МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДМРЛ

© В.И.Рязанов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2016 г.

Антропогенное влияние на окружающую среду продолжает возрастать. В районах с многочисленным населением зачастую наносится непоправимый ущерб природе. Существует угроза локального и мезомасштабного загрязнения воздуха, воды, почвы выше предельного уровня вследствие работы промышленности, транспортных средств, объектов тепло- и энергообеспечения, а также по причине пожаров и аварий на производстве, в транспорте, в быту.

В связи с этим имеет большое значение совершенствование методов оценки загрязнения воздуха от различных источников, проведение расчетов с различными исходными данными и метеорологическими условиями для анализа возможных ситуаций и своевременного выполнения предупредительных действий по недопущению опасного загрязнения окружающей среды.

В настоящее время в области физики распространения атмосферных примесей работы ведутся по следующим основным направлениям:

– исследование распространения примесей при различных метеорологических условиях;

– усовершенствование методов расчета мезомасштабного и дальнего распространения примесей;

– исследования пребывания примесей в атмосфере, вымывания и осаждения;

– разработка научно-обоснованного прогноза по метеорологическим аспектам загрязнения атмосферы.

Первое направление включает усовершенствование методов расчета и разработку способов краткосрочного прогноза загрязнения атмосферы, проведение полевых экспериментов, развитие методов моделирования распространения примесей в различных формах рельефа, а также изучение фонового загрязнения воздуха и баланса примесей в атмосфере над отдельными регионами.

По этим вопросам уже достигнуты существенные результаты, и первую очередь это относится к теоретическим исследованиям распространения примесей в атмосфере и расчетам загрязнения воздуха, внедрению научных разработок в практику государственного контроля за чистотой атмосферы, экспериментальным наблюдениям загрязнения воздушного бассейна в городах и районах расположения крупных промышленных объектов, разработке методов краткосрочного прогноза опасных с точки зрения загрязнения атмосферы метеорологических условий.

К настоящему времени получен ряд существенных результатов и разработаны методики расчета в области применения методов расчета загрязнения воздуха в ближней зоне (до 50 км). Выполнены обширные исследования по климатологии диффузионных параметров, изучена повторяемость различных метеоусловий, определяющих рассеивание примесей. Разработаны и используются при экспертизе промышленных проектов и расчетах загрязнения воздуха программы для ЭВМ, позволяющие определять суммарное поле максимальных и среднегодовых концентраций, а также повторяемости превышения различных уровней загрязнения воздуха для большого числа рассредоточенных источников.

Вместе с тем, используемые методы не всегда базируются на достаточно обоснованной исходной метеорологической базе данных. При этом в применяемых моделях расчета не всегда учитываются влияние на распространение загрязняющих веществ различных видов осадков и типов подстилающей поверхности, а также уровень опасности источников загрязнения.

Цель исследования заключается в моделировании локального распространения примесей в атмосфере с учетом метеорологических параметров и состоянии полей облачности по данным доплеровского метеорологического радиолокатора.

На основе трехмерной модели впервые исследовано распространение загрязняющих веществ в атмосфере с учетом их вымывания осадками и поглощения подстилающей поверхностью. С помощью модели получены расчетные оценки загрязнения окружающей среды от различных источников в теплый и холодный периоды года. Результаты исследований позволяют оценить поступление загрязняющих веществ в предгорной зоне от холодных и горячих источников.

С применением метеорологических данных по АМСГ впервые проанализированы условия формирования предельно допустимых уровней загрязнения окружающей среды от техногенных источников (пожары, аварии и др.). Потоки примесей на поверхность за счет сухого осаждения и вымывания осадками при пожарах нефтехранилищ имеют направленный характер — вытянуты в стороны главных ветровых потоков в рассматриваемом регионе. Накопление окислов за трехдневный период пожаров нефтехранилищ более существенно, при рассмотренных метеорологических параметрах.

Реализована численная модель мезомасштабного распространения атмосферных примесей с учетом осаждения и вымывания осадками по данным ДМРЛ.