Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Моделирование изменения содержания озона в атмосфере при одиночных и массированных ядерных взрывах

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Моделирование изменения содержания озона в атмосфере при одиночных и массированных ядерных взрывах"

ng

комитет по гщрЬыетео^олош и мониторингу окружающей среды

министерств экологии и природных ресурсов российской федерации ■ институт прикладной геофизики имени академика фёдорова Е. К.

удк 551. 510.534 : 623. 454.82

моделирование изменения содержания озона В АТМОСФЕРЕ ПРИ одиночных и массированных ядерных ВЗРЫВАХ

04.00.22 - геофизика

I

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических НАУК

На правах рукописи

фатахетдиков рашит мерхатинович

москва - 1s92 г.

Работа выполнена в Институте прикладной геофизики имени академика Федорова Е. К.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Петров Е Н.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Козлов С. И.

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Рябошалко /

Ведущая организация: Институт динамики геосфер РАН,

г. Москва.

Залога состоится 24 июня 1992 г. в 16 часов 30 минут на заседании специализированного совета Д 024.09.01 по защите диссертаций в Институте прикладной геофизики имени академика Федорова Е. К. по адресу: 129128, Москва, Ростокинская ул. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПГ имени академика Федорова Е. К.

Автореферат разослан " № " ии1 _ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физ. - мат. наук Старкова А. Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

...глз

Г4ЦИЙ

Актуальность темы. В последние 15 дет 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 (Шх), 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 10зг мол / 1 Мг) 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-

лов азота ка стратосферный озон, влияние смога от ядерных взры на климат.

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

В модели УирриЬиП 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 мосферы 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 облака 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 разрухлм опсгнэго слоя и

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 завиту 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 рассасызания "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, | глав и заключения общим объемом 119 страниц , содержит 15 рисунк] 24 таблицы.Список литературы включает 94 наименования работ от ственных и зарубежных авторов.

- 7 -СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении на основе обзора имаюалхся данных обосновывается актуальность и формулируются основные цели и направления исследования, анализируются положения, выносимые автором на защиту, освещается круг вопросов, рассматриваемых в отдельных главах диссертации.

В первой главе диссертации исследуется изменение концентрации озона в атмосфере под действием УФ и гамма-излучений взрыва. Показана важность изучения фотохимии озона на этапе излучения огненного шара, с учетом того, что примерно 4.07. энергии взрыва идет на световое и радиоактивное излучение ядерного взрыва.

Дается описание фотохимической модели, в основу которой положены 26 радиационно-фотохимических реакций с участием десяти составляющих атмосферного воздуха 03, 0 , О('О), N. Ш,КОг, НШ5, Н, ОН. Н02. Приводится обоснование выбора данных реакций.

С целью проверки адекватности модели были рассчитаны концентрации составляющих в случае фотохимического равновесия. В этом случае система дифференциальных уравнений относительно концентраций составляющих сводится к системе алгебраических уравнений, решение которых осуществлялось итерационным методом. В целом полученная расчетная кривая вертикального распределения озона удовлетворительно отражает зависимость изменения естественной концентрации озона с высотой.

Проверенная для естественных условий модель использовалась для расчета изменения концентрации составляющих во времени в случае воздействия сильных потоков УФ и гамма-излучения огненного шара на окружающую атмосферу.

Образование в атмосфере озона и атомарного азота под действие«

радиоактивного излучения огненного шара учитывалось в модели I нием дополнительных параметров 6г и Е{ в дифференциальные урав ния, описывающие изменение во времени концентрации 02 и N. Знг ния этих параметров определялись умножением количества поглоще энергии излучения в единице объема в единицу времени на радиа! но-химическнй выход озона (4 мол/100 эВ) или атомарного азота мол/100 эВ).

Количество поглощенной энергии определялось по формуле:

Ел = Ьс К -ехрГ-К Л^иЛМ/^^) (1)

где Ео~ энергия запаздывающего гамма-излучения взрыва (Е0-5,8-МэВ для взрыва мощностью 1 йг), К - коэффициент ослабления ге излучения в воздухе, {?- расстояние от центра взрыва (И > радиус огненного шара, Д ^ время свечения огненного шара (& Ь-для взрыва мощностью 1 Мт).

Для учета влияния УФ излучения огненного шара на фотохиш озона были рассчитаны скорости фотодиссоциации. При этом полаг лось, что спектральное распределение ¿м в среднем за время кзх ния примерно соответствует спектральному распределению излучен абсолютно черного тела при температуре Т-6000 К:

с _ ¿^с1 к

^т ~ Я5 ' I ~ (2)

где с- скорость света, см/с, Ь- постоянная Планка, эрг-с, К-постоянная Больцмана эрг/град, - длина волны излучения.

Значения скоростей фотодиссоциации 02, 03, №Э2, НИО^, об} ленные УФ излучением ядерного взрыва на расстоянии {? от эпицея определялись по формуле:

здесь А- нормировочный коэффициент. К*- коэффициент ослабления УФ излучения молекулами Оа, 05 и за счет молекулярного рассеяния, ©¿(Л)- сечение фотодиссоциации молекулы 02 (0^, , НШ5).

После того как были определены параметры системы дифференциальных уравнений эта система была проинтегрирована ПЬ-скольку эта система является "жесткой", интегрирование осуществлялось посредством обратного метода Эйлера В результате получены концентрации составляющих на различных расстояниях от центра взрыва (1$ ¡^ 5 юл) к окончанию свечения огненного шара Изменение концентрации составляющих кислородного цикла (03,0, (X1 Б)) с расстоянием представлено на рис. 1.

Интегрированием по шаровому слою (1$ 5 км) было определено общее количество озона, образованного УФ и гамма-излучением взрыва

Вторая глава посвящена исследованию изменения концентрации озона в поднимающемся облаке ядерного взрыва Показано, что наиболее важными факторами, влияющими на концентрации составлявших в облаке взрыва являются фотохимия и диффузионное расширение облака Характерными особенностями процесса являются: высокие концентрации окислов азота в облаке взрыва, что приводит к сильному стоку озона и уменьшению времени жизни озона в облаке, и образование озона (и атомарного азота) в результате радиоактивного излучения продуктов деления взрыва, попадающих в облако.

Для описания фотохимических процессов в поднимающемся облаке использовалась фотохимическая модель, описанная в главе 1. Расширение облака учитывалось добавлением в уравнения, описывающие изменение концентраций компонент, члена (С^ - ) ■ (1 /У^У/йй, где С{ и С,-е - концентрации 1-ой компоненты в облаке и вне его на высоте центра

[0з\'10"М0(<2))1* СЙ3

Рис Л. Изменение концентрат и ооставляищк з зависимости от расстояния от центра взрива мощность» I ¡.гг. —

- и -

облака, объем облака. Предполагалось, что облако однородно по

всему объему. Значения температуры, концентраций компонент, параметры К^, и определялись для центра облака и полагались неизменными по всему объему.

Проведенные оценки эффекта ослабления солнечного излучения пылью в поднимающемся облаке взрыва показали, что это ослабление будет очень сильным, поэтому скорости фотодиссоциации 02 (03, Шд, НЮ5) в облаке полагались равными нулю.

Введением параметризации учтено образование озона и атомарного азота в оолаке; под действием радиоактивного излучения продуктов деления. Так для озона параметр определяется по формуле:

£ос* . £0з , юл/с#/с (4)

где Е0(.к (Ь)- гамма-активность осколков деления,МзВ/дел/с, 1,45-

¿6 *

10 - количество делений на 1 Мт, У(Ь)- объем облака, м3 , 60 -

радиационный выход озона (4 мол/100 эВ). Параметр для атомарного азота определялся аналогично.

Интегрированием системы дифференциальных уравнений получено изменение во времени концентрации составляющих в центре поднимающегося облака. Расчеты проводились для взрыва мощностью 1 Мг на высоте Н=1 км. Начальные концентрации N0 и Ш2 задавались исходя из предположения, что при взрыве образуется N -Ю54 молекул N0* (Н0-Ш2-0,5-Шх). Начальные концентрации других составляющих полагались равными естественным концентрациям на данной высоте. Рассчитанные значения концентрации 05 в центре поднимающегося облака взрыва, как функции времени подъема облака до высоты стабилизации, для различных значений общего количества К0Х в облаке представлены на рис.2. ' В третьей главе моделируется изменение концентрации озона в

Ы. см-3

Рис.2. Изменение концентрация озона в поднимающемся облаке ядерного взрнга яра разных начальных концентрациях в облаке, 1-крявач- N0* = МО®,( N0/ -естественная ко; дентрашя в атмосфере), N0^=

4= , 5- = я о; -начальная коние» рация МОц в облаке в результате лнкекция в него 10' молекул Д/0Х на I Мт.

стратосфере при одиночных ядерных взрывах мегатонкого класса. За основу модели взята фотохимическая нестационарная модель, разработанная Петровым В. Н. и Северовым Д. А. В ней учитываются горизонтальная диффузия облака, вовлечение в облако озона и других ингредиентов из окружающего пространства, диффузионный вертикальный перенос озона, что позволяет описать профиль вертикального распределения озона до верхней кромки облака взрыва Данная модель дополнена фотохимическими реакциями с участием Н, ОН, НО^, Ш3> К!.'03,

но2га2.

В модели вертикальный столб атмосферы от О до 40 км разбит на 18 слоев. Для каждого слоя характерны свои естественные концентрации составляющих воздуха, скорости фотодиссоциации, температура и соответственно константы скоростей химических реакций.

В результате проведенных расчетов получена зависимость изменения концентрации 05 и во времени в облаке взрыва на разных высотах соответственно для взрывов мощностью 10,4 и 2 Мг.

Поскольку при ядерном взрыве в атмосфере в результате радиолиза паров воды под действием излучений огненного пара образуется дополнительное количество (Н+ОН) были проведены расчеты, чтобы оценить влияние (Н+ОН) на озон. Проведенные модельные расчеты концентраций озона в облаке взрыва для различных начальных концентраций Н0Х в облаке (108 ,109, Ю<0 см"3) не показали заметного влияния количества инжектируемых НО* на концентрацию 03.

Осуществлено сравнение расчетов концентраций 03 и N0 в облаке взрыва на высоте 18 км с экспериментальны)« данными, которые были ■ получены Мак-Ганом во время прохождения облака от китайского ядерного Езрыва мощностью 4 Мт (ноябрь 1876 г.) над территорией США.

Рассчитанные значения N0 и 05 удовлетворительно согласуются с измеренными концентрациями N0 и 03 на седьмые сутки после взрыва

В таблице 1 приведены рассчитанные значения относительног содержания озона в вертикальном столбе атмосферы (D/Dect-Д). п ходящем через центр облака, в зависимости от времени.

Таблица 1

Время после взрыва,ч Мощность взрыва, Mr

3,0 10

30

70

10 ! 36 34 51 78

4 ! 52 51 67 90

2 ! 74 69 83 97

Расчеты показывают, что при взрывах мощностью 10 Мт (и б< возможно существенное уменьшение количества озона в вертикаль! столбе атмосферы. При взрывах мошлостью менее 2 Мт локальное i некие содержания озона не столь заметно.

Четвертая глаза посвящена оценке изменения общего содерж озона в атмосфере в результате ядерной войны. Существуют всев' ные сценарии ядерной войны с суммарным зарядом ядерного обмен мэняксямоя от 200 до 10000 Мт. В данной работе полагалось, чт

ь

марная мощность зарядов составит 10 Ш1. При расчетах исполь лось задаваемое вертикальное распределение окислов азота, инж руемых в атмосферу при ядерном ударе.

Окислы азота и пыль, в больших количествах поступающие в мосферу при ядерных взрывах, довольно долго пребывают в ней. подувыведекия из тропосферы полагают равным - 30 дней, из стр сферы -180 дней. Чем больше в сценарии ядерной войны мощных э (ыегатонного класса), тем больше продуктов взрыва попадет в с

- 15 -

тосферу, тем длительнее будет восстановление атмосферы.

Для оценок изменения концентрации озона в атмосфере з результате ядерной войны использовалась модель, описанная в предыдущей главе. В модель были внесены изменения, позволяющие учесть выведение окислов азота из атмосферы в результате естественного самоочищения. Предполагалось, что при массированном ядерном ударе продукты ядерных взрывов равномерно перемешиваются по Северному полушарию. Считалось, что из стратосферы НО* выводится по закону:

МС(Ь)~ л/бс е*рИс£)+ А/ос (5)

где - количество молекул N0* в стратосфере в момент времени

Ь - количество молекул N0^ , внесенное взрывами в стратосферу,

- естественное содержание Шх в стратосфере, - константа выведения из стратосферы.

Из тропосферы Ы0Х выводится по такому зяэ закону:

нт (-0 = елр (-Лт *)+ Мст (б)

где - количество молекул N0* в тропосфере в момент времени Ь,

Ивт - количество молекул Н0Х, внесенное взрывами в тропосферу, -естественное содержание N0* в тропосфере, - константа выведения N0* из тропосферы.

Рассматривая цепочку вывода из стратосферы - в тропосферу, из тропосферы - на Землю, получаем уравнение аналогичное уравнений хдля цепочки радиоактивного распада

Ыт (Ъ) -М8т (ехр(- I) +М8с \/( -^с) •

•(ехр(-1)-ехр(-^т1))+Иот (7)

В результате проведенных расчетов получена зависимость изменения относительного содержания озона в вертикальном столбе атмосферы во времени.

Следующим этапом расчетов было включение в модель, описыва щую действие ядерных взрывов ка озон, изменения вертикального п филя температур во Бремени, обусловленного нагревом атмосферы п от взрывов. Минимальное содержание озона в вертикальном столбе мосферы достигает в случае ядерной войны 91% и 71% от естествен уровня соответственно для случаев без учета нагрева атмосферы п и с его учетом. Видно, что нагрев атмосферы пылью значительно у губляет разрушение озона при возможной ядерной войне.

В пятой главе рассчитывается изменение полного и УФ потоко солнечного излучения на Землю при частичном разрушении озонного слоя и инжекциях КОг,пыли и дымг при массированных ядерных взрь

Полагая, что минимальное содержание 03 в вертикальном ctojj атмосфэры составит 717. была проведена сценка изменения потока У излучения. При гаком уменьшении озонного слоя наибольшее возрас ние потока (в 4,13-I01i> раз) наблюдается в узком интервале длин волн 250-255 нм. В целом заметное возрастание потока жесткого У излучения наблюдается в интервале 180-310 нм.

Проведена оценка изменения интегрального потока солнечногс лучения при разрушении озонного слоя до 71 % . При этом учитыве ослабление потока молекулярным релеевским рассеянием,молекулаш 03, NOj, параш воды , пылью.

Рассмотрено изменение во времени содержания 03 и Шгв вера кальном столбе атмосферы в результате массированного ядерного j и посчитано соответствующее изменение полного и УФ потоков сот ного излучения во времени. Полагалось, что соотношение количеса NOj, поступающих в стратосферу и тропосферу равно 1:1, а вывод стратосферы и тропосферы N02 происходит по экспоненциальному зг с константами выведения равными соответственно \ и % .

Показано, что в течении двух лет (т.е. до полного восстанс

ления 03), несмотря на то, что озонный слой будет уменъиен, произойдет в целом уменьшение полного и УФ потоков солнечного излучения на 0,2-2,33 % (0,7-9,47 % для УФ) из-за инхекиии в атмосферу

Оценен вклад пылевых частиц, образуемых при взрывах, в ослабление потоков солнечного излучения. Полагалось, что на 1 кт мощности взрыва образуется Ют мелкодисперсной фракции пыли с нормированной плотностью распределения частиц пыли по размерам Р(а), подчиняющейся логнормальному закону:

(8)

где параметры полагались равными 0- <°'1- 0,36-, 50—0,18. Считая § - 2,5 г/см5, численным интегрированием-в интервале 0,05-5 мкм получено общее число частиц

Оптическая толщина определялась по формуле:

Здесь ОСЗгв/а)- фактор ослабления, численные значения взяты из таблиц Зельмановича-Шифрина.

В диссертации рассмотрено влияние дыма от городских и лесных пожаров при массированных ядерных взрывах на ослабление солнечного излучения. Для описания распределения частиц по размерам использовалось, как и ранее, логнормальное распределение со следующими значениями параметров: медианный диаметр ам -0,2-0,3 мкм, т.е. ^ а„ -(-0,7)г(-0,52); О-С^у )г -0,091 ,{(-2 ). Количество частичек дыма определось исходя из массы дыма (200-400 Мт), распределения частиц по размерам и плотности J =1 г/см3.

В результате расчетов получены значения оптической толщины Т^

для длины волны } =540 нм: г;"3,91 (при а^ =0,2 мкм, М-200 Мт) и =3,1 (при а^ =0,3 мкм, М=200 Мт).

Рассчитано изменение во времени оптической толщины, обусловленной дымом. Полагалось, что дым находится полностью в тропосфер и выводится из нее с периодом полувыведения 30 дней.

Получено, что в, течении по крайней мере первых пяти месяцев слой дыма от пожаров будет значительно ослаблять поток солнечного излучения на Землю.

Для оценки биологической опасности спектра солнечного излуче ния у поверхности Земли, рассчитанного с учетом прохождения им че рез частично разрушенный озонный слой, слой пыли и дыма, использс вался метод весовых функций, отражающий изменение реакции киеого организма в зависимости от длины волны излучения. Расчеты показы! ют возрастание весовой функции через примерно 140 дней после ядер ного удара с датькейшим приближением к естественным значениям, чi свидетельствует о возрастании опасности для биосферы Земли.

В заключении перечислены основные результаты работы.

основные результаты работы

Основные результаты проделанной работы состоят в следующем:

1. Разработана математическая модель, позволяющая рассчитан количество образующегося озона в атмосфере под действием УФ и rat ыа-излученкя взрыЕа

Проведена проверка модели для невозмуценного состояния атмосферы. При использовании в качестве начальных концентраций соста; лящих их естественных среднегодовых значений для равновесного с. чая получено удовлетворительное соответствие рассчитанных по ю» ли концентраций озона естественным концентрациям.

Введена параметризация образования озона и атомарного азота под действием ионизирующего излучения ядерного взрыва, позволившая упростить расчеты.

Сделаные грубые оценки общего количества озона, образующегося под действием УФ и ядерного излучений взрыва, близки к оценкам Джонстона (приведены в скобках):

о" -1,63'Ю31 мол/1 Ыт (0л-2 10гг ) 0^-2,47.10^ мол/1 Мт (Оз-З-Ю51 ) что в сумме составляет Ыо5-1,88-105г (Мо5-2,3-105г).

Однако, проведенные более точные оценки по разработанной модели с учетом химического и радиационно-химического разложения озона дали значительно меньшее значение количества образуемого озона {Ц-б-Ю30 мол/1 Мт.

Показано, что в виду очень малого времени жизни озона з поднимающемся облаке ядерного взрыва, рассчитанное количество образуемого озона N03 разрушится во время подъема облака, следовательно, вклад озона, образованного УФ и радиоактивным излучениями, в общий баланс озона при воздействии ядерных взрывов на атмосферу незначителен.

2. Разработана математическая модель, описывающая изменение концентраций озона, окислов азота и других компонент в поднимающемся облаке ядерного взрыва Выполнены расчеты концентраций компонент к моменту стабилизации облака

Установлено, что в поднимающемся облаке ядерного взрыва наиболее важными процессами, влияющими на озон, являются: каталитическое разрушение озона окислами азота и образование озона под действием излучения радиоактивных продуктов взрыва

В результате проведенных модельных расчетов оказалось, что концентрация озона в облаке взрыва к моменту стабилизации облака

будет отличаться от естественной концентрации озона на высоте билизации облака

Так для взрыва мощностью 1 Мт концентрация 03 в облаке вз к моменту его стабилизации, согласно расчетам, оказалась в 8 р ниже естественной концентрации 05 вне облака на данной высоте.

3. Исследовано изменение концентраций составляющих в обла достигкувсем уровня стабилизации. В алгоритме расчета концентр составляющих учтено расширение облака взрыва, влияние на фотох озона (Н+ОН), образующихся в результате радиолиза паров воды в мосфере под действием излучений огненного шара ядерного взрыва

Оказалось, что варьирование начальных концентраций Н+ОН ( 109 , 10<о см*3) не дало заметных изменений расчетных концент раций 05 в облаке взрыва. Это может быть объяснено тем, что с растанкем концентрации (№-0Н) с одной стороны происходит усиле разрушения озона по циклу нечетного водорода, а с другой сторо связывание ОН и Н02 в НШ3 ведет к ослаблению разрушения озон азотному циклу, и эти два процесса компенсируют друг друга.

Проведено сравнение модельных расчетов изменения концентр 03 и N0 в облаке.взрыва с американскими инструментальными изме киями концентраций 03 и N0 в облаке китайского взрыва во время прохождения над территорией США.' Сравнение дает удовлетворител результаты.

4. Сделана оценка разрушения озона в вертикальном столбе сферы в результате возможной ядерной войны. В модели учтены вл ние нагрева атмосферы при поглощении пылью от взрывов солнечно излучения и выведение пыли и N0* из стратосферы и тропосферы в зультате естественного самоочищения атмосферы. Согласно провед ным расчетам в результате массированного ядерного удара минимг содержание озона в вертикальном столбе атмосферы достигнет 93

первоначальной концентрации (без учета нагрева стратосферы пылью) и 71 % (с учетом нагрева). Время, в течении которого произойдет полное восстановление озонного слоя составит примерно 2 года.

5. Рассчитано изменение потока полного и УФ излучения Солнца на Землю в результате разрушения озонного слоя и инхекций в атмосферу Ю2, пыли и дыма при массированном ядерном ударе.

Расчеты показывают, что значения биологической весозой функции в первые 140 дней после массированного ядерного удара будут меньше значений, посчитанных для естественной атмосферы, далее будут наоборот превышать (в максимуме на 22,6 %) с дальнейшим постепенным приближением к естественным значениям. Таким образом, разрушение озонного слоя представляет опасность для биосферы Земли несмотря на некоторое ослабление интеграла потока ультрафиолета двуокисью азота, пылью и дымом.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУКЩХ РАБОТАХ

1. Фатахетдинов P.M. .Образование озона в атмосфере под действием ультрафиолетового и радиоактивного излучений воздушного ядерного взрыва // Вопросы гелиогеофизики и геофизические аспекты наблюдений за состоянием природной среды. -Ы.: Гидрометеоиздат, 1990. -144 с.

2. Фатахетдинов Р. М. .Изменение концентрации озона в поднимающемся облаке ядерного взрыва // Вопросы гелиогеофизики и геофизические аспекты наблюдений за состоянием природной среда-Ы.: Гид-рометеоиздат,1990. -144 с.

3. йзраэль Ю. А. .Петров В. Н. .Северов Д. А. .Затахетдинов P.M., Моделирование воздействия атмосферных ядерных Езрывов на содержание озона в стратосфере//Метеорология и гидрология,-N. 12;1990,с. 5-15.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ

В печатных работах и докладах, выполненных в соавторстве, тором диссертации лично разработаны модели, описывающие образо! озона под действием УФ и гамма-излучения взрыва и изменение ко* трации озона в поднимающемся облаке взрьша, сделаны расчеты с лабления потока солнечного излучения при массированном ядерном ре. При расчетах изменения концентрации составляющих в облаке 5 ного взрыва, начиная с момента стабилизации до полного рассасьп "озонной дыры", после проведенных автором диссертации усоверше} вовакий использовалась фотохимическая модель, разработанная Пен вым ЕЕ и Северовым Д.А.

оТт*—