Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями (1097952), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Работа изложена насодержитрисунковитаблиц,списокстраницах,литературывключаетбиблиографических ссылок.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении сформулирована цель и задачи исследования, показананаучнаяновизнаперечисленыразличныеипрактическаязащищаемыефизическиезначимостьположения,механизмыкраткопроцессовполученныхпоглавамрезультатов.рассмотреныаэрозольного загрязненияатмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями, а такжевлияние вызванных ими экологических проблем на здоровье населения.Возмущения воздушного потока, вызванные неровностями поверхностиЗемли (рельефом) охватывают спектр от нескольких метров до масштабов,сопоставимых с крупномасштабными звеньями общей циркуляции атмосферы.По каждому участку воздействия спектра таких неровностей на атмосферувозникают различные экологические проблемы, физические механизмы ряда изних исследованы в представляемой диссертационной работе,как поэмпирическим данным, так и путем численного моделированияВ первой главе изложеныосновныепроблемы гидродинамическогомоделирования обтекания реальных горных массивов потоком жидкости(несжимаемой и слабосжимаемой адиабатической) со свободной поверхностьюс соответствующим реальному профилем скоростии применение созданныхавтором моделей к решению задач гидродинамического обтекания УкраинскихКарпат, а для стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра) уже нетолько как гидродинамической задачи обтекания горных массивов, но и какрешение актуальной экологической проблемы переноса примеси над горнымирегионами..

Во второй главе описаны результаты экспедиционных и лабораторныхисследований условий и механизмов формирования почвенной эмиссии12тонкодисперсного (<2.5 мкм) пустынного аэрозоля со вновь осушенныхтерриторий в пустынях Приаралья и Калмыкии в 1991, 1992, 1995 – 2007 гг.Проблема воздействия пустынь на атмосферу обычно сводится к изучениюпыльных бурь, которые рассматриваются с учетом двух условий: 1)замутненности атмосферы вследствие наличия в воздухе пыльной фракции и 2)скоростей ветра свыше 15 м/с .

Исследования, проведенные под руководствомавтора коллективом сотрудников ИФА, НИФХИ им. Л.Я.Карпова и другихинститутов, показали наличие в атмосфере пылесолевых частиц и в периодыотсутствия пыльных бурь. В ходе наших исследований установлено, что вжаркое время года в отсутствии пыльных бурь конвективные процессыподнимают в воздух из песчаных массивов Калмыкии, состоящих из агрегатныхчастиц размером порядка 80-150 мкм, значительные количества долгоживущегоаэрозоля размером менее 5 мкм (в том числе субмикронного (100-400нм)),который оказывает существенное влияние на формирование загрязненияатмосферы и, соответственно, на климат.В третьей главе приведены результаты исследования ряда экологическихпроблем, вызванных аэрозольным загрязнением атмосферы над территориейРоссииНа основании результатов комплексных измерений концентраций малыхгазовыхпримесейвагона-лабораториииаэрозолейВНИИЖТвМПСатмосфере,вполученныеэкспедицияхпосбортамаршрутуМосква-Хабаровск-Москва: февраль−март 1998 г., июнь−июль 1999 г.

ииюнь−июль 2001 г., получена информация об экологическом состоянииразличных регионов России и влиянии железной дороги на загрязнениеатмосферы и почв вдоль железнодорожного полотна. При этом установлено,что . суммарная массовая концентрация макрокомпонентов в летний периодсущественно превышает их содержание зимой, что можно объяснить болеевысокой степенью выноса и последующей эмиссией в атмосферу аэрозолей споверхностных слоев почвы региона игрунта полотна железной дороги. Наосновании объединения экспериментальных работ и работ по численному13моделированию для оценки степени загрязнения атмосферы длямегаполисовМосквы и Пекина, выполнен статистический анализ вариаций концентрацийгазовых компонент загрязнения и массовой концентрации аэрозоля с размерамименьше 10 мкм (РМ10) для Москвы и Пекина.

Установлены закономерностивнутрисуточной изменчивости концентраций примесей, оценены вклады всуммарную дисперсию вариаций концентраций примесей с различнымивременными масштабами.Полученные результаты измерений концентраций ряда элементов в пробахаэро- и гидрозоля, отобранных в бассейне Средней Оби в июле−августе 1999года, свидетельствуют о том, что во время отсутствия крупномасштабныхвторжений воздушных масс на территорию Западно-Сибирской низменностисодержание элементов в приземном аэрозоле в существенной мере коррелируетс их содержанием в веществе, взвешенном в обской воде.В рамках работ по созданию стратегии проведения самолетных измеренийтрансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территориейРоссии выработаны критерии благоприятных и неблагоприятных условий дляпроведения самолетных измерений концентраций компонентов и определенынаиболее вероятные линии движения воздушных масс (линии тока) в регионесамолетных измерений.Выполнена оценка влияния пусков ракет-носителей с космодрома Байконурна окружающую среду путем проведения самолетного эксперимента полидарному зондированию выброса гарантийного запаса окислителя в результатеразрушения второй ступени РН “Протон-К” при входе в плотные слоиатмосферы (пуск от 16 июня 2001 г.), в котором велось отслеживание облакаокислителя в атмосфере.Четвертаяглаваметеосиноптическихпосвященаиисследованиюантропогенныхвлиянияфакторовклиматических,напоявлениеметеопатических реакций и, вследствие этого, на состояние здоровья людей,особенно больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.14Физиологическиереакции,появляющиесяулюдейвсвязиснеблагоприятными погодными условиями, получили название метеопатическихреакций(МПР).ХотяМПРпроявляютсявозникновениемразличныхпатологических реакций и носят, как правило, преходящий характер, но такжемогут вызывают изменения на уровне регулирующих систем организма.Такимобразом,состояниеатмосферы,атмосферныепроцессыиатмосферные явления определяют условия жизнедеятельности человека, егосамочувствие, состояние «комфорта» или «дискомфорта».Первая глава посвящена решению задач численного моделированияобтекания воздушными потоками реальных горных массивов УкраинскихКарпат и стран Средиземноморского региона – Израиля и Кипра.Локальная погода и вообще процессы мезометеорологического масштаба всамих Карпатах и в подветренной области в значительной мере определяютсяхарактеристикамиобщегосиноптическогообтекания Украинских Карпатпроцесса.Дляисследованияатмосфера моделировалась несжимаемойстратифицированной жидкостью.

Эта модель, давая качественную картинугидродинамическогообтекания,обладаетрядомограничений,еслиееиспользовать для моделирования переноса примеси.Одним из основных метеорологических процессов определяющих погоду врегионе Украинских Карпат являются юго-западные циклоны.

Переваливаниеюго-западных циклонов через Карпаты − один из типовых синоптическихпроцессов над Западной Украиной. Другим процессом в этом регионе являетсясеверо-западное холодное вторжение. Если при первом типе процесса основнаямасса воздуха движется почти “перпендикулярно” хребту, то при втором типе почти “вдоль” хребта. Кавычки поставлены потому, что Карпаты на самом делепохожи на несимметричную подкову, а не на вытянутый в одном направлениихребет.

Локальная погода и вообще процессы мезометеорологическогомасштаба в самих Карпатах и в подветренной области в значительной мереопределяются характеристиками общего синоптического процесса.15Постановка задачи и описание использовавшихся моделейТечения воздуха над горами протяженностью до 100 км можномоделировать потоком идеальной стратифицированной жидкости, обтекающимсоответствующее препятствие, без учета ускорения Кориолиса. Так какдоминирующими оказываются силы плавучести, возникает естественныймасштаб длины − расстояние смещения, зависящее от величины параметраплавучести в стратифицированной жидкости U/N ~.1 км, где N − частотаБрента-Вяйсяля.Поскольку атмосфера Земли подобна относительно тонкой пленке(вертикальный масштаб существенно меньше горизонтального) вертикальностратифицированной жидкости, система уравнений, описывающих движениетакой идеальной жидкости с учетом вращения Земли, имеет видrrrduρ= − ∇p + ρ g - 2ρ [ϖ , u ]dtρ = ρ (δ , p )(2.1a)(2.1b)p=ρRT(2.1c)rdρ+ ρ div(u ) = 0(2.1d)dtdσ= ε q (x, y, z, t )(2.1e)dtδ H = c vδ T(2.1f)rρ1p1d∂cгде=+ (u ∇) , δ = ln- ln, ε = , χ = p c , R= c p - c v .dt ∂ tχ p0ρ0T0vrздесь u и ϖ − векторы скорости течения потока и вращения Земли, р, T и ρ− давление, температура и плотность атмосферы, σ и H − энтропия и энтальпия,q − тепловой поток.Чтобывыделитьтермодинамическихпроцессыприближений,определенныхобычномасштабовприменяютсяилиследующиепредположения:1).

Несжимаемость. Здесь dα=0, α=1/ρ, σ=-ln(ρ), c v →∞, χ→∞, т.е.энтропия является логарифмом удельной емкости (обратной потенциальнойплотности).2). Адиабатичность. ε=0, γ a − адиабатический градиент температуры,16g dθθdz− p− частота плавучести Брента-Вяйсселя. T = T0   p0 ∂T= γ a = 9.8°/км.∂zdT 1 d ρ γ a − γ1 dρ gγ =,==−−Tρ dz c 2dz θ dz3). Квазистатика.χ-1χp , θ = T  0 pχ-1χ, N2  gσ = ρ = ρ ∞ 1 − 2 c  g dw= 0 , т.е.

Характеристики

Список файлов диссертации