Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

МОДЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ КОМПАНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ С УЧЕТОМ АТМОСФЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ

Айдосов А. , Айдосов Г. А., Заурбеков Н. С.,

4.4.3. Связь состояния загрязнения атмосферы от условий ее циркуляции

В предыдущем разделе показано, что зависимости между содержанием примеси над источником загрязнения и метеорологическими параметрами сложны и неоднозначны и что уровень концентраций определяется в основном комплексом параметров. Между тем синоптическая ситуация представляет собой в наиболее общем виде сложный комплекс метеорологических и аэрологических характеристик, отражает многообразие процессов, происходящих в атмосфере.

Синоптические ситуации, определяющие уровень загрязнения воздуха, успешно предсказываются существующими способами. Однако анализ синоптических условий загрязнения связан с определенными трудностями. Чаще всего они зависят от большой изменчивости синоптических процессов, а иногда их нечеткой выраженности. Поэтому для оценки загрязнения атмосферы на срок от 3 до 5 суток от объекта, находящегося в Западном Казахстане, целесообразно пользоваться типизацией синоптических процессов [1].

Можно выделить 5 типов синоптических процессов на изучаемой территории (табл. 37). Они мало чем отличаются от сезона к сезону. Чаще других в течение года (кроме лета) встречаются процессы четвертого типа (28,9–36,7 %). В это время высотная ложбина располагается над Восточной Европой. Над исследуемым районом располагается ПВФЗ, направленная с юго-запада на северо-восток (рис. 12, б). В соответствии с полем Н-500 у земной поверхности вдоль ПВФЗ происходит быстрое смещение барических образований, атмосферных фронтов и воздушных масс. При таких ситуациях, характеризующихся неустойчивостью процессов, высоких концентраций примесей в воздухе не наблюдается.

Летом максимальную повторяемость (29 %) имеют процессы первого типа (табл. 37), который является самым благоприятным для режима загрязнения. В это время в атмосфере (рис. 13, а) над востоком Европейской территории России и Уралом располагается высотный гребень с областью повышенного давления. Наибольший уровень концентраций примесей в приземном слое атмосферы отмечается в стационарных антициклонах и в малоподвижных гребнях, которые являются высокими и теплыми барическими образованиями. Анализ показал, что основная часть стационарных антициклонических образований, определяющих высокий уровень загрязнения воздуха, связан с отрогом сибирского максимума.

Таблица 37

Повторяемость типов синоптических процессов (%)

Таким образом, можно говорить об установлении синоптического макропроцесса, определяющего интенсивное скопление примесей в нижнем слое атмосферы. Это позволяет оценивать опасность ситуации с заблаговременностью в несколько дней.

Наибольшее скопление примесей имеет место в антициклонах, которым соответствует область тепла в тропосфере. Холодные антициклоны менее опасны в связи с их быстрым перемещением. Наряду с этим уровень загрязнения воздуха в антициклоне определяется приземной температурой воздуха.

Если ситуация малоподвижного антициклона задана, то загрязнение воздуха должно быть тем больше, чем выше температура. С этим связано то обстоятельство, что содержание примесей в воздухе наиболее значительно в теплых частях антициклона, обычно на его северной и западной перифериях.

Самую минимальную повторяемость в исследуемом районе имеют синоптические процессы второго типа (от 5 до 15,1 %). Высотное поле над исследуемым районом характеризуется высотной ложбиной или областью пониженного давления (рис. 13, б). В соответствии с полем Н-500 у поверхности земли с запада на северо-восток происходит смещение циклонических образований. При циклонической ситуации воздух сравнительно чист, несмотря на то, что циркуляция воздуха в атмосфере вокруг центра направлена против часовой стрелки внутрь циклона по барическому градиенту и растекания его на окружающие районы не происходит. Это связано, очевидно, с осадками, усилением ветра и турбулентности.

а

б

Рис. 12. Поле Н500 3-го(а) и 4-го(б) типа синоптических процессов

а

б

Рис. 13. Поле Н500 1-го(а) и 2-го(б) типа синоптических процессов

● Процессы третьего и пятого типов имеют почти одинаковую повторяемость (15,1–27 %). ПВФЗ располагается в большинстве случаев над Западным Казахстаном. В третьем типе она направлена с северо-запада на юго-восток (рис. 13, а). Пятый тип синоптических процессов над исследуемым районом характеризуется зональным состоянием циркуляции. Последнее почти однозначно определяет районы возникновения и направления перемещения циклонов и антициклонов над рассматриваемой территорией. Данный тип отличается наибольшей скоростью движения синоптических объектов. Во все сезоны, кроме осени, в большинстве случаев погоду в исследуемом районе формируют смещающиеся в восточном направлении антициклоны и гребни повышенного давления. Однако, из-за значительной скорости смещения, они не определяют высокого уровня загрязнения воздуха.

Для исследуемой территории наиболее опасными являются синоптические процессы первого типа. Они способствуют созданию повышенного уровня концентрации примесей в воздухе. При осуществлении этого типа возникают синоптические условия, определяющие формирование высоких уровней загрязнения, которые представляют повышенную опасность для здоровья людей и окружающей среды. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о больших возможностях использования синоптического анализа для прогнозирования загрязнения атмосферы на срок до 5 дней.