Исследование процессов атмосферного загрязнения территорий Сибири на основе гидродинамических моделей и данных наблюдений

• Автор: Леженин, Анатолий Александрович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Исследование распространения формальдегида в условиях г. Томска
1.1. Модель переноса формальдегида
1.2. Модель ветрового режима
1.3. Прогноз загрязнения формальдегидом атмосферы г. Томска на основе статистических и гидродинамических методов
1.3.1. Модель статистического прогноза
1.3.2. Гидродинамическая интерпретация
1.4. Влияние автотранспорта на концентрацию формальдегида в г.
Томске
1.5. Выводы главы
Глава 2. Влияние атмосферной циркуляции на загрязнение приземного слоя воздуха города Красноярска
2.1. Эволюция пограничного слоя и особенности загрязнения атмосферы в условиях города
2.2. Ветровые потоки в городской застройке Красноярска
2.3.Гидродинамическое моделирование
2.3.1. Постановка задачи
2.З.2.. Влияние атмосферной циркуляции на загрязнение приземного слоя воздуха города Красноярска
2.4. Выводы главы
Глава 3. Численное моделирование атмосферной циркуляции и переноса загрязняющих примесей в Норильской долине
3.1. Модель переноса и диффузии примеси
3.2. Задание параметров
3.3. Расчет поля ветра
3.4. Анализ расчетов полей концентрации и продуктов выпадения
3.5. Выводы главы
Глава 4. Миграция аэрозоля, образовавшегося в зоне лесных пожаров
4.1. Введение
4.2. Постановка задачи
4.3. Результаты численного моделирования процессов
распространения дымового шлейфа от лесного пожара
4.4. Выводы главы
Заключение
Приложение 1. О восстановлении вертикального профиля температуры в
пограничном слое атмосферы
Приложение 2. Конечно-разностная аппроксимация и метод решения
Приложение 3. Справка о внедрении
Список литературы

Введение
Введение
Загрязнение окружающей среды является одной из важнейших проблем современности, поскольку вызывает ухудшение здоровья людей, гибель животных, угнетение растительности. Известно, что большинство опасных загрязняющих веществ поступают в природную среду через атмосферу. Существенное влияние на распространение загрязнителей оказывают орографические особенности местности, метеорологические условия, в первую очередь ветер и температурная стратификация. Данных наблюдений для оценки метеорологических ситуаций и экологического состояния территорий нередко бывает недостаточно. Поэтому применение методов математического моделирования является одним из эффективных средств изучения и прогноза атмосферных циркуляций и расчета переноса загрязняющих примесей в атмосфере. Особенности метеорологических и климатических условий Сибири подтверждают актуальность исследований для решения экологических задач.
Цель исследования:
Цель работы заключается в исследовании динамики воздушных потоков, изучении циркуляционных особенностей и процессов атмосферного загрязнения в крупных городах и промышленных центрах Сибири для решения экологических задач на основе численного моделирования.
Задачи исследования:
- построение моделей динамики атмосферного пограничного слоя (АПС) различной сложности для расчета атмосферных течений;
-создание баз данных по рельефу, ландшафтным характеристикам исследуемых территорий, метеорологическим параметрам, источникам валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города;
- адаптация моделей АПС к физико-географическим условиям изучаемых территорий;

Глава 1. Исследование распространения формальдегида в условиях г. Томска
1.4. Влияние автотранспорта на концентрацию формальдегида в г. Томске
Проблема загрязнения городского воздуха автотранспортом обострилась в последние годы и в перспективе не потеряет актуальности. Известно большое количество работ, в которых получены соотношения для расчета концентраций загрязнителей на автомагистралях в условиях города [Berkowicz и др., 1997, Soulhac, 1998, Coppalle и др., 2001, Авалиани, 2006]. С помощью непосредственных измерений решить задачу идентификации выбросов автотранспорта невозможно. Применяемые в этой главе подходы позволяют обоснованно оценить вклад этого фактора в общий бюджет формальдегидного загрязнения. С этой целью достаточно провести сценарный расчет по модели (1.1)-( 1.3) с функцией источников J, в которой были бы учтены только выбросы автотранспорта, а остальные источники эмиссии (предприятия) отключались.
С помощью калиброванной выше численной модели получена картина концентрации, обусловленной автотранспортом. На рис. 1.5 представлены среднегодовая концентрация формальдегида, осредненная по направлениям ветра и поле концентрации, обусловленное выбросами автомобилей. Видно, что влияние бензиновых выхлопов ограничено чертой города, причем в центральной части концентрация достигает значений 10-12 ПДКсс и оказывается сопоставимой со значениями экстремальных ситуаций. Рассчитанный по модели относительный вклад автотранспорта в общее загрязнение формальдегидом атмосферы города при различных направлениях ветра показывают диаграммы на рис. 1.6-1.7.
По результатам расчетов вклад автотранспорта можно оценить в 50-80 % по отношению к суммарной концентрации от всех источников (пост №4 расположен вне города и здесь парциальная часть невелика). Эта оценка соответствует данным других авторов [Иванова и др., 2006, Ахметшина и др., 2009].