Моделирование дальнего переноса загрязнений

Для того чтобы количественно оценить влияние процессов дальнего переноса загрязняющих веществ на их содержание в нижних слоях атмосферы, необходимо разработать физико-математические модели, устанавливающие зависимость между наблюдаемыми концентрациями загрязнения, его эмиссиями и метеорологическими условиями. Хотя подобные модели находятся в настоящее время лишь на ранней стадии развития, они входят как совершенно необходимая часть в значительное число выполняемых программ. Использование таких моделей является важным инструментом для понимания вопросов дальнего переноса загрязняющих веществ.

С точки зрения практического использования следует различать модели, позволяющие проводить расчет концентрации и выпадений загрязняющих веществ с временным разрешением не более одного дня, и модели, в которых выполняются оценки только средних величин за более продолжительный период времени. Во всех имеющихся моделях дальний перенос загрязнения представляется с ограниченным пространственным разрешением; каждая из точек координатной сетки обычно представляет участок территории размером 100×100 км. Внутри этого элемента площади концентрация загрязняющих веществ, объем их эмиссии, метеорологические величины, скорость химической трансформации и осаждения представляются осредненными величинами. До сих пор при расчетах, в которых применяется суточное временное разрешение, определение поля концентрации загрязняющих веществ основывается на использовании реальных метеорологических данных и требует значительного объема информации для представления процесса реального переноса загрязнения. Для моделирования адвекции загрязняющих веществ могут быть использованы модели Эйлера или Лагранжа. В модели Эйлера концентрация загрязнения воздуха определяется в виде функции времени в фиксированных точках с использованием данных обмена загрязняющих веществ в атмосфере между элементами координатной сетки. Для того чтобы избежать систематических ошибок при численных расчетах, могут быть использованы более детальные методы моделирования адвекции.

В приближении модели Лагранжа перенос загрязнения представляется в виде траекторий, слагающихся из отдельных составных элементов. Такой подход приводит к представлению поля концентраций загрязнения в виде сложной нерегулярной структуры между точками координатной сетки. Это поле концентрации загрязняющих веществ обычно за счет интерполяции может быть изменено за 6—12 ч. При применении модели Лагранжа траектории переноса могут быть использованы для расчета вклада источников, расположенных в данной области, в уровень концентрации загрязнения в любой данной точке этой области без использования расчетов поля концентраций для всей области.

В модели Монте-Карло мощность источника представляется в виде суммы одинаковых составляющих, эмиттируемых источником за 1 ч. За период движении вдоль траектории переноса эти составляющие подвергаются случайным образом рассеиванию из атмосферы, химическим превращениям. Указанные процессы представляются статистическими вероятностными функциями.

Если протекающие в атмосфере химические реакции с участием загрязняющего вещества можно (с известным приближением) описать математически в виде уравнения первого порядка относительно концентрации этого соединения (как в случае расходования двуокиси серы), его источники могут считаться независимыми. В случаях если скорость химических превращений зависит от концентрации, влажности, уровня солнечной радиации (как, например, для окислов азота, озона, нитратов и других фотохимических окислителей), трудности использования моделей существенно возрастают.

Помимо указанных выше «вероятностных» моделей существуют и другие модели, позволяющие рассчитывать значения: среднегодовых концентраций загрязняющих веществ с использованием значений осредненного поля ветра или статистики траекторий, не прибегая к громоздким вычислениям с использованием малых (6—12 ч) периодов осреднения. Расчеты, выполненные с помощью таких моделей для районов Центральной Европы дают близкие результаты с данными использования «вероятностных» моделей. Для более удаленных территорий, в атмосфере которых высокая концентрация загрязняющих соединений и значительное их осаждение могут наблюдаться только при исключительных погодных условиях, возможности использования таких моделей чрезвычайно ограничены.

Важной областью применения описанных выше моделей является дальний перенос загрязнения, в частности двуокиси серы. Однако сложность вопросов физического распространения, химических превращений, процессов осаждения определяют некоторые ограничения использования моделей для расчетов.
TEXT.RU - 100.00%

Понравился пост? Оценить легко!
0 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 50 оценок, среднее: 0,00 из 5 (0 голосов, среднее: 0,00 из 5)
Оставлять голоса могут только зарегистрированные пользователи.
Загрузка...
Вы можете следить за комментариями с помощью RSS 2.0-ленты. Вы можете оставить комментарий или трекбэк с вашего сайта.

Оставить комментарий

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

?