения,
альбедо поверхности (зимой - за счет загрязнения снега) и некоторые
другие факторы.
