Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 108

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

3.2.2. Профили скорости ветра в 300-метровом слое атмосферы

Характер профилей скорости ветра в нижних 500—-1000 м приразличной устойчивости атмосферы вытекает из современных тео­ ретических моделей стационарного и однородного по. горизонтали пограничного слоя (Зилитинкевич, 1970; Лайхтмаи, 1970). Из­ вестно, что при неустойчивой стратификации скорость ветра очень быстро растет с высотой в самых нижних слоях, после чего этот рост прекращается. Напротив, при температурной инверсии он может продолжаться до сравнительно больших высот, в то время как у поверхности земли наблюдается штиль. Горизонталь­ ная температурная неоднородность и связанные с ней изменения градиента давления с высотой, а также нестационарность приво­ дят к. существенным искажениям профилей ветра, в основном в верхней части пограничного слоя атмосферы.

В современных теоретических моделях за

высоту

погранично­

го слоя атмосферы принимается величина

(3.5),

на которую

обычно и производится нормировка .высоты измерений. Осредненные нормированные профили скорости ветра при различной ус­ тойчивости по измерениям в 300-метровом слое при различной устойчивости были получены Волковицкой и Машковой (1963) и Бызовой и Машковой (1966). Они приведены в табл. 3.27. При неустойчивой стратификации для всех значений параметра [х значения U(z)/v.b получились в пределах некоторого разброса одинаковыми. Осредненные нормированные профили при разных значениях д по измерениям в Обнинске сравнивались с аналогич­

ными результатами, полученными А. Б. Казанским

и А.

С. Мо­

ниным (1960)

путем обработки результатов

измерений в

О'Ней-

ле, США (Леттау, Дэвидсон,

1957).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.27

 

Значения

U/v.t. в зависимости от £ =

ч ц.

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

 

 

 

 

I1

 

 

 

 

 

<о*»

4,2

12,0

29,0

40,4

64,0

133

 

0,005

12,5

13,4

12,7

12,3

12,2

11,8

11,3

 

0,01

14,0

14,7

14,4

14,1

13,9

14,4

13,9

 

0,02

15,0

15,9

16,0

16,4

16,8

17,7

17,6

 

0,05

16,7

18,0

18,7

20,7

22,2

24,2

25,6

 

0,10

18,5

20,2

22,0

26,6

29,6

33,5

34,9

 

0,15

20,0

21,8

24,6

31,6

35,2

40,8

42,1

 

0,20

21,4

22,3*

27,3

35,7

43,1

46,1

4S.0

 

0,30

22,9*

—

31,4

42,0

47,4

54,5

57,5

 

0,40

—

—

38,1*

48,6*

49,8

58,2

65,4

 

0,50

 

 

 

 

55,8**

60,4

72,8

 

*Получено по неполным данным

**От —68,0 до —5,0.

on

 

В

работах Бызовой

.и Машковой

(1965)

и В. Г.

Цвера-

вы

(1972) показано, что значения скорости

ветра

на

уровне

300

м

при неустойчивой

и устойчивой

стратификации

в

среднем

без большой ошибки можно принимать за скорость геострофического ветра. Это позволило оценить зависимость геострофического коэффициента трения от параметра устойчивости. На

рис. 3.12 приведена зависимость с от параметра Россби Ro =

и параметра устойчивости ц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,0

Iff Ro

 

 

Рис.

3.12.

 

Зависимость

географического

 

 

коэффициента

 

 

трения от

числа

Россби

Ro по данным

Леттау (1959), по­

 

 

лученным

для ц = 0 по

измерениям в

различных

пунктах

 

 

(/);

по данным,,

полученным

для

различных

 

и, по

измере­

 

 

ниям

в Обнинске

(А) и в О'Нейле

(Б)

(2);

а — теоретиче­

 

 

ская

кривая

Блэкэдара

(1962)' для и.=0;

 

теоретические

 

 

 

 

кривые

Зилитинкевича

и

данные

измерений:

 

 

 

 

й—(i-=0, «-|i=IO0, г—ц-50,

б—11=10,

е—|i = —10,

ж - ц = - 5 0 ,

з - ц = - •100

 

Для

расчетов

 

рассеяния

примеси часто

достаточно

знать

среднюю в слое от подстилающей

поверхности до высоты

источника

скорость ветра и какую-то

характеристику

 

формы

ее

профиля.

Если профиль ветра в этом

слое

не имеет

сложных

особенностей

(например,

резко

выраженного

максимума),

то

его достаточно

хорошо

можно интерполировать

выражением

 

(2.35), 'которое

час­

то используется

в теоретических

моделях. Показатель

степени т

можно определить по результатам измерений скорости ветра на

ДВу.Х УРОВНЯХ 2 И Z\.

1

т = — - Ц ? —

=

.

 

(3.25)

 

l n z / Z i

 

 

a I n 2

 

'

В качестве 2 i

целесообразно

брать стандартные

уровни — 1,

2 м или высоту флюгера. Характер

зависимости

т от 2 и Z\ .мо­

жет служить критерием того, насколько степенная

интерполяция

удовлетворительна.

 

 

 

 

параметра т

•На рис. 3.13

приведены

результаты расчетов

для интерполяции

профилей

ветра

в приземном

слое атмосферы

при различной устойчивости. Эти результаты получены по уни­ версальным функциям и заимствованы из работы Пановского и Праседа (1965). Здесь можно отметить весьма заметную зави­ симость т от устойчивости и z. Типичные значения ,т в призем­ ном слое приведены также в работе Лайхтмана и др. (1963). Значения т для высот до 300 и 500 м, рассчитанные по результа­ там измерений на мачте ИЭМа и по аэрологическим данным, по­ лученным в Воейкове под Ленинградом (Воронцов, 1960), при­ ведены в табл. 3.28—3.30 и на рис. 3.14.

Рис. 3.13. Зависимость показателя

степени профиля ветра

т от параметра устойчивости z/L

в приземном слое по

Паиовскому и Праседу (1965)

Давенпорт (1961) и Сома (1964) в слое до 250 м при силь­ ном ветре отмечают значения /п от 0,25 до 0,33. Джонс и соав­ торы (1971) приводят значения т над городом с застройкой вы-

92

ZM

Зима

Вест

Лето

Осень

300

ZOO

100

_i

L.

a

0,2

_i

!

i_

0,2 0

0,2

0,4 0

0,2

0,4 m

о 01

° 07

•

13

°13ч

 

 

Рис. 3.14. Зависимость m от высоты z в разное время суток по среднесезоиным профилям скорости ветра, полученным в Об­ нинске (Машкова, 1967)

Таблица 3.28

Значения т при различной устойчивости в 300-метровом слое

< _ Б

8

20-150

0,10--0,12

150-300

0,12

- -0,13

 

 

до ± 5

8

20-50

0, 15

50-300

0,12

- -0,13

 

 

10-15

8

20-150

0,17- -0,19

150-300

0,19- -0,22

 

 

30-40

8

20-150

0,25- -0,32

150-300

0,32- -0,36

 

 

60—100

4

8—150

0,27- -0,35

150—300

0,35- -0,37

 

 

160

2

4—150

0,32- -0,40

150-300

0,40- -0,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.29

Значения показателя т для среднесезонных и среднегодового

профилей

ветра

по материалам

Воронцова

(1960),

Z| = 10 м

 

 

 

 

Высота, м

 

 

 

 

25

50

100

150

200

300

400

500

Весна . . .

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,13

0,14

Лето . . .

0,09

0,09

0,09

0,09

0,09

0,10

0,11

0,11

Осень . . .

0,11

0,10

0,11

0,12

0,12

0,13

0,14

0,15

Зима . . .

0,16

0,19

0,18

0,18

0,18

0,18

0,19

0,19

Год . . . .

0,12

0,12

0,12

0,13

0,13

0,13

0,14

0,14

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

3.30

Суточный

ход in для Воейкова, рассчитанный по материалам

 

 

Воронцова

(1960)

 

 

 

 

 

 

 

Время суток, ч

 

 

 

 

Z м

03

05

07

09

п

13

15

17

25

0,18

0,17

0,14

0,13

0,12

0,10

0,07

0,16

50

0,17

0,15

0,13

0,12

0,12

0,10

0,08

0,14

100

0,17

0,16

0,11

0,11

0,11

0,09

0,05

0,13

150

0,17

0,16

0,11

0,09

0,09

0,08

0,06

0,13

200

0,18

0,15

0,10

0,09

0,09

0,07

0,06

0,09

сотой в среднем около 10 м в зависимости от градиента

темпера­

туры для слоя высотой 300 м

 

 

 

т = 0,20 при Дй<0,

 

 

 

 

/га = 0,33_Ф+О,21 при 0 < ДгЗ-<0,75,

 

 

 

где Дт> — разность

потенциальной температуры между

уровнями

180 и 10 м. Отметим

еще результаты

Фроста

(1948) для слоя от

2 до 130 м в Кардингтоне, Англия (табл. 3.31).

 

 

Значения т по данным

Таблица

3.31

 

Фроста (1948)

 

 

в

слое 2—130 м

 

 

Температурная

стратифика­

 

 

 

 

ция

 

 

 

 

Неустойчивая . . . .

0,1—0,145

 

Безразличная

 

0,149

 

 

0 < — — <1°/100м

0,17-0,25

 

 

dz

 

 

 

 

Изотермия

 

0,19

 

 

Инверсия

 

0,32-0,77

 

 

Смотрите также файлы