Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 79
Скачиваний: 0
сложного рельефа и городской застройки. Мало данных о мезомасштабных закономерностях, определяющих рассеяние примеси на большие расстояния. Определенная осторожность требуется при расчетах диффузии во время нестационарных метеорологических условий.
Для задач третьего типа, т. е, расчета концентраций и рассея ния клубов примеси от действия мгновенного источника к недос таточно известным факторам надо добавить также влияние сдвига ветра и учет конечности скорости диффузии.
В зависимости от конкретных целей тех или иных оценок и расчетов рассеяния примеси в атмосфере необходимо определять требуемую степень точности, надежности и строгости подхода. В ряде случаев с помощью более тщательного подбора модели и обеспечения большей информации о состоянии атмосферы можно достигнуть значительного улучшения результатов, но в других слу чаях это принципиально невозможно из-за естественного разнооб разия и случайного характера, присущих факторам, определяю щим рассеяние примеси в атмосфере (пространственная и вре менная изменчивость метеорологических условий, неоднородность подстилающей поверхности).
Что касается расчетов второго типа то, как нам кажется, для их проведения, по-видимому, нет принципиальных затруднений, но требуется достаточная климатологическая и синоптическая инфор
мация |
и |
разработка |
методов |
ее |
применения. |
В |
этом |
направле |
|||||||||||||||||||
нии |
многое |
уже сделано |
как за рубежом, |
|
так |
и |
в |
Советском |
|||||||||||||||||||
Союзе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
CONCLUSION |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
The |
diffusion |
in |
(he |
surface |
boundary |
layer |
depends |
on |
(he |
source and |
|||||||||||||||||
substance |
|
peculiarities, |
the |
turbulence |
state |
of |
atmosphere, |
|
the |
underlying |
|||||||||||||||||
surface and at last the substance |
interaction |
with |
the |
environment. |
|
|
|
||||||||||||||||||||
The |
problems |
of |
calculating |
the |
local |
|
source |
diffusion |
|
may |
be |
of |
three |
||||||||||||||
types: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Concentration or pollution calculations in stationary and quasi-stationary |
|||||||||||||||||||||||||||
conditions, when the contaminated area parameters |
averaged |
for |
over |
a |
period |
||||||||||||||||||||||
from several minutes to several hours, are needed. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
2. The |
same |
parameters |
are |
calculated |
for |
large time |
|
intervals: |
days, |
||||||||||||||||||
months, |
years; |
extremum |
conditions, |
most |
favourable |
and |
unfavourable |
From |
|||||||||||||||||||
the practical point of view, are found. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3. |
The |
instantaneous |
puff |
concentration |
|
values |
or |
the |
behaviour |
estimates |
|||||||||||||||||
of puffs from the instataneous sources are required. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Leaving |
out |
the |
substance |
and |
source |
characteristics |
not |
|
considered |
in |
|||||||||||||||||
our book |
|
at |
all |
(besides |
the |
gravitational |
|
deposition |
of particles) |
we |
shall |
||||||||||||||||
mention |
those |
areas |
where |
our |
knowledge |
of the |
|
atmospheric |
diffusion |
is |
|||||||||||||||||
sufficient |
to be applied in practice. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
The best state in this case will correspond to the |
first |
|
type |
problems. One |
|||||||||||||||||||||||
may |
assume |
|
that the diffusion |
models |
available |
are |
accurate |
enough |
for |
||||||||||||||||||
practical |
applications, |
and the |
established |
correlations |
between |
meteorological |
|||||||||||||||||||||
and diffusion parameters Tor lower boundary |
layer |
are |
sufficient |
for |
estimating |
||||||||||||||||||||||
the latter on the basis of comparatively simple meteorological |
parameters. The |
||||||||||||||||||||||||||
underlying surface effect may be also taken into account, |
if |
the |
underlying |
sur |
|||||||||||||||||||||||
face is neither |
a complex relief nor a town |
building system. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
For the upper boundary layer the correlations obtained |
are |
substantially |
less |
||||||||||||||||||||||||
reliable. |
Moreover, the vertical |
component |
of synoptical |
origin |
can |
count |
at |
||||||||||||||||||||
these |
altitudes. |
The |
scarecity |
|
of |
data |
on |
small |
particle |
interaction |
with |
the |
underlying |
surface |
and |
on the |
dispersion |
in |
complex |
relief |
and |
town |
|||||||
building |
conditions is |
also felt. There are very |
little data on rhesoscale cliffuson |
|||||||||||||
as well. |
One |
should |
be |
careful |
in calculating |
diffusion during |
nonstationary |
|||||||||
meteorological |
conditions. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
In case |
|
of |
the |
third |
|
type problem, i. e. |
puff |
concentrations and |
their |
|||||||
dispersion, |
the |
wind |
shear |
effect |
and |
finite diffusion |
rate |
are |
waiting |
their |
||||||
further |
investigation. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
One |
should |
determine |
the |
desired |
degree |
of |
accuracy, reliability and |
|||||||||
rigidness |
of |
approach as |
a |
function of particular uses |
of |
diffusion |
estimates. In |
a number ef cases it is possible to obtain better data with the help of a more thorough model choice and wider information on atmosphere; nonetheless this is impossible in some other cases due to the natural variety and randomness of
factors |
determining |
diffusion |
(space |
and |
time variations |
of |
meteorological |
|||
conditions, nonuniformity of |
the underlying surface). |
|
|
|
|
|||||
As |
for the second |
type |
calculations |
these |
might |
seem |
possible, |
no |
||
principal |
difficulties |
being encountered, |
though |
sufficient |
elimatological |
end |
||||
synoptical data and well-elaborated technique of their application |
are required. |
|||||||||
Much has been done in this field both abroad and in our country. |
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ФОРМУЛЫ И ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК ПРИЗЕМНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ И ВЫПАДЕНИИ
Формулы и параметры для расчета характеристик приземной концентрации и плотности выпадений составлены на основе изло женных в книге моделей и экспериментальных результатов. Они дополняют аналогичные материалы, основанные на применении других моделей и приведенные в [МАЭ, 1955; МАЭ, 1968].
Обозначения те же, что в главах 2 и 5 (см. список обозначе ний) .
А. Типизация метеорологических |
условий (см. |
гл. 3) |
|
|
• |
Состояние нижнего слоя атмосферы |
определяется |
классом ус |
тойчивости. При обычных условиях по классу устойчивости непо средственно определяются параметры диффузии. При особых усло виях точность определения падает, иногда требуются дополни
тельные |
поправки. |
|
|
|
|
|
||
К особым условиям относятся: |
|
|
|
|
||||
а) штили и слабые ветры; |
|
|
|
|
до Н (по |
|||
б) аномальные профили ветра в пределах от земли |
||||||||
вороты на 90° и более, резко |
выраженный |
максимум скорости); |
||||||
в) |
приподнятые инверсии; |
|
|
|
|
|||
г) |
переходное время суток |
(за |
1—2 |
ч до захода солнца, 1—3 ч |
||||
после восхода при ясной или почти ясной погоде); |
|
|||||||
д) |
осадки, |
туманы. |
|
|
|
|
|
|
Принято следующее соответствие между номером класса и ха |
||||||||
рактером |
устойчивости: |
|
|
|
|
|
||
сильная неустойчивость |
— |
класс 1; |
|
|
||||
умеренная |
» |
— |
» |
2; |
|
|
||
слабая |
» |
— |
» |
3; |
|
|
||
нейтральные условия |
— |
» |
4; |
|
|
|||
слабая устойчивость |
|
» |
5; |
|
|
|||
умеренная |
» |
|
» |
6; |
|
|
||
сильная |
» |
|
» |
7. |
|
|
||
Класс устойчивости можно определить различными способами. |
||||||||
а." По |
градиентным измерениям в |
приземном слое |
атмосферы. |
|||||
Соответствие |
с параметром |
устойчивости |
Б (формула |
3.9) — см. |
||||
табл. |
3.8 |
и 3.21. |
|
|
|
|
|
б. По градиентным измерениям в слое от 0 до Н. Класс |
устой |
||||||
чивости определяется по табл. 3.22 и 3.23. |
|
|
|
|
|||
в. По метеорологическим измерениям сетевого типа. Класс ус |
|||||||
тойчивости |
определяется |
по табл. 3.1—3.3 |
или 3.14—3.16 |
(более |
|||
точно). |
|
|
|
|
|
|
I |
Способ |
определения |
устойчивости выбирается |
в зависимости |
||||
от Н и требуемой |
точности. |
|
|
|
|
||
Б. Формулы |
для |
расчета характеристик |
приземной |
|
|||
|
|
|
концентрации |
|
|
|
|
Для постоянно |
действующего источника |
q — |
концентрация, |
||||
р — вертикальный |
поток |
на уровне земли, |
Q |
— |
производитель |
||
ность источника, Т — время осреднения при измерении. Для ис |
точника короткого времени действия q — интеграл от концентра |
||||||||
ции, р — плотность выпадений, |
Q |
— общее |
количество выпущен |
|||||
ного вещества, Т — время действия |
источника. |
|
||||||
|
Коэффициенты и параметры в формулах |
безразмерны, так что |
||||||
можно пользоваться любой системой единиц. |
|
|
||||||
|
Легкая (газообразная) |
примесь, не взаимодействующая с по |
||||||
верхностью земли (гл. 2, разд. 2.2.1). |
|
|
|
|||||
|
Наземная концентрация от точечного источника |
(формулы 2.1, |
||||||
2.37—2.40): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q ехр |
X |
|
ч |
|
|
|
|
q(x,y) |
|
|
|
(Б.1) |
|||
|
|
Г(1+р)1/2тсо-у £/ |
|
|
||||
где |
|
|
|
СН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
То же для линейного нормального к ветру |
источника |
||||||
|
|
Q ехр |
R |
|
(К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
q{x) = |
|
|
|
|
|
(Б.2) |
|
|
Г(1 + р) UH |
\ х |
|
|||||
|
|
|
|
|||||
|
Расстояние до зоны максимальной наземной |
концентрации |
||||||
(формулы 2.49) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
хй |
— Лг |
Н_ |
|
|
(Б.З) |
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
(г'=1 для линейного источника, 1 = 2 для точечного). |
|
|||||||
|
Максимальная наземная концентрация для линейного источни |
|||||||
ка |
(2.49 и 2.50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с7о = |
А т |
~ |
, |
|
(Б.4) |
|
|
|
|
UH |
|
|
|
|
|
для |
точечного |
|
QB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Б.5) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
urn*
Поперечное рассеяние (для легкой и оседающей примеси оди наково — гл. 5, разд. 5.3)
oy = by(H, Т)х, |
(Б.6) |
где |
|
/ Т |
\0'2 |
|
Ьу{Н, П = * у о ( 4 ) |
- |
(Б.7) |
|||
где Т — в минутах. |
|
|
|
|
|
|
Или |
оу=ауха. |
|
|
|
|
(Б.8) |
|
|
|
|
|
||
Оседающая примесь (гл. 2, разд. 2.2, гл. 5, разд. 5.1). |
||||||
Вспомогательные параметры |
(формулы 2.59, 2,63, 2.66) |
|||||
|
"> = -z—, |
xw |
= |
|
, |
(Б.9) |
|
BU |
|
|
w |
|
|
где |
|
|
|
|
|
|
|
5 = 2(1 + m)B** |
2В. |
|
(Б.10) |
||
Максимальная приземная концентрация, точечный источник |
||||||
Чо = 1 ^ - Ф ( У ) |
= ^ч<У), |
(Б. 11) |
||||
линейный источник • |
|
|
|
|
|
|
|
?о = - ^ - Ф ( > ) - |
|
(Б.12) |
|||
|
UN |
|
|
|
|
|
Максимальная |
плотность |
осадка |
(формулы |
2.61, 1.64—1.67, |
||
табл. 2.3) |
|
|
|
|
|
|
|
pQ = w q0 при |
v > 0 , l , |
(Б.13) |
|||
|
|
|||||
или (точечный источник, формула 5.36) |
|
|
||||
|
" ' - - Л - ^ Ш ' |
• |
< Б Л 4 : |
|||
|
при 0,005 < — < 0 , 2 5 . |
|
||||
|
|
|
U |
|
|
|
Расстояние до точки максимальной плотности осадка или кон |
||||||
центрации вдоль оси х |
|
|
|
|
|
|
Х О = |
J ^ L _ = XTfM |
|
= |
X E / 2 ( V ) , |
(Б-15 |
|
|
xw + xT |
|
|
|
|
,\ •.! |
где для точечного |
источника |
|
|
' |
|
••• |
|
j c r = - ^ - , |
|
|
(Б. 16 |
||
|
|
2В |
|
|
|