Инверсии температуры воздуха как фактор, влияющий на уровень загрязнения пограничного слоя атмосферы : на примере г. Томска

• Автор: Ахметшина, Анна Сергеевна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Температурные инверсии, их влияние на состояние и погодные условия нижнего слоя тропосферы

1.1 Инверсии температуры в атмосфере

1.2 Пространственные и временные изменения температуры воздуха в пограничном слое атмосферы

1.3 Классификации температурных инверсий

1.4 Методы вертикального зондирования атмосферы

1.5 Влияние температурных инверсий и сопутствующих метеорологических условий на уровень загрязнения атмосферного воздуха..

1.6 Высота слоя перемешивания

1.7 Особенности формирования инверсий температуры над урбанизированной территорией

1.8 Влияние синоптической ситуации на уровень загрязнения атмосферного воздуха
2 Материалы и методы исследования
2.1 Физико-географическая и климатическая характеристика района исследования
2.2 Исходные данные
2.3 Данные реанализа ЫСЕР/ЫСАЯ
2.4 Высотный метеорологический температурный профилемер МТП-5РЕ
2.5 Математическая мезомасштабная модель ХУЛЕ и её применение
3 Оценка уровня загрязнения и метеорологического потенциала атмосферы г. Томска
3.1 Состояние атмосферного воздуха Западной Сибири
3.2 Мониторинг загрязнения атмосферы г. Томска основными и
специфическими примесями
3.3 Оценка индекса загрязнения атмосферы г. Томска
3.4 Метеорологический потенциал атмосферы г. Томска
4 Оценка характеристик температурных инверсий на основе данных, полученных различными методами
4.1 Оценка температурных инверсий пограничного слоя атмосферы

Западной Сибири на основе данных реанализа NCEP/NCAR
4.1.1 Исследование основных климатических характеристик температурных инверсий Западной Сибири
4.1.2 Исследование характеристик зимних температурных инверсий на территории Западной Сибири
4.2 Исследование температурных инверсий в пограничном слое атмосферы
г. Томска по данным высотного температурного профилемера МТП-

4.2.1 Число дней с приземными и приподнятыми инверсиями и их повторяемость
4.2.2 Характеристики продолжительности приземных и приподнятых инверсий
4.2.3 Высота верхней и нижней границы, мощность приземных и приподнятых инверсий
4.2.4 Интенсивность приземных и приподнятых инверсий
4.2.5 Суточный ход приземных и приподнятых инверсий
5 Использование мезомасштабной модели WRF для детального восстановления температурного профиля и прогноза температурных инверсий
в пограничном слое атмосферы г. Томска
5.1 Метеорологические и синоптические условия погоды в период
численных экспериментов
5.2 Термическая структура пограничного слоя атмосферы в районе г.
Томска в дни численного эксперимента
5.3 Результаты численного моделирования
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список использованных источников и литературы
Приложение 1 Таблица соответствия узлов сетки данных реанализа
NCEP/NCAR и географических пунктов
Приложение 2 Таблица промышленных предприятий Западной Сибири
Приложение 3 Таблица среднего многолетнего числа дней с приземными и
высотными инверсиями за период 1990-2010 гг
Приложение 4 Таблица средней многолетней повторяемости мощных инверсий

за период с 1990-2010 гг
Приложение 5 Таблица среднемесячных многолетних данных о числе дней с
приземными инверсиями за период 1990-2010 гг
Приложение 6 Таблица среднемесячных многолетних данных о числе дней с высотными инверсиями за период 1990-2010 гг

примерно в 3 раза, а концентрация натрия, алюминия ниже в 3-5 раз. Аналогичные исследования были проведены и телевышке в Останкино. Здесь также был получен вывод об уменьшении концентрации аэрозолей с высотой, различия на высоте 377 метров и 2 метров достигали 4 раз. Также было отмечено, что медианные размеры аэрозольных частиц с высотой не уменьшались [34].
Зависимости между концентрациями вредных примесей в приземном слое атмосферы и метеорологическими величинами очень сложны. Статистические связи между ними оказываются недостаточно тесными, так как одни и те же метеорологические условия могут оказывать различное влияние на степень загрязнения от различных источников. В результате формируется весьма пёстрая картина распределения поля загрязнения в зависимости от соотношения высоких и низких источников [84, 142].
1.6 Высота слои перемешивания
В ряде работ в качестве характеристики устойчивости пограничного слоя атмосферы используется высота слоя перемешивания (ВСП), соответствующая примерно высоте пограничного слоя [31]. Под слоем перемешивания понимается та область планетарного пограничного слоя, где воздушные массы перемешиваются посредством турбулентности, которая в случае устойчивой стратификации вызывается сдвигом ветра и волновыми процессами, а в случае неустойчивой — еще и силами плавучести. В этом слое вертикальный градиент температуры приближается к сухоадиабатическому или превышает его. ВСП распространяется до высоты, где неустойчивая или равновесная стратификация сменяется устойчивой. в.С. Но1гуогЙ1 [175] одним из первых ввел понятие высоты слоя перемешивания для конвекции, которую он определил как высоту, где поднимающиеся перегретые воздушные массы достигают уровня равновесия, т.е. где вертикальный градиент температуры приближается к сухоадиабатическому. В других работах [179, 182] высоту слоя перемешивания непосредственно связывают с границами температурных инверсий, причем в случае приподнятой инверсии, запирающей конвективный слой, - с нижней границей инверсии, а в случае приземной - с ее верхней границей.
Слой перемешивания представляет значительный интерес для практических метеорологов, контролирующих загрязнение воздуха, так как в этой области может