Экология СПРАВОЧНИК

Для прогноза загрязнения атмосферы весьма большое значение имеет наличие критериев его опасности. При разработке соответствующих методов прогноза ставится задача учесть эти критерии, т. е. установить, в каких случаях степень концентрации вредных примесей в воздухе достигает определенных критических значений и насколько последние могут быть превышены. В зависимости от величины этого превышения могут быть даны рекомендации о количественной характеристике необходимого уменьшения вредных выбросов и его продолжительности.

Далее

Критерии, аналогичные ПДК, предлагаются в ряде исследований и в отношении воздействия на растительность (Баркер и др., 1961; Гудариан, 1979; Илькун, 1978; Николаевский, 1979 и др.). Для разных видов растений, как культурных, так и дикорастущих, рассматриваются некоторые пороговые концентрации вредных примесей в воздухе, а также чувствительность растений к примесям различных концентраций в зависимости от продолжительности их воздействия. Однако полученные результаты большей частью не утверждались законодательными органами в качестве ПДК или соответствующих стандартов, как это сделано в отношении веществ, приведенных в табл. 1.1. В основном они являются результатами научно-исследовательских разработок, не получивших должного внедрения в практику.

Далее

Иногда при этом меры принимаются только после того, как степень концентрации вредных примесей фактически достигает определенных критических уровней. Прогноз же метеорологических условий используется для выяснения возможности дальнейшего усиления степени загрязнения воздуха. Так, с 1955 г. в Калифорнии при возникновении фотохимических смогов вводится серия «дымовых тревог», или начальных уровней опасных «эпизодов» загрязнения воздуха.

Далее

Развитие методов прогноза загрязнения воздуха основывается на результатах теоретического и экспериментального изучения закономерностей распространения примесей от их источников. Такое изучение осуществляется главным образом по двум направлениям. Одно из них состоит в разработке теории атмосферной диффузии на основе математического описания распространения примесей с помощью решения уравнения турбулентной диффузии. Другое связано в основном с эмпирико-статистическим анализом распространения загрязняющих веществ в атмосфере и с использованием для этой цели интерполяционных моделей большей частью гауссовского типа.

Далее

Работы по теории атмосферной диффузии, основанные на результатах интегрирования уравнения турбулентной диффузии атмосферных примесей, получили значительное развитие в Советском Союзе. Здесь будут приведены некоторые из главных положений этих работ (Берлянд, 1972, 1975, 1982, 1983), используемых для разработки методов прогноза загрязнения воздуха.

Далее

Из уравнения атмосферной диффузии (2.2) следует, что при фиксированных параметрах источника сохраняющейся примеси изменение концентрации ее в атмосфере над сушей определяется турбулентным обменом и скоростью ветра. При прогнозе загрязнения воздуха основной интерес представляет определение ожидаемых концентраций у земной поверхности, в жизнедеятельном слое атмосферы. Отсюда особое значение приобретает изучение приземного слоя воздуха толщиной 50—100 м.

Далее

Для определения коэффициента обмена по скорости ветра и распределению температуры, как это сделано в п. 2.2, необходимы данные наблюдений за температурой воздуха, по крайней мере, на двух уровнях в приземном слое. Такие наблюдения ведутся только на некоторых метеорологических станциях, в частности в СССР примерно на 70 станциях, измеряющих тепловой баланс.

Далее

Метеорологические факторы существенно влияют на распространение примеси и, как следствие, на форму дымовых факелов от источников. Последнее используется для типизации метеорологических условий загрязнения воздуха и соответствующих им форм дымовых факелов при различной стратификации атмосферы.

Далее

Заметим, что цт зависит от М, Н, £1, и. и /го, а хт — от к /и и Н.Таким образом, если известны ожидаемые значения скорости ветра, показателя устойчивости атмосферы и мощности выброса, то можно дать прогноз концентрации примеси.

Далее

В (2.28) т определяется в см/с, а рл и гп задаются соответственно в г/см3 и мкм. Из (2.28) следует, что при гл, равных 10, 50 и 100 мкм, значения т равны соответственно 1,3, 30 и 130 см/с.В атмосфере встречаются аэрозоли широкого спектра размеров— от тысячных долей микрона до сотен микронов. Характеристики их рассмотрены в работах Фукса (1955), Кейдла (1969) и др.

Далее

При сравнении предвычисленных и измеренных концентраций важное значение приобретает вопрос о влиянии продолжительности интервала времени, к которому относятся концентрации, полученные в результате решения уравнения диффузии, и времени отбора проб при экспериментальном определении концентрации. Это существенно и потому, что результаты от воздействия загрязнения атмосферы на окружающую среду (на живые организмы, растительность, различные покрытия и т. п.) определяются не только концентрациями примесей, но и продолжительностью воздействия. В зависимости от свойств примесей и длительности их действия устанавливаются соответствующие предельно допустимые концентрации ПДК (см. п. 1.2).

Далее

Сеттон показал также, что при избранном им виде корреляционной функции должен выполняться степенной закон для изменения скорости ветра с высотой, где показатель степени связан с п в (2.16). Следовательно, параметр п, необходимый для расчета концентрации, можно определить по вертикальному профилю скорости ветра и тем самым косвенно учесть условия стратификации.

Далее

Выбросы, поступающие из дымовых и вентиляционных труб и отверстий, обычно обладают начальной скоростью подъема и часто перегреты относительно окружающего воздуха. Предпринималось много попыток схематизации исследуемого процесса. В основном она была связана с тем, что иногда наблюдается заметный подъем дымового факела непосредственно над трубой. При слабом ветре отчетливо видно, что дым сначала распространяется почти вертикально вверх и только на некотором уровне начинает распространяться горизонтально. Создается впечатление, что источник примеси как будто приподнят над трубой. Поэтому предлагалось учитывать начальный подъем примеси АН и рассматривать вместо реального источника на высоте Н некоторый условный источник, расположенный на более высоком уровне (Не = Н- -АН), обычно называемом эффективной высотой. Таким образом, задача сводится к определению АН в зависимости от скорости ветра, перегрева примеси и других факторов.

Далее

Рнс. 2.10. Зависимость концентрации 5 от расстояния до источника х (а) при различных профилях скорости ветра и (б).В работах Берлянда и др. (1964а, б) приведены результаты численного интегрирования уравнения (2.2) при различных профилях, существенно отличающихся от логарифмического. При этом учитывался только характер зависимости и от г.

Далее

В случае когда источник расположен внутри штилевого слои, задача осложняется. Действительно, из приведенных выше формул, полученных как в результате интегрирования уравнения диффузии, так и использования гауссовых формул, следует, что при и=0 и фиксированной высоте источника концентрация неограниченно возрастает. Это создает принципиальные трудности в оценке допустимых выбросов и необходимого снижения выбросов при прогнозе штилевых условий. В самом деле, если при и = 0 любой выброс примеси связан с неограниченным ростом концентрации ее, то единственная возможность состоит в полном прекращении выбросов на период штиля. Данный вывод является следствием неучета в исходном уравнении (2.2) турбулентной диффузии по направлению х.

Далее

В отдельных аномальных случаях отмечаются существенные отклонения в распределении коэффициента обмена с высотой от вертикального профиля, определяемого формулой (2.8). Эти отклонения в значительной степени обусловлены наличием приподнятой инверсии температуры, а отчасти — отклонениями в вертикальном профиле скорости ветра от логарифмического (см.

Далее

Для мощных тепловых источников, например ТЭС, зп = 200ч--=-800 м. Для сравнительно холодных выбросов из труб небольшого диаметра зп = 20-1-40 м.

Далее

К аномальным метеорологическим условиям, при которых значительно возрастает опасность загрязнения воздуха, относятся и туманы.Влияние туманов на содержание примесей в воздухе носит сложный характер. При туманах нередко наблюдаются специфические условия распределения метеорологических величин, способствующие увеличению концентрации примесей у земли. Примеси частично поглощаются водяными каплями, при их растворении иногда образуются новые более вредные вещества. При повышенном содержании гигроскопических частиц существенно ухудшается видимость, поскольку конденсация влаги начинается при относительной влажности воздуха, меньшей 100%, а также изменяются микрофизические характеристики тумана (увеличивается число капель за счет уменьшения их размеров). Осаждение влаги на аэрозолях увеличивает их размеры и скорость гравитационного смещения к земной поверхности. В северных районах при низких температурах в результате автомобильных выбросов возможно образование так называемых ледяных туманов.

Далее

Полученные характеристики речного тумана использовались для численного решения уравнения турбулентной диффузии в соответствии с изложенной выше схемой (Берлянд и др., 1968а). Из расчетов следует, что в тумане концентрация примеси резко убывает за счет ее поглощения в каплях.

Далее

Для некоторых примесей характерны и другие эффекты. Так, сернистый газ, растворенный в каплях тумана, значительно быстрее, чем в газообразном состоянии, окисляется до серного ангидрида. Это обусловлено тем, что обычно в каплях тумана содержатся некоторые микроэлементы, обладающие каталитическими свойствами; в их присутствии окисление происходит более интенсивно. Ввиду того, что серный ангидрид при взаимодействии с водой образует серную кислоту, можно для простоты говорить о частичном окислении сернистого газа в атмосфере до серной кислоты и образовании ее аэрозоля.

Далее

Часто источники вредных примесей и жилые массивы вокруг них размещаются в пересеченной местности. Тепловые электростанции, металлургические и другие предприятия нередко сооружаются в пониженных местах вблизи водоемов или в поймах рек, а жилые массивы располагаются при этом на возвышенных местах. При ветре с предприятий здесь создаются значительные концентрации вредных веществ. В пониженных формах рельефа чаще застаивается воздух, что также приводит к усилению опасности загрязнения в этих местах. Под влиянием неровностей местности изменяется характер движения и турбулентный режим воздушных потоков, что вызывает существенное изменение распределения концентрации от источников.

Далее

Практическая эффективность краткосрочных прогнозов загрязнения воздуха четко выявляется в тех случаях, когда известны его источники и могут быть приняты меры по сокращению вредных выбросов в периоды неблагоприятных метеорологических условий. В частности, это случаи, когда предприятия сосредоточены в одной части города, а жилая зас-тройка — в другой. Для примера можно указать, что в г. Рустави выбросы от предприятий на жилые кварталы попадают только в 4—8 % случаев. Аналогичное положение характерно для Чимкента, Сумгаита, Невинномысска. Отмечалось, что в Братиславе, Дрездене и Торонто наибольшее загрязнение воздуха наблюдалось при южных ветрах, в Лодзи и Париже—при юго-восточном ветре и т. п. При этом даже указание на ожидаемое направление ветра со стороны предприятий на населенные районы является определенным предостережением. Опасность усиливается при наличии и других неблагоприятных условий погоды.

Далее

В (3.20) для достаточно больших х (х 1) множитель в квадратных скобках практически равен 282 у 1х) тогда сл совпадает с выражением для су от точечного источника.Как и в случае точечных источников, по ожидаемым значениям скорости ветра и устойчивости атмосферы, а также по значению выброса с помощью приведенных формул можно определить прогнозируемые значения концентраций от линейных источников.

Далее

В некоторых городах или отдельных районах города имеется сравнительно много однотипных источников с примерно одинаковой высотой Н, о выбросах которых в отдельности нет достаточных сведений. Вместе с тем, приближенно известны их суммарные выбросы и ориентировочно можно установить начальный подъем для отдельных источников. Это характерно, например, для источников бытового отопления с большим числом дымовых труб, рассредоточенных по площади.

Далее

При прогнозе наибольшей концентрации от рассредоточенных по территории источников встречаются значительные трудности. Они заключаются в необходимости рассмотрения поля концентраций для различных направлений ветра, когда существенно изменяется взаиморасположение источников, а также местоположение и величина максимальной концентрации. Формальный подход к решению данной задачи состоит в расчете поля концентраций в узлах некоторой достаточно густой сетки точек. О требуемом размере шагов сетки и частоте перебора направлений ветра можно судить только на основании весьма трудоемких (даже при использовании ЭВМ) численных расчетов.

Далее

В конкретном случае Венецианской лагуны источники сосредоточены в индустриальном районе на площади около 20 км2. Здесь суммарный выброс ЗОг за год составляет 160 тыс. т от предприятий и 10 тыс. т от бытового отопления.

Далее

Прогноз загрязнения воздуха при аномальных условиях распределения скорости ветра с высотой осуществляется по данным об ожидаемом выбросе и характеристиках этих условий в соответствии с результатами п. 2.9.

Далее

При прогнозе образования приподнятой инверсии температуры над источником ожидаемое увеличение концентрации примеси определяется на основе выводов и результатов расчета, приведенных в п. 2.10. В соответствии с ними в работах Берлянда и др. (1963, 1964а) были выполнены расчеты концентраций для характерных профилей коэффициента обмена указанных на рис. 3.12, при изменении скорости ветра по логарифмическому закону.

Далее

Методы и правила прогноза смогов существенно различаются в зависимости от его типа. Полезно при этом учесть некоторые общие характеристики смогов двух основных типов — лондонского и лос-анджелесского (см. п. 2.13). Так, согласно Маккормику (Мс Соптпск, 1970), смоги в Лондоне большей частью наблюдаются в декабре—январе в утренние часы при штиле, температуре воздуха от —1 до +4°С и относительной влажности воздуха выше 85 %. Они характеризуются малой дальностью видимости, достигающей иногда 30 м и менее. Для смогов в Лос-Анджелесе, чаще всего наблюдающихся в августе—сентябре в середине дня, характерны скорость ветра меньше 3 м/с, температура воздуха 24— 32 °С, относительная влажность меньше 70 % и дальность видимости 1,5—8 км. Основными источниками загрязнения воздуха в первом случае является сжигание угля и мазута, во втором случае— выбросы автотранспорта. В лондонском смоге в основном имеет место описанный выше процесс взаимодействия тумана с различными примесями (БОг, СО, дым). Здесь существенно проявляется поглощение примесей водяными каплями.

Далее

На основании изложенных выше результатов в соответствии с Методическими указаниями (1979) можно сделать ряд практических рекомендаций по прогнозу загрязнения воздуха в промышленных районах и городах.Для отдельных источников (а в случае, когда рассматривается их совокупность, для тех из них, которые создают наибольший вклад в загрязнение воздуха) устанавливаются метеорологические условия, когда приземные концентрации примеси могут принимать максимальное значение. С этой целью сначала определяются направления ветра, при которых в жилых кварталах, особенно в районах расположения детских и лечебных учреждений, создается относительно высокое загрязнение воздуха. При этом выделяются случаи переноса выбросов на городские районы, когда источник расположен на окраине или за пределами города. Отдельно рассматриваются направления ветра, при которых наблюдается максимальное наложение выбросов источников, а также случаи со сложным рельефом местности, когда под влиянием местных условий примеси сосредотачиваются в приземном слое воздуха.

Далее

Для прогноза загрязнения воздуха в городах и промышленных районах, обусловленного действием многих источников, ведутся различные статистические проработки на основе анализа материалов наблюдений. В большинстве из них полагается, что за период, к которому относится исследуемый материал, а также за срок прогноза, выбросы и расположение источников практически не изменяются. Естественно, что с этим связаны определенные погрешности и ограничения результатов анализа и прогнозов, не свойственные рассмотренным выше численным методам, позволяющим учитывать изменение выбросов от источника со временем. Указанное предположение приближенно допустимо при сравнительно небольших сроках прогноза — от нескольких часов до нескольких суток. Кроме того, при большом числе источников и недостаточно определенной их мощности можно полагать, что увеличение выбросов от части из них примерно компенсируется уменьшением их от другой части. Поэтому рост среднего и суммарного загрязнения воздуха в городе связывается главным образом с изменением метеорологических условий или синоптической ситуации.

Далее

К настоящему времени выполнено большое число работ, в которых изучается корреляция между загрязнением атмосферы в городах и соответствующими метеорологическими факторами. К ним относится и часть статистических исследований, ставящих своей задачей не разработку прогностических методов и правил, а обобщение сведений режимного характера, в том числе о годовом и суточном ходе загрязнения воздуха. Вместе с тем учет этих результатов может быть весьма полезен и при прогнозах.

Далее

На рис. 4.5 представлена повторяемость повышенных концентраций БОо и пыли в зависимости от скорости ветра для Ленинграда. Отдельно указаны результаты, относящиеся к теплому и холодному полугодию. Наличие вторичного максимума в зависимости приземных концентраций примеси от скорости ветра отмечено впоследствии в статье Мана (Мипп, 1972).

Далее

Осредненный спектр изменения концентрации СО со временем представлен на рис. 4.7 б. Для него характерен только один максимум, обусловленный влиянием режима выбросов и изменением метеорологических условий в течение суток. Это, по мнению автора, затрудняет исследование влияния метеорологических факторов без учета изменения выбросов во времени. Анализ показывает, что вблизи транспортной магистрали значения средней концентрации СО и ее среднего квадратического отклонения сравнимы между собой.

Далее

Пономаренко (1975) исследовала изменение разовых концентраций СО по материалам наблюдений на сети пунктов крупного города (центр Европейской территории СССР) в декабре— феврале 1969—1973 гг. Отбирались периоды повышенных значений <7со и отдельно выявлялись случаи, когда отмечался рост, сохранение или уменьшение этих значений, а также связь их с метеорологическими условиями — синоптической обстановкой, устойчивостью атмосферы и скоростью ветра. В табл. 4.3 приведены данные о повторяемости различных барических образований, соответствующие указанным случаям. Из анализа этих данных следует, что увеличение со более часто наблюдается при антициклонах и усиливающихся гребнях. Ему способствует устойчивая стратификация в пограничном слое атмосферы, а также скорости ветра менее 3 м/с у земли и менее 8 м/с в слое 0—1 км.

Далее

Анализ корреляционных связей, рассмотренных в п. 4.1, нередко осуществляется с помощью методов линейной регрессии от многих параметров. Остановимся на некоторых из полученных результатов, используемых для разработки оперативных приемов прогноза загрязнения воздуха в городах.

Далее

Здесь I — единичная матрица.Амх (m) = Ai (m — 1) Ami (1) при m = 2, 3, ... Аналогично находятся коэффициенты Bi(m).В табл. 4.7 приводятся результаты проверки для указанных методов, а также для инерционного прогноза, согласно которому сохранялись исходные значения прогнозируемых величин.

Далее

Исследования Марча и Фостера (March, Foster, 1967) были построены на материалах наблюдений в английском городе Рединг с использованием осредненных по 40 пунктам шестичасовых концентраций сернистого газа. Они рассмотрели также некоторые метеорологические предикторы, в том числе характеристики вертикального и горизонтального турбулентного обмена, а также облачность.

Далее

При развитии методов прогноза загрязнения воздуха существенное значение приобретает исключение из исходной информации и исследуемых процессов случайных эффектов. Это связано не только с необходимостью учета большого числа недостаточно определенных факторов, но и с тем, что часть из них (например, трансформация примесей, взаимодействие примесей с подстилающей поверхностью и т. п.) нередко совсем не принимаются во внимание. Всегда имеются и случайные погрешности измерений. В прогнозируемых величинах вследствие указанных эффектов создается некий случайный фон или «шум». Фильтрация (исключение) шумов должна, естественно, повысить достоверность и оправ-дываемость прогнозов. В целях такой фильтрации при рассмотрении случайных процессов в современном статистическом анализе, в частности в исследованиях по автоматическим системам контроля, развит ряд приемов. Некоторые из них были доложены на Международном симпозиуме в Киото (Япония), состоявшемся в 1977 г. и на совещании в Международном институте по системному анализу в Лаксенбурге (Австрия) в 1979 г.

Далее

В общем случае, если в (4.26) учитывается несколько членов разложения, то первый из них характеризует ту часть общей изменчивости, которая определяется одновременными изменениями уровня загрязнения по всему городу, а второй — основные отклонения от них.

Далее

Трудности в установлении статистических связей между загрязнением воздуха и соответствующими предикторами в определенной степени преодолеваются как путем учета одновременного влияния совокупности основных действующих факторов, так и использования обобщенных характеристик содержания примесей в целом по городу. Такие характеристики, составленные по многим наблюдениям в ряде пунктов города за несколько сроков, существенно меньше подвержены случайным колебаниям, чем единичные данные о концентрации. Они отражают вклад в загрязнение воздуха преобладающих источников, а также фоновой концентрации в городе, создающейся вследствие перемешивания многих выбросов. Они в меньшей степени зависят от режима выбросов и в основном определяются метеорологическими факторами. Использование осреднения для получения интегральных характеристик в некоторой степени эквивалентно фильтрации случайных процессов, рассмотренной в п. 4.3. К таким показателям относятся полученные выше коэффициенты при первых членах разложения по ортогональным функциям.

Далее

В работе Финзи и др. значения DAP, рассчитанные по формуле (4.34), оказались близки к значениям DAP, определенным из (4.33) с использованием оптимальной интерполяции дозы между пунктами при расчете как суточных, так и часовых характеристик.

Далее

Рассмотренные выше статистические методы прогноза строились в основном на установлении линейных связей между предсказываемыми характеристиками загрязнения и их предикторами. Вместе с тем реальная зависимость между ними носит нелинейный характер. Поэтому существенное значение приобретает использование метода нелинейной регрессии.

Далее

Графически эти зависимости представлены на рис. 4.19.В работе Пономаренко (1975) для прогноза величины Р в городах Украины построены корреляционные графики отдельно для случаев наличия приземной инверсии температуры, приподнятой инверсии и отсутствия инверсии в нижнем километровом слое атмосферы. На рис. 4.20 они представлены для холодного полугодия. Аналогичные графики построены также для теплого полугодия.

Далее

Аналогично находится расстояние до групп II и III, т. е. р2 и рз. Ситуация у относится к той группе, расстояние до которой минимально.Подготовительный этап работы (обучение) состоит в группировке данных и ситуаций и в получении характеристик групп «образов». Собственно прогноз заключается в определении расстояния до групп, а предсказание степени загрязнения воздуха — в установлении группы с минимальным расстоянием до ожидаемой ситуации. Заключительный этап — проверка прогноза — определяется как «экзамен».

Далее

Метод распознавания образов иногда определяют как кластерный анализ, поскольку он связан с введением кластеров (пучков, групп, образов). Такой анализ активно разрабатывается в исследованиях автоматических систем контроля. Применение его к задачам краткосрочного прогноза загрязнения воздуха выполнялось в работах японских авторов, доложенных на Международном симпозиуме в Киото в 1977 г. (см. п. 4.3).

Далее

Эффективность прогноза загрязнения воздуха в значительной мере определяется успешностью прогноза неблагоприятных метеорологических условий, при которых могут достигаться наибольшие значения концентрации примеси при наименьших параметрах выброса ее в атмосферу.

Далее

Таким образом, значительные загрязнения воздуха выбросами от низких источников (в основном, от автотранспорта) в городах могут возникать при устойчивой стратификации и слабых ветрах. Используемые обычно методы определения потенциала загрязнения, по существу, относятся к низким источникам. Так, в ряде американских работ под высоким потенциалом понимают сочетание скоростей ветра в приземном слое до 4 м/с, а на уровне 3 км до 12 м/с с нисходящими движениями в слое атмосферы до 2,5 км. Продолжительность таких условий должна быть примерно 36 ч.

Далее

Прогноз устойчивости приземного слоя воздуха может быть выполнен на основе закономерностей суточного хода температуры с учетом общего синоптического прогноза о состоянии погоды, в частности, об ожидаемой облачности и адвективных изменениях температуры.

Далее

В ночное время разность температур воздух—почва достигает максимума примерно к полуночи, после чего она почти не изменяется до восхода солнца.Характерные изменения температуры воздуха на уровне метеобудки в течение суток в различное время года на Европейской территории Советского Союза приведены в «Руководстве по краткосрочному прогнозу погоды» (1965), а для различных районов СССР в теплое время года — в работе Бачуриной и др. (1967).

Далее

Анализ синоптических условий показал, что образование приподнятой инверсии наблюдается чаще в промежуточном барическом поле.Рнс. 5.6. Годовой ход интенсивности (6Гц) приземной инверсии (а) и толщины слоя инверсии ДЯИ (б).

Далее

Числа у кривых — срок прогноза.Некоторые результаты теории формирования приземных и приподнятых инверсий будут рассмотрены в связи с вопросами образования радиационных туманов (см. п. 5.7.1).По высоте Яи можно приближенно оценивать и ожидаемый уровень нижней границы приподнятой инверсии, образующейся в результате разрушения ночной инверсии.

Далее

Для прогноза стратификации в нижнем слое атмосферы в синоптической практике обычно используются приземная карта и карты барической топографии 850, 700 и 500 гПа. При этом в соответствии с Руководством по краткосрочным прогнозам погоды (1965) для прогноза температуры воздуха в Методических указаниях (1979) рекомендуется использовать метод построения траектории перемещения воздушной массы с учетом изменения температуры за счет трансформации, вертикальных движений и суточных колебаний. Однако полученные таким образом вертикальные профили температуры требуют существенного уточнения в пограничном слое атмосферы. С данной целью в работе Гидрометцентра СССР по прогнозу загрязнения воздуха в оперативную синоптическую практику введена с 1975 г. дополнительная карта изобарической поверхности 925 гПа, соответствующая примерно высоте 700—800 м. Опыт работы показал (Неронова, 1976), что использование этой карты улучшает согласование прогностических кривых стратификации с фактическими до высоты 1,5 км в 25—30 % случаев и почти в 2 раза уменьшает ошибку в определении верхней границы приземной инверсии.

Далее

Значения ие и vB устанавливаются по полю давления на основании общего прогноза погоды или определяются по скорости ветра в свободной атмосфере на верхней границе пограничного слоя.Другое упрощение, используемое в некоторых названных работах, состоит в использовании свойства квазистационарности приземного слоя воздуха, сущность которого в том, что (при z h) потоки количества движения, тепла и влаги слабо зависят от высоты и их можно принимать постоянными. Впервые возможность такого упрощения решения задач о распределении температуры воздуха с высотой и трансформации воздушных масс обоснована в работах Берлянда (1949, 1956).

Далее

К настоящему времени методика прогноза штилей пока не разработана. Поэтому полезными могут быть некоторые климатологические проработки.Вдовин и Царев приводят также данные о суточном ходе штилей для Ленинграда (табл. 5.13) и их годовом ходе для Новосибирска (рис. 5.12 б). В суточном ходе максимум штилей отмечается в утренние часы, а в годовом — зимой в условиях анти-циклонической погоды. Штили возникают почти во все часы суток, в том числе нередко и в дневные, а также и в различные сезоны года.

Далее

Как уже отмечалось (см. п. 3.7), именно при таких условиях в прнземном слое воздуха наблюдаются значительные концентрации примесей, т. е. возникает так называемое явление фумигации— сильной загазованности или задымления воздуха (Van Dop et al., 1979; Misra, 1980).

Далее

Одним из показателей влияния рельефа является отношение г] скоростей ветра над неровной и и ровной и0 местностями. В табл. 5.14 приведены сводные данные о величине г; для высоты 2 = 2 м, полученные в результате микроклиматических наблюдений и аэродинамического моделирования воздушных течений над холмами при разных углах наклона склонов а (Берлянд, 1975).

Далее

Прогноз туманов состоит в определении изменений температуры и влажности приземного слоя воздуха, при которых часть влаги переходит в жидкое состояние и образуются водяные капли, снижающие видимость до 1000 м и менее. От туманов или дымки, к которой относят случаи, когда вследствие наличия в воздухе взвешенных капель воды видимость превышает 1000 м, отличают мглу, когда причиной снижения видимости является наличие твердых частиц в атмосфере. Такая мгла, в частности, возникает в фотохимических смогах (см. п. 2.13), сопровождающихся образованием большого количества аэрозолей.

Далее

На рис. 5.18 представлены результаты расчета коэффициента обмена над рекой и водности тумана для реки шириной 700 м,. температуры водной поверхности 0°С, равновесно стратифицированного набегающего на реку потока воздуха, температура и относительная влажность которого соответственно равны —20 °С и 90%, скорости ветра на высоте 1 м «1=0,5 м/с. Коэффициенты обмена /г° на наветренном берегу определяются по (2.8) при Н= = 30 м, ¿1=0,2 м2/с. На рис. 5.18 а проведены изолинии величины отношения коэффициента обмена над рекой к коэффициенту на той же высоте. Видно, что коэффициент обмена над рекой в некотором пограничном слое существенно увеличивается. На рис. 5.18 б проведены изолинии водности тумана А г/м3 над рекой и за рекой в зависимости от х и г.

Далее

В табл. 5.15 приводятся полученные Расторгуевой (1979) средние и максимальные значения перепада температуры бТ воздуха город—окрестность для ряда городов СССР. Значения б Г в дневное время меньше и большей частью положительные, в конце ночи они в среднем равны 2°С, но в отдельных случаях достигают 8°С и более.

Далее

Из расчетов для больших 2 следует, что максимум 6Г0, характерный для ночного времени, в соответствии с экспериментальными данными уменьшается с высотой. Так, в июне при ие = = 20 м/с значение 6Г0 в 1 ч уменьшается от 1,7°С при 2 = 2 м до 1,1 °С при 2=10 м и до 0,3 °С при 2=100 м. Днем почти во всех рассмотренных случаях до 2 = 100 м значение 6Г0 несколько увеличивается с высотой — в пределах нескольких десятых °С, а затем уменьшается. Отсюда следует вывод, что остров тепла ночью простирается примерно до высоты 100 м, а днем, хотя его интенсивность и мала, —до нескольких сотен метров.

Далее

Согласно Оке (1982), повторяемость плотных туманов (с видимостью менее 200 м) в городе часто меньше, чем за городом.Чандлер в книге «Климаты городов» (Urban climates, 1970) отмечает, что в Лондоне снижение видимости до 1000 м происходит чаще, чем за городом, а до 40 м, наоборот, реже. Это можно объяснить тем, что несмотря на указанные выше благоприятные для возникновения туманов факторы в городе, здесь действуют и факторы противоположного характера. Так, в центральной части города ночное выхолаживание ниже, чем на открытой местности. На начальной стадии образования тумана этот фактор оказывает небольшое влияние, а на более развитой стадии тумана его влияние усиливается.

Далее

Многочисленными наблюдениями обнаружено ослабление скорости ветра среди городской застройки.Кратцер (1958) указывает, что при условиях умеренного гео-строфического ветра ослабление ветра в городе составляет 20— 30%. В некоторых случаях ветер в городе может и усиливаться, в частности, за счет сгущения воздушных потоков вдоль улиц.

Далее

Кратковременное увеличение концентрации вредных примесей в приземном слое воздуха может быть обусловлено двумя основными причинами. Одна из них связана с резким возрастанием выбросов в атмосферу при аварийных ситуациях на производствах, отключении или неисправности очистных устройств, усиленных залповых выбросов и т. п. Однако в городах с большим числом источников, такие случаи не происходят одновременно на многих предприятиях, а могут возникнуть только на отдельных из них.

Далее

Проводимые сейчас работы по нормированию выбросов в городах позволяют таким образом установить значения ПДВ и ВСВ для всех источников загрязнения воздуха. Эти значения должны существенно учитываться при регулировании выбросов в случаях неблагоприятной метеорологической обстановки.

Далее

Сокращать выбросы ниже ПДВ при аномально опасных метеорологических условиях необходимо в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Поэтому при проектировании предприятий следует предусматривать возможность использования резервного топлива и сырья, а также специальные мероприятия по дополнительному сокращению выбросов при прогнозе опасных условий. Разработаны, кроме того, предложения по необходимому снижению загрязнения воздуха в городе в зависимости от ожидаемого интервала повышенных значений интегрального показателя Р (см. п. 4.5).

Далее

Меры по уменьшению выброса в период неблагоприятных условий погоды часто могут проводиться без сокращения производства и без существенных изменений технологического режима. Однако в наиболее опасных случаях, когда создается серьезная угроза здоровью населения, должно предусматриваться необходимое уменьшение выбросов за счет временного прекращения работы некоторых производств, сильно загрязняющих воздух.

Далее

В настоящее время во многих отраслях промышленности СССР изучаются вопросы регулирования выбросов при опасных метеорологических условиях. Уже разработаны первоначальные мероприятия, которые могут быть осуществлены при прогнозировании таких условий (Горошко, Сонькин, 1981, Горошко и др., 1981). К ним относятся: сокращение до минимума неорганизованных выбросов, недопущение залповых выбросов, использование резервов более качественного топлива, усиление контроля за соблюдением режима производства и работой очистных устройств н др.

Далее

В периоды неблагоприятных метеорологических условий нужно усилить контроль за загрязнением воздуха в целях подтверждения роста концентрации вредных примесей и достижения опасного уровня. Ряд мер особенно дорогостоящих, связанных с частичной приостановкой производства, следует принимать только после достаточной уверенности в наступлении опасного загрязнения воздуха. При прогнозе неблагоприятных условий погоды должны проводиться учащенные наблюдения за загрязнением воздуха, а также дополнительные метеорологические измерения, в том числе за вертикальным профилем температуры воздуха. Важно усилить и контроль за выбросами вредных веществ в атмосферу. Это необходимо потому, что опасность загрязнения воздуха в такие периоды значительно возрастает и требуется тщательная проверка принимаемых мер. Опыт показал, что сама по себе такая проверка способствует более эффективному осуществлению этих мер и тем самым снижает загрязнение воздуха.

Далее

В ряде работ при изложении различных методов прогноза загрязнения воздуха приводятся данные об оправдываемости прогнозов, а также принятые критерии оценки их успешности.В работах ряда авторов (Bornstein, Andersen, 1979; Hogstrom, 1972; Harrison, Me Carthey, 1980, и др.), посвященных проверке методов прогноза, по существу выполняется сравнение результатов расчета концентрации на основе определенных теоретических моделей с фактическими значениями. К. оценке эффективности краткосрочных прогнозов оно относится только косвенно, если иметь в виду достигнутую успешность прогноза параметров, содержащихся в расчетных схемах.

Далее