СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 2 . ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ 7
Глава 3 . ОПИСАНИЕ СИНОПТИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В АВГУСТЕ 2010 ГОДА НА ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРО-
ЗАПАДА РОССИИ 18
2.1 Синоптическая обстановка в первой половине августа 2010 года 18
2.2 Синоптическая ситуация во второй половине августа 20
2.3 Влияние метеопараметров на загрязнение воздуха 22
Глава 4 . ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ENVIRO-HIRLAM 25
3.1 Метеорологическое ядро модели 25
3.2 Атмосферная химия 26
3.3 Образование, динамика и осаждение аэрозоля 28
3.4 Модули эмиссии и препроцессор 29
3.5 Механизмы обратной связи аэрозолей 29
Глава 5 . АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА
ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРО-ЗАПАДА РОССИИ 33
4.1 Сопоставление данных фактических измерений и результатов численного моделирования Enviro-
HIRLAM 41
4.2 Первый рассматриваемый период 43
4.3 Второй рассматриваемый период 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 75
В современном мире одной из важнейших задач метеорологии и климатологии, помимо исследования таких метеопараметров как температура воздуха и количество осадков, является также исследование проблемы загрязнения воздуха. Под данным термином понимается загрязнение атмосферного воздуха опасными токсичными веществами, газами, аэрозолями природного и антропогенного происхождения, способными нанести вред окружающей среде и здоровью населения. В качестве источников загрязнения могут выступать как промышленные объекты, автомобильный и другой транспорт, использование природных ресурсов при производстве энергии, так и различные природные явления - пожары, извержения вулканов, песчаные и пылевые бури и прочие.
Твердые аэрозоли, взвешенные в воздухе, например, продукты горения - соединения серы, углеродные соединения, способны причинить значительный вред здоровью населения, вызывать различные заболевания дыхательных путей, болезни сердца, различные онкологические злокачественные новообразования. Все это, в конечном итоге, снижает общее состояние здоровья людей, самым пагубным образом влияя не только на уровень их жизни, но и ухудшая общую экономическую, снижая производительность труда. Загрязнение воздуха аэрозолями и газами также, безусловно, влияет и на природные экосистемы. Кислотные дожди и изменение газового состава атмосферного воздуха способны вызвать поражение окружающей среды, всплеск заболеваний дикорастущих растений и сельскохозяйственных культур.
В целях снижения пагубного влияния загрязнителей в мире используются различные административно-правовые механизмы, направленные на регулирование и общее снижение промышленных и бытовых выбросов опасных и вредоносных веществ. Постепенно происходит переход на применение все менее «грязных» технологий и фильтрацию загрязнителей. В данном вопросе активно продвигается и индивидуальный вклад каждого в общее дело по поддержанию чистоты окружающей среды. Активно продвигаются относительно новые технологии по переработке мусора, переходе на электро- и газовый транспорт, а также энерго- и ресурсоэффективная модель жизни.
Одними из основных загрязнителей, оказывающих существенное влияние на условия жизни и природную среду, являются серосодержащие примеси. Опасность данного соединения состоит в том, что при попадании в атмосферу эти соединения могут образовывать кислотные дожди, что может привести к разрушению лесов, загрязнению водоемов и почвы.
Высокие концентрации сернистых соединений в воздухе могут вызывать раздражение глаз, кожи и дыхательных путей у людей. При длительном воздействии данных веществ возможно возникновение серьезных заболеваний дыхательной системы, а также ухудшение состояния астматиков, больных другими заболеваниями легких, а также лиц, входящих в иные группы риска по дыхательной системе.
Нельзя не упомянуть и об экологических последствиях влияния данного вида соединений. Серосодержащие примеси, содержащиеся в атмосферном воздухе, могут быть токсичными для растений, животных и микроорганизмов. Они способны накапливаться в почве и водных экосистемах, нарушая их баланс и приводя к массовой гибели флоры и фауны подверженной загрязнению территории...
Ключевой целью настоящего исследования являлось изучение процесса загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими примесями на территории Северо-Запада России по данным численного моделирования Enviro-HIRLAM. В целях достижения поставленной цели были решены следующие основные задачи:
1. Приведено описание физико-географических особенностей Северо-Запада России
2. Описана синоптическая обстановка в августе 2010 года
3. Изучены принципы работы численной модели Enviro-HIRLAM
4. Проанализировано загрязнение воздуха серосодержащими примесями в различных синоптических условиях.
Безусловно, ключевым этапом в процессе работы явилась валидация онлайн-интегрированной системы моделирования метеорологических параметров и химии аэрозолей Enviro-HIRLAM.
В результате использования численных методов, применяемых в модели, были получены наглядные изображения с помощью программы Panoply. После этого было проведено обобщение и сопоставление полученных результатов. При анализе данных моделирования и фактически полученных значений выявлено завышение моделью Enviro-HIRLAM значений содержания диоксида серы примерно в 2,5 раза.
Также был проведен анализ синоптической обстановки, наблюдавшейся в исследуемый период.
В данном исследовании получены следующие результаты:
1. С помощью модели Enviro-HIRLAM был осуществлен анализ приземного ветрового режима Северо-Запада России;
2. Были проанализированы значения содержания загрязнителя SO2, содержащегося в атмосферном воздухе.
В различных синоптических условиях его территориальное распределение и концентрация у поверхности земли значительно отличаются.
Так, в условиях блокирующих антициклонов, сопровождающихся малыми скоростями ветра и приземными температурными инверсиями, содержание данного загрязнителя возрастает.
В то же время при циклонических условиях, при которых скорость ветра принимает более высокие значения и отсутствует приземная температурная инверсия, стабильное накопление отсутствует.
