Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями (1097952)
Текст из файла
Учреждение Российской академии наукИНСТИТУТ ФИЗИКИ АТМОСФЕРЫ им. А. М. ОБУХОВА РАННа правах рукописиГранберг Игорь ГригорьевичФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯНАД НЕОДНОРОДНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИСпециальность 03.00.16 – «Экология»Авторефератдиссертации на соискание учёной степенидоктора физико-математических наукМосква 20081Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институтефизики атмосферы им. А. М. Обухова РАННаучный консультант:доктор физико-математических наук,академик Георгий Сергеевич ГолицынОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессор,главный научный сотрудник НПО «Тайфун»Арефьев Владимир Николаевич;доктор физико-математических наук, профессор,заведующий кафедрой физики атмосферыфизического факультета МГУКуницын Вячеслав Евгеньевич;доктор физико-математических наук, профессор,главныйнаучныйсотрудникИнститутаокеанологии им.
П. П. Ширшова РАНЛапшин Владимир Борисович.Ведущая организация:Российский государственныйгидрометеорологический университетЗащита диссертации состоится «16» апреля 2009 года в 14:00 часов назаседаниидиссертационногосоветаД501.002.11приМосковскомгосударственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2,Москва, Воробьевы горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, д. 1, стр. 2, физическийфакультет, аудитория 5-19.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического факультетаМГУ им.
М. В. ЛомоносоваАвтореферат разослан «»2009 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.11доктор физико-математических наукГ. Б. Хомутов2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯНАД НЕОДНОРОДНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИАктуальность темы исследованияВлияние неровностей поверхности Земли различных масштабов насостояние атмосферного пограничного слоя (АПС) огромно и с учетомпроцессовзагрязненияатмосферыформируетвозникновениерядаэкологических проблем.
Оно определяет и климатический режим, и текущуюпогоду не только в горных регионах, высота которых часто превышает высотуАПС, но и в крупных городах, особенно расположенных в холмистой илипредгорной местности, где вследствие температурных инверсий в АПСзначительно возрастает уровень загрязнения атмосферы и зачастую возникаютсмоги. Многие регионы Земли подвержены процессам опустынивания врезультате антропогенных нагрузок и изменения климата.
В пустынныхрегионахилиместностях,подверженныхпроцессамопустынивания,существенное влияние на структуру и состояние приземного слоя атмосферыоказывают даже небольшие неровности – песчаные барханы, которые за счетнеравномерного нагрева верхушки барханов и межбарханных пониженийвызывают явления отрыва и выноса аридного аэрозоля. При этом одним изважнейших процессов, влияющих на состояние атмосферы и почвы, являетсятепломассообмен в системе почва-атмосфера, что, в конечном счете, и влияет наклимат. Таким образом, проблема опустынивания является актуальнойобщемировой климатической и социальной проблемой.Исследование экологических проблем, связанных с влиянием неровностейповерхности Земли на загрязнение атмосферы является актуальнейшей задачейи она может быть решена путем вначале феноменологического описаниясоответствующего явления, а затем изучения физических механизмов этихпроцессов и математического моделирования этих явлений.В конце 70-х – начале 80-х годов одной из наиболее актуальных проблем1стала проблема взаимодействия атмосферы с горными системами, для чего былпроведен ряд экспедиций посвященных анализу влияния реальных горныхмассивовна процессыв различныхслоях атмосферы.Подавляющеебольшинство гидродинамических моделей в это время были двумерными.
Этобыло связано с трудностью моделирования полной трехмерной задачиобтекания реальных горных массивов реальными воздушными потоками. Длярешения этих актуальных задач автором была создана новая трёхмернаянегидростатическая модель обтекания препятствий произвольной формыпотокомнесжимаемойсоответствующимжидкостиреальномусосвободнойпрофилемповерхностьюскоростидляисрешенияпространственной задачи обтекания воздушными потоками реальных горныхмассивов , что было принципиально новым подходом.
В 1987-1989 гг. эта модельбыла использована для моделирования обтекания Украинских Карпат. Далеемодель применялась и развивалась уже как модель слабосжимаемойадиабатической жидкости в целях решения актуальных задач обтекания горныхмассивов воздушными потоками для некоторых стран Средиземноморскогорегиона (Израиля, Кипра). Такая проблема теперь решалась уже не только какгидродинамическая задача обтекания горных массивов, но и как частьактуальной задачи о переносе примеси над такими горными регионами.Заметим, что при этом процессе, вследствие образования застойных зон,возникают экологические проблемы, приводящие к опасным последствиям дляздоровья людей и сообществ.В настоящее время одной из актуальных и важных задач исследованияокружающей среды является изучение и прогнозирование глобальных ирегиональных изменений в атмосфере и гидросфере Земли в связи с ихвоздействием на окружающую среду. К числу таких изменений относятся какприродные катастрофы, так и более медленные, продолжающиеся месяцами игодами локальные изменения местного климата, в частности опустынивание,засухи и другие локальные мезо-метеорологические явления.
В двадцатом векехозяйственныеидругиевозмущенияповерхностипочвыпривелик2значительному увеличению масштабов опустыниванияТакие территории являются серьезным источником аридного аэрозоля,который поступает в атмосферу во время пыльных бурь и, какпоказали нашиисследования 1991−92, 1995−2007гг., также в сухую жаркую погоду вотсутствие сильного ветра. Кроме хорошо известной эмиссии почвенныхчастиц, происходящей в организованных вихревых структурах пограничногослоя (например, пыльные дьяволы), существуют и другие механизмы подъемааридного аэрозоля, включающего тонкодисперсные фракции (<2.5 мкм). Хотятонкодисперсный аэрозоль составляет относительно небольшую часть потокамассы в атмосферу, но, учитывая его долгое время жизни в атмосфере испособностьвлиятьфизико-химическихнапроцессыпроцессах, онконденсацииоказываетиважноеучаствоватьклиматическоевиэкологическое влияние.
Поэтому особое внимание автора и его коллег былоуделено решению актуальной и новой проблемы исследования процессоввыноса тонко- и нанодисперсного аэрозоля из опустыненных регионов, ранеенедостаточноизученныхиз-затехническихтрудностейизмеренийвзапыленной и очень жаркой атмосфере.Экспериментальноеизучениеосновныхфактороваэрозольногозагрязнения атмосферы, вызывающих различные экологические проблемы вРоссии, также является одной из наиболее актуальных задач. Актуальнымизадачамивэтомнаправленииявляются:получениеинформацииобэкологическом состоянии различных регионов России, включая исследованиевлияниярегиональнойурбанизациинакачествовоздухаиэкологиюокружающей среды; проведение самолетных измерений трансконтинентальногопереноса атмосферных загрязнений над территорией России; оценка влиянияпусковракет-носителейнаокружающуюсредуирешениедругихэкологических задач в этом направлении, которые выполнены в рамкахдиссертационного исследования.Опасными явлениями для здоровья населения также являются процессыглобального потепления и вследствие этого изменения климата, которые3сопровождаются резкой перестройкой атмосферных процессов и учащениемповторений опасных атмосферных явлений.
Это приводит к серьезнымпоследствиям для здоровья жителей различных возрастных групп в регионахРоссии, сельчан и горожан. В больших городах основными причинамигоспитализации и даже смертельных исходов в жаркие дни становятсяишемическая болезнь сердца,заболевания органов дыхания, центральнойнервной системы, несчастные случаи и суициды. В зимнее время в среднейполосе и на севере России в последние годы на физическое и ментальноездоровье дополнительное негативное воздействие оказывают продолжительныепериоды аномально теплой и пасмурной погоды, как, например, зимой2006−2007гг.,чтотакжеувеличиваетзаболеваемостьнаиболеераспространенными социально-значимыми заболеваниями.В этой связи чрезвычайно важными актуальным становится решениезадач, связанных с оценкой влияния климатических и метеорологическихвариаций различного пространственно-временного масштаба на состояниепопуляционного здоровья людей.Цель работыЦелью настоящей работы является теоретическое и экспериментальноеисследование физических механизмов процессов аэрозольного загрязненияатмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями, а такжевлияния вызванных ими экологических проблем на здоровье населения.Задачи работы1.Созданиетрёхмернойнегидростатическоймоделиобтеканияпрепятствий произвольной формы потоком несжимаемой и слабосжимаемойадиабатической жидкостиреальномупрофилемсо свободной поверхностью и соответствующимскоростиприменительнокзадачамобтеканиявоздушными потоками реальных горных массивов Украинских Карпат,некоторых стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра), а также ееиспользование как части актуальной задачи переноса загрязнений над горнымирегионами и возникающих при этом процессе экологических проблемах4вследствиеобразования застойных зон.2.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.