Fabryka sztucznej mgły


23.02.2011 18:33

Fot. 1: Chmury i mgła nad Smoleńskiem (czerwony punkt), 10 kwietnia, 9.00 czasu polskiego.

„Czy da się wytworzyć sztuczną mgłę?”

To pytanie postawił, w kontekście smoleńskiej mgły, profesor Krzysztof Haman w swoim liście eksperta z 1 lutego. Profesor Haman jest znawcą fizyki atmosfery, chmur i mgieł. List eksperta, choć nie pozbawiony pewnych założeń, jest świetnie napisany i do bólu logiczny. Odpowiedź na tytułowe pytanie jest jednoznaczna: nie da się. Zacytuję kluczowy argument profesora Hamana:

Nie posiadam wprawdzie szczegółowych danych dotyczących warunków atmosferycznych panujących wówczas w Smoleńsku, ale na podstawie opublikowanych relacji świadków a zwłaszcza znanego stenogramu rozmów w kabinie Tu-154 oraz ogólnie dostępnych zdjęć satelitarnych [np. Fot. 1] można wnosić, że obszar zajmowany przez mgłę na pewno znacznie przekraczał 500 km kwadratowych a jej grubość 200 m, a więc objętość powietrza zajętego przez mgłę przekraczała 100 km sześciennych i jest to szacunek raczej bardzo zaniżony. Przyjmując, że wilgotność względna powietrza przed pojawieniem się mgły już była bardzo wysoka i wynosiła 90 proc., dla uzyskania nasycenia i wystąpienia mgły przy panującej wówczas temperaturze 2-3 stopni C należałoby do każdego metra sześciennego powietrza wprowadzić około pół grama wody w postaci pary.

Proszę policzyć, ile wody trzeba by wprowadzić do 100 km sześciennych powietrza, by to uzyskać. Podpowiem: wychodzi około 50 tysięcy ton. I proszę sobie wyobrazić maszynerię, przy pomocy której dałoby się to zrobić na tak dużym obszarze, w tak krótkim czasie i w dodatku niemal niepostrzeżenie.

To dobry, mocny argument ilościowy, oparty na solidnie przeprowadzonych obliczeniach. Oczywiście, zawiera pewne założenia, takie, jak występowanie grubych chmur i mgły na całym obszarze, który nas interesuje. No a jeśli mgła smoleńska była naturalna i całkiem nietypowa w tym czasie i miejscu, to typowe scenariusze zamachu w Smoleńsku natrafiają na dość poważną trudność – bez mgły – bardzo trudno uzasadnić przypadkową katastrofę, ukrywać ważne ślady itp. Bez mgły – wiele scenariuszy zamachu traci prawdopodobieństwo. Przy okazji, odnotowuję trafną konstatację profesora Hamana: w sprzyjających warunkach dość wysokiej wilgotności, wystarczy wprowadzić od pół grama do jednego grama wody do metra sześciennego powietrza, by wytworzyć mgłę.
Z drugiej strony – mgła smoleńska jest niezwykle intrygująca. Pojawiła się dość nagle i niespodziewanie. Do godziny 9:00 czasu Moskwy widoczność wynosiła 4 kilometry, a wilgotność powietrza – poniżej 90%. Jeszcze o 9:15 czasu Moskwy meteorolog z Tweru przekazał prognozę pogody dla Sewiernego – z widocznością 1500 – 2000 metrów, mgiełką i podstawą chmur – 150 – 200 metrów. Pojawienie się mgły zaskoczyło załogę wieży konrolnej w Smoleńsku, zarządzanej przez pułkownika Krasnokutskiego, pojawiły się nawet mało wybredne komentarze wobec meteorologa i żądania skorygowania prognozy, już nieaktualnej, w momencie dosfarczenia. O pojawieniu się mgły tak mówił „Naszemu Dziennikowi” ambasador Bahr:
Gdy doszło do katastrofy, był Pan z pozostałymi członkami komitetu powitalnego na lotnisku…
– Tak. Stałem wówczas na płycie lotniska w miejscu, gdzie znajdowały się obie delegacje oddzielone od siebie o kilkanaście metrów.

Oddzielone?
– Tak, Polacy stali w jednej grupie, a Rosjanie w drugiej.

Jaka była wówczas pogoda?
– Kiedy przyjechałem na lotnisko, pierwsze zdanie pani wicegubernator brzmiało: „Mamy dobrą pogodę”. Osobiście powiedziałbym jednak, że na początku pogoda była znośna. A to dlatego, że było dość ciemno. Jednak już 20-25 minut później pogoda całkowicie się zmieniła. Stojąc na tej płycie, byłem jednak przekonany, że musimy stać i czekać na samolot z prezydentem tak długo, jak będzie trzeba. Osobiście liczyłem się bowiem z tym, że przylot naszej delegacji ulegnie opóźnieniu.

Mgła pojawiła się nagle?
– Tak. Pojawiła się niespodziewanie i gwałtownie i – można powiedzieć – kładła się bezpośrednio na płytę lotniska. Była to bardzo wyczuwalna zmiana, niosąca ze sobą pogorszenie warunków meteorologicznyc
h.

Pojawieniu się mgły o godzinie 10.00 dziwił się także major pilot Grzywna:„Ale dziesiąta i mgła?”. Minimum widoczności przypadło dokładnie na czas lądowania polskiej delegacji, potem mgła dość szybko ustąpiła. Mamy więc mgłę nieprzewidzianą, pojawiającą się nagle, o nietypowej porze, dokładnie w czasie lądowania. Dużo zbiegów okoliczności, ale przecież zdarzają się koincydencje. Przecież proste rozumowanie eksperta pokazało, że nie da się zrobić chmury, czy mgły na obszarze 500 kilometrów kwadratowych.
Nie ma takiej maszynerii, która wyrzuciłaby w powietrze 50 tysięcy ton wody na przeciągu, dajmy na to, połowy doby. Naprawdę? To sprawdźmy.
Weźmy, dla przykładu, jakąś typową, dużą, rosyjską elektrownię jądrową. Na przykład tę z Desnogorska. Elektrownia jądrowa w Desnogorsku ma trzy reaktory RMBK-1000, z których każdy produkuje moc elektryczną 1000 Megawatów. Ze względu na dość niską sprawność tego typu reaktora, całkowita moc cieplna reaktora musi być znacznie wyższa, wynosi ona 3200 Megawatów. W sumie, dla całej elektrowni, mamy prawie 10 Gigawatów mocy cieplnej, w tym co najmniej 6.5 Gigawatów które musi być uwalniane z reaktora w postaci ciepła wyprowadzanego przez czynnik chłodzący. Załóżmy, że cała moc cieplna takiej elektrowni byłaby zużyta do odparowywania wody, której ciepło parowania wynosi około 2.5 Megadżula na kilogram. Nasza przykładowa elektrownia można maksymalnie odparować 4 tysiące litrów na sekundę. 4 tony wody na sekundę. W tym tempie problem profesora Hamana – wyrzucenie 50 tysięcy ton wody do atmosfery – zostaje rozwiązany w ciągu 4 godzin. Oczywiście, realistyczna wydajność odparowywania wody byłaby na pewno niższa, ale w ciągu kilkunastu godzin dałoby się zrobić całkiem rozległą i grubą chmurę. Przykład tego, jak elektrownia jądrowa tworzy chmurkę jest pokazany na Fot. 2. To tylko ilustracja zasady, bo wygląda na to, że wilgotność powietrza w czasie robienia tego zdjęcia była niska, więc i chmura to raczej obłoczek. Nie wiemy też, czy elektrownia pracowała z pełną mocą. Tym niemniej, możliwość produkcji chmurek jest dowiedziona.
Nasza przykładowa elektrownia jądrowa w Desnogorsku (Fot. 3) nie jest, jednak, chłodzona przez odparowanie wody, nie ma charakterystycznych grubych chłodni kominowych. Jest chłodzona wodą z pobliskiego jeziora, o powierzchni około 30 kilometrów kwadratowych. Elektrownia potrzebuje tak dużego zbiornika, ponieważ typowy przepływ wody chłodzącej reaktory przekracza sto tysięcy ton na godzinę. Jezioro odbiera ciepło z reaktora, a strumień tego ciepła może osiągać 5 – 10 Gigawatów. Ta ilość ciepła, oczywiście, musi pogrzewać wodę, a podgrzana woda paruje. To dlatego, typowe zdjęcia z Desnogorska i okolic są „za mgiełką”, na przykład zdjęcie jeziorka, widoczne na Fot. 4. Oczywiście, tempo parowania wody z rośnie z temperaturą wody, a ta rośnie z mocą, z jaką pracuje elektrownia. Dane elektrowni w Desnogorsku pokazują, że – średnio – pracuje ona z 1/5 mocy maksymalnej. Praca z pełną mocą przez dłuższy czas z pewnością zwiększa znacznie temperaturę wody w jeziorze i tempo parowania z ponad  30 kilometrów kwadratowych powierzchni jeziora.
Elektrownia w Desnogorsku to nie całkiem abstrakcyjny przykład. Tak się składa, że nosi nazwę „Smoleńsk”, jest położona w odległości około 100 kilometrów od lotniska Smoleńsk – Siewiernyj, na południowym wchodzie, w kierunku 130 stopni w względem lotniska. To oznacza, że 10 kwietnia, gdy wiał wiatr z południowego wschodu – 120 – 140 stopni, lotnisko Siewiernyj było dokładnie na linii wiatru z Desnogorska (Fot. 5). Poprzedniego dnia, 9 kwietnia, w Smoleńsku też było mglisto. Wiatr zmieniał się od północno-wschodniego do południowo wschodniego. Zastanawia korelacja miejsca występowania dwu grup chmur z kierunkami wiatru z Desnogorska (Fot. 6). Na koniec analizy pogody z 10 kwietnia, ilustracja z raportu MAK, pokazująca występowanie mgieł (Fot. 7). Desnogorsk można znaleźć pomiędzy czerwonymi punktami, na dole. Raport MAK mówi o czasie wystąpienia mgieł: im bliżej Desnogorska i linii wiatru, tym mgła była wcześniej.
Zatem, jest wiele przesłanek pośrednich, że powierzchnia dość dużego jeziora w Desnogorsku, z wodą rozgrzaną ciepłem z trzech reaktorów dużej elektrowni jądrowej, parując – zwiększyła wilgotność przepływającego powietrza. Ta wilgoć, unoszona z wiatrem i rozpływająca się, mogła przyczynić się do istotnego zwiększenia poziomu zamglenia i zachmurzenia w okolicach Smoleńska, 9 i 10 kwietnia 2010. Warto byłoby sprawdzić, z jaką mocą pracowała w tamtych dniach elektrownia jądrowa „Smoleńsk”.
Stawiając kropkę nad „i” w sprawie lokalnej, smoleńskiej mgły. Gdybyśmy założyli, że zadaniem IŁa 76 było silniejsze „domglenie” okolicy lotniska w Siewiernym, to można oszacować, na jakim obszarze mogłoby być takie domglenie skuteczne. IŁ 76 może zabrać około 40 ton ładunku. Przy wilgotności powietrza 90% (za prof. Hamanem), taka ilość wody pozwalałaby „domglić” objętość powietrza o grubości 100 metrów, szerokości 300 metrów i długości 2.5 kilometra. Przy wyższej wilgotności wyjściowej – większy.
Wyciągam z tej analizy trzy wnioski:
1. Pytanie o możliwość zwiększenia poziomu zamglenia i zachmurzenia, nawet na sporym obszarze, nie jest absurdalne i może mieć pozytywną odpowiedź. „Sztuczna mgła” i „sztuczne chmury” dość często towarzyszą elektrowniom jądrowym.
2. W konfiguracji warunków atmosferycznych 9 i 10 kwietnia  – jest możliwy spory wpływ elektrowni jądrowej i ogrzanego przez nią jeziora w Desnogorsku na pogodę w Smoleńsku i okolicach.
3. Myślę, że należy sprawdzić dane elektrowni w Desnogorsku: aktywność elektrowni przed 10 kwietnia 2010 roku i zmienność temperaturę woda w jeziorze  w tamtym okresie.

Dodaj komentarz

Filed under Uncategorized

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s