Моделирование изменения содержания озона в атмосфере при одиночных и массированных ядерных взрывах Фатахетдинов, Рашит Мерхатинович

Введение к работе

Г ї

Г4ЦИЙ

Актуальность темы. В последние 15 лет в результате проведенных различными авторами исследований стало ясно, что возможная ядерная война может привести к очень серьезным крупномасштабным геофизическим, экологическим, климатическим и биологическим последствиям. Одним из следствий ядерной войны будет разрушение озонного слоя в стратосфере.

Вообще интерес к проблеме атмосферного озона в последнее время существенно возрос, что может быть обусловлено обеспокоенностью мировой общественности реальной перспективой разрушения озонного слоя, о чем свидельствуют постоянное увеличение антропогенного загрязнения атмосферы и сезонное образование "озонной дыры" над Антарктидой. Учитывая, что озон играет большую роль в формировании климата Земли и в поглощении жесткого ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца, опасного для биосферы Земли, становится понятным столь сильный интерес к проблеме озона

Суммарное количество окислов азота (Ш_х), образующихся в результате ядерного конфликта в огненных шарах ядерных взрывов, при пожарах городов и лесных массивов, оценивается в 35-45 млн. т., что представляет примерно такую же величину, что и выбросы N0* за год, которые обусловлены выбросами промышленных предприятий, двигателей автотранспорта и других антропогенных источников. Образующиеся при ядерном взрыве в большом количестве (около 10^зг мол / 1 Mr) окислы азота разрушают атмосферный озон.

Единственный в настоящее время способ получения оценки разрушения озона при ядерной войне - это осуществление прогностических расчетов с помощью математических моделей. Созданные различными авторами 1, 2-х, 3-х мерные модели позволяют описать действие окис-

_ 4 -лов азота ка стратосферный озон, влияние смога от ядерньгх взры на климат.

Используя одномерную фотохимическую диффузионную модель и нарий ядерной войны с суммарным ядерным зарядом в 1000 Мт, Тур Чанг и Уэблес оценили, что истодение 0₃ в вертикальном столбе сферы при равномерном перемешивании окислов азота в атмосфере верного полушария будет около 50 % в первые 6 месяцев, следуюш ядерными взрывами.

В модели Vupputurl соединены зависящая от времени одномер радиационно-конвективная и фотохимическая диффузионная модели, исследования возможного влияния инжекций пыли, дыма и окислов от гипотетической крупномасштабной ядерной войны на вертикальн профиль температуры, озона и приземный климат. Расчеты показал что более чем половинное уменьшение озона в вертикальном столб ыосферы обусловлено нагревом стратосферы инжекцией дыма. .

Многие из перечисленных моделей сложны, и тем не менее, н наш взгляд, не учитывают ряд существенных моментов. Как правил них не рассматривается образование озона под действием УФ и яд го излучений взрыва, изменение концентрации озона в поднимающе облаке ядерного взрыва, влияние радиоактивного излучения проду деления на образование озона в облаке взрыва Эти вопросы подр рассмотрены в настоящей диссертации, даются оценки вклада кадя этапа эволюции ядерного взрыва в образование и разрушение атмо ного озона.

Цель работы заключалась в исследовании образования озона

* действием УФ и гамма-излучения взрыва; разработке математическ

моделей, описывающих фотохимические реакции составляющих атмос

в поднимающемся и стабилизированном облаке взрыва; оценке эффе

разрушения стратосферного озона и изменения потоков солнечного

лучения на Землю в результате массированных ядерных взрывов. Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана математическая модель, описывающая образование озона в атмосфере под действием УФ и гамма-излучения взрыва. Это дало возможность рассчитать общее количество образующегося озона. На основе выполненных расчетов впервые показано, что образующееся количество озона будет практически полностью разрушено в поднимающемся облаке ядерного взрыва.

2. При моделировании изменения концентрации озона и других компонент в поднимающемся облаке взрыва учтены основные фотохимические реакции компонент и диффузионное расширение облака, впервые рассмотрено образование озона под действием радиоактивного излучения продуктов деления ядерного взрыва.

3. Исследована фотохимия озона в облаке взрыва во время его эволюции на уровне стабилизации облшса. Оценено влияние на концентрации озона расширения облака, естественного вывода окислов азота и пыли из стратосферы и тропосферы.

4. Рассчитано по разработанной модели изменение содержания озона в атмосфере (с учетом изменения вертикального профиля температур) и изменение потока солнечного излучения на поверхность Земли в зависимости от времени в результате массированных ядерных взрывов. Впервые оценена биологическая опасность потока жесткого ультрафиолета на, Землю при разрушении озонного слоя при конкретном сценарии ядерной войны.

Научная и практическая значимость работы. Результаты работы использованы при составлении прогнозов разрух;;;;л опсгного слоя и

I.

ослабления потока солнечного излучения на поверхность Земли при оценке последствий массированного ядерного удара.

Диссертационная работа подготовлена по материалам, полученн: при проведении плановых работ по темам НИР ИПГ.

На зашиту выносятся следующие основные положения:

1. математическая модель, описывающая образование озона под действием УФ и гамма-излучения атмосферного ядерного взрыва, и р зультаты расчетов по данной модели-,

2. расчет изменения концентрации озона в поднимающемся обла взрыва;

3. математическая модель, описывающая изменение концентраци составляющих в облаке ядерного взрыва, начиная с момента стабили ции облака взрыва до полного рассасызаяия "озонной дыры";

4. результаты расчетов разрушения озонного слоя и изменения потока солнечного излучения при массированном ядерном ударе.

Апробация работы. Основные результаты исследований, изложен ные в диссертации, докладывались на семинарах в Институте прикле ной геофизики им. академика Федорова Е. К, на конференциях молодь ученых ИПГ (Москва, 1986, 1938 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи. Резз таты работы включены в 3 отчета по тематике института

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, j глав и заключения общим объемом 119 страниц , содержит 15 рисунк] 24 таблицы.Список литературы включает 94 наименования работ от ственных и зарубежных авторов.