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.,

3.1.5. Общая структура и основные входные данные для реализации модели переноса в атмосфере

Для реализации рассмотренных в работе методов и алгоритмов решения задачи пограничного и приземного слоя и переноса примесей создан комплекс программ, построенных на модульном принципе, что позволило упростить построение основных программ расчета, комплектуя их из отдельных программ-модулей. Программы написаны на алгоритмическом языке ФОРТРАН и реализованы на ЭВМ PC/AT.

Рассматриваемый комплекс программ включает в себя программы модули, реализующие следующие основные методы и алгоритмы:

– алгоритм решения системы уравнений гидротермодинамики в криволинейной системе координат;

– алгоритм решения уравнений для квазиоднородного приземного слоя;

– алгоритм расчета температуры и влажности на поверхности подстилающей поверхности;

– алгоритм решения уравнения турбулентного переноса примесей в атмосфере региона;

– алгоритм расчета вертикальных и горизонтальных коэффициентов турбулентного обмена;

– блок задания и идентификации входной информации;

– блок организации выдачи выходной информации в виде изолиний и таблиц, в этом блоке используется сервисные программы математического обеспечения графопостроителей и системы визуализации.

На основе комплекса моделей решен следующий класс практических и исследовательских задач по изучению локальной циркуляции в ограниченной области:

– исследование влияния антропогенных изменений свойств (термических, динамических, влажности и др.) подстилающей поверхности на динамику пограничного слоя атмосферы КНГМ;

– изучение закономерностей распространения загрязняющих примесей совместно с развитием гидротермодинамических процессов при различных погодных условиях (инверсии, штиле, внешнем потоке и др.) и с учетом изменений характеристик подстилающей поверхности региона;

– оценка и контроль загрязнения атмосферы и промышленных регионов;

– численное моделирование гидрометеорологического режима региона.

Комплекс программ построен таким образом, чтобы подключение определенного блока, необходимого при решении конкретной задачи, можно было осуществить через задание входных параметров модели.

Основные входные параметры, необходимые для моделирования микро климата локальной области:

– географические координаты и размеры рассматриваемой области;

– параметры дискретной области;

– время суток;

– зенитный угол и склонение Солнца;

– характеристики подстилающей поверхности (рельеф, параметры шероховатости, альбедо, теплофизические свойства почвы);

– значение фоновых полей метеоэлементов: компонент вектора скорости, температуры и влажности;

– распределение и мощности искусственных источников тепла, влаги и примесей.

Все величины, задаваемые во входной информации, являются функциями пространственных координат. Фоновые значения метеополей и примесей могут быть получены либо по данным наблюдений в атмосфере, либо из крупномасштабной модели динамики атмосферы. Шаги по времени и пространству задаются из конкретных требований поставленной задачи и возможностей используемой ЭВМ PC/AT.

В результате работы комплекса программ может быть получена следующая выходная информация:

– значения пространственных полей метеоэлементов и примесей в любой момент времени;

– поля интегральных концентраций примесей.

Выходная информация выдается в следующих формах:

– численные значения полей метеорологических элементов и концентрации примесей во всей области, ее частях или сечениях;

– изолинии полей метеоэлементов и концентраций примесей в различных сечениях;

– векторные поля скорости для различных сечений области.