📄Работа №215825
Тема: Моделирование характеристик приземного слоя атмосферы г. Челябинска в период неблагоприятных метеоусловий
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
экология и природопользование
Объем:
67 листов
Год:
2022
Просмотров:
6
4370
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ АТМОСФЕРЫ 8
1.1 Численные модели в изучении характеристик пограничного слоя
атмосферы 8
1.2 Преимущества численных моделей 11
1.3 Математическая основа численных метеорологических моделей 13
1.4 Валидация численной модели атмосферы 17
1.5 Модель WRF в Южно-Уральском государственном университете 22
2 РЕЖИМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ . 23
2.1 Определение неблагоприятных метеорологических условий 23
2.2 Неблагоприятные метрологические условия в периоды моделирования . 26
3 ДАННЫЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 28
3.1 Характеристика региона 28
3.2 Характеристика области моделирования 29
3.3 Параметризации физических процессов 32
3.4 Метеоданные для модели 33
3.5 Валидация модели 33
3.6 Анализ температуры и ветра 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
ПРИЛОЖЕНИЯ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Результаты сравнения данных
радиозондирования атмосферы и моделирования 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Пример моделирования аэрологической диаграммы в вертикальном слое атмосферы от 950 до 400 гПа с помощью WRF 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Последовательность движения зон
завихренности 26 августа 2021 г 69
1 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ АТМОСФЕРЫ 8
1.1 Численные модели в изучении характеристик пограничного слоя
атмосферы 8
1.2 Преимущества численных моделей 11
1.3 Математическая основа численных метеорологических моделей 13
1.4 Валидация численной модели атмосферы 17
1.5 Модель WRF в Южно-Уральском государственном университете 22
2 РЕЖИМ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ . 23
2.1 Определение неблагоприятных метеорологических условий 23
2.2 Неблагоприятные метрологические условия в периоды моделирования . 26
3 ДАННЫЕ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ 28
3.1 Характеристика региона 28
3.2 Характеристика области моделирования 29
3.3 Параметризации физических процессов 32
3.4 Метеоданные для модели 33
3.5 Валидация модели 33
3.6 Анализ температуры и ветра 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 62
ПРИЛОЖЕНИЯ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Результаты сравнения данных
радиозондирования атмосферы и моделирования 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Пример моделирования аэрологической диаграммы в вертикальном слое атмосферы от 950 до 400 гПа с помощью WRF 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Последовательность движения зон
завихренности 26 августа 2021 г 69
📖 Введение
Над урбанизированными территориями, для которых характерна плотная застройка, сочетание промышленных и жилых зон, городского озеленения и характерного распределения водных объектов формируется особый тип климата, значительно отличающийся от пригородных и природных территорий. Это в сочетании с индивидуальными особенностями рельефа города обуславливает характерные, свойственные каждому крупному городу, отличия в распределении температуры и атмосферных циркуляций в пределах пограничного слоя атмосферы. Крупный город изменяет над собой воздушные потоки, образует так называемый «остров тепла», и это в сочетании с постоянными выбросами в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями и автотранспортом приводит к формированию в городской черте и за его пределами зон повышенного загрязнения. Исторически расположение этих зон определялось по характерной для каждого крупного города розе ветров и по анализу загрязнения почвенного покрова в его подветренной части. В каждом крупном промышленном городе построены карты загрязнения территории, связанные с атмосферными выбросами.
Особенно ярко городской остров тепла проявляется в дни с антициклональным типом погоды, когда горизонтальный перенос и вертикальное турбулентное перемешивание ослаблены, и над городом сохраняется повышенный температурный режим по сравнению с пригородами. Помимо этого, в таких же условиях в городской атмосфере формируется высокий уровень загрязнения
В последние десятилетия одним из методов получения такого рода информации и прогнозирования состояния загрязнения атмосферного воздуха, его слоя, непосредственно примыкающего к земной поверхности, стало численное моделирование. Для изучения и прогноза атмосферных процессов, протекающих над ограниченной территорией, используются мезомасштабные метеорологические модели, которые базируются на трехмерных нестационарных уравнениях гидротермодинамики атмосферы и на параметризации процессов тепло- и влагообмена между деятельным слоем земной поверхности и атмосферой. Несмотря на то, что компьютерная реализация таких моделей требует применения высокопроизводительных вычислительных ресурсов, исследования метеоусловий, складывающихся под влиянием урбанизации, ведутся во многих крупных городах мира.
В данной работе ставится цель с использованием возможностей численного моделирования изучить некоторые характеристики атмосферного пограничного слоя над крупным промышленным городом на примере Челябинска и выполнить это исследование для периодов, когда над городом устанавливается безветренная погода, которая способствует накоплению вредных примесей – в периоды неблагоприятных метеорологических условий. Помимо этого, ставится задача выявить, как влияет на уровень загрязнения городского приземного слоя атмосферы города фоновая синоптическая ситуация.
Цель работы – изучить влияние города на приземный слой атмосферы в период неблагоприятных метеорологических условий.
В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
1) выбрать и обосновать периоды моделирования, в течение которых наблюдались НМУ над Челябинском, выполнить описание синоптической ситуации;
2) выбрать подходящие параметризации физических процессов и выполнить необходимую конфигурацию численной модели WRF;
3) произвести необходимые расчеты характеристик пограничного слоя атмосферы над регионом Челябинска с помощью модели WRF;
4) выполнить анализ полученных результатов.
Практическая ценность данного исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы как основа для дальнейшего, уже более комплексного анализа состояния атмосферного воздуха на исследуемой территории.
Особенно ярко городской остров тепла проявляется в дни с антициклональным типом погоды, когда горизонтальный перенос и вертикальное турбулентное перемешивание ослаблены, и над городом сохраняется повышенный температурный режим по сравнению с пригородами. Помимо этого, в таких же условиях в городской атмосфере формируется высокий уровень загрязнения
В последние десятилетия одним из методов получения такого рода информации и прогнозирования состояния загрязнения атмосферного воздуха, его слоя, непосредственно примыкающего к земной поверхности, стало численное моделирование. Для изучения и прогноза атмосферных процессов, протекающих над ограниченной территорией, используются мезомасштабные метеорологические модели, которые базируются на трехмерных нестационарных уравнениях гидротермодинамики атмосферы и на параметризации процессов тепло- и влагообмена между деятельным слоем земной поверхности и атмосферой. Несмотря на то, что компьютерная реализация таких моделей требует применения высокопроизводительных вычислительных ресурсов, исследования метеоусловий, складывающихся под влиянием урбанизации, ведутся во многих крупных городах мира.
В данной работе ставится цель с использованием возможностей численного моделирования изучить некоторые характеристики атмосферного пограничного слоя над крупным промышленным городом на примере Челябинска и выполнить это исследование для периодов, когда над городом устанавливается безветренная погода, которая способствует накоплению вредных примесей – в периоды неблагоприятных метеорологических условий. Помимо этого, ставится задача выявить, как влияет на уровень загрязнения городского приземного слоя атмосферы города фоновая синоптическая ситуация.
Цель работы – изучить влияние города на приземный слой атмосферы в период неблагоприятных метеорологических условий.
В связи с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
1) выбрать и обосновать периоды моделирования, в течение которых наблюдались НМУ над Челябинском, выполнить описание синоптической ситуации;
2) выбрать подходящие параметризации физических процессов и выполнить необходимую конфигурацию численной модели WRF;
3) произвести необходимые расчеты характеристик пограничного слоя атмосферы над регионом Челябинска с помощью модели WRF;
4) выполнить анализ полученных результатов.
Практическая ценность данного исследования состоит в том, что полученные результаты могут быть использованы как основа для дальнейшего, уже более комплексного анализа состояния атмосферного воздуха на исследуемой территории.
✅ Заключение
В ходе исследования были произведены выбор и обоснование периодов моделирования, в течении которых над исследуемой областью наблюдались неблагоприятные метеорологические условия. Выполнено описание синоптической ситуации в регионе.
После выделения области и периодов моделирования был произведён выбор подходящих вариантов параметризации физических процессов и выполнена необходимая конфигурация численной модели WRF.
С использованием модели WRF были произведены необходимые расчёты характеристик пограничного слоя атмосферы над исследуемым регионом.
На последнем этапе работы был выполнен анализ результатов, полученных после моделирования. Результаты показали, что в периоды НМУ наблюдается торможения воздушных потоков над городом в слое от поверхности до 600 м, вызванное повышенной шероховатостью городской поверхности. Также было выявлено наличие достаточно крупных неоднородностей, связанных с водными объектами в черте города и рядом с ним.
После выделения области и периодов моделирования был произведён выбор подходящих вариантов параметризации физических процессов и выполнена необходимая конфигурация численной модели WRF.
С использованием модели WRF были произведены необходимые расчёты характеристик пограничного слоя атмосферы над исследуемым регионом.
На последнем этапе работы был выполнен анализ результатов, полученных после моделирования. Результаты показали, что в периоды НМУ наблюдается торможения воздушных потоков над городом в слое от поверхности до 600 м, вызванное повышенной шероховатостью городской поверхности. Также было выявлено наличие достаточно крупных неоднородностей, связанных с водными объектами в черте города и рядом с ним.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.