Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Амаро Аргуэс, Моисес Лусиано

Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба
<
Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Амаро Аргуэс, Моисес Лусиано. Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба : Дис. ... канд. географические науки : 11.00.09.- Москва 2007

Содержание к диссертации

Введение

1. Природные условия и климатические особенности острова куба 8

1.1. Физико-географические и климатические особенности района исследования 8

1.2. Типизация синоптических ситуаций в исследуемом регионе. 13

1.3. Методы изучения структуры пограничного слоя атмосферы 22

1.3.1. Краткое описание истории развития аэрологической службы Кубы 22

1.3.2. Методика исследования и характеристика использованного материала 25

1.3.3. Погрешности измерения характеристик температурных инверсий пограничного слоя... атмосферы при радиозондировании 29

2. Основные характеристики температурного режима нижнего трехкилометрового слоя атмосферы 38

2.1. Особенности профилей температуры и ее вертикальных градиентов при различных синоптических ситуациях...41

2.2. Временная изменчивость характеристик температурных профилей 50

2.3. Исследование инверсий температуры 74

3. Профили ветра и их особенности в нижнем 3-килшетровш сшое атмосферы над островом куба 93

3.1. Основные характеристики ветрового режима в пограничном слое 94

3.2. Временная изменчивость характеристик профилей ветра 104

3.3. Мезомасштабные особенности профиля ветра .129

3.3.1. Бризы 134

3.3.2. Мезоструи 139

4. Некоторые характеристики пограничного сдоя атмосферы в районе иссщований 154

4.1. Исследование стратификации пограничного слоя 157

4.2. Безразмерные профили температуры и ветра 161

4.3. Использование средних профилей температуры,ветра и параметра устойчивости в задачах расчета условий рассеяния примесей АЭС Сьенфуэгос 171

Заключение 180

Литература 186

Приложения .203

Введение к работе

Пограничный слой (планетарный пограничный слой) атмосферы -это расположенный у земной поверхности слой воздуха, строение которого определяется взаимодействием подстилающей поверхности и свободной атмосферы. Высота верхней границы этого слоя меняется в зависимости от метеорологических условий в пределах от нескольких сотен метров до 2-3 км. В пограничном слое происходят процессы, имеющие важное значение в деятельности человека, а именно: суточные и годовые колебания различных метеорологических элементов, формирование конвективных ячеек, местных циркуляции, инверсий температуры, низкотропосферных струйных течений и ряд других явлений.

Структура планетарного пограничного слоя (ППС) атмосферы рассматривается в многочисленных работах, выполненных в Советском Союзе и зарубежом /9,15,16,22,23,38,42,43,72,92,98,153,187 и др./.

*/Вместе с тем параметризация пограничного слоя на основании обобщения экспериментальных данных уделяется недостаточное внимание.

, В первую очередь это относится к районам^малоизученным в метеорологическом отношении, обладающим относительно редкой сетью метеорологических станций, наряду со сложным строением рельефа, специфическими особенностями тропического климата, островным расположением и близостью к огромным водным пространствам. Все перечисленное может быть отнесено к острову Куба, где экспериментальное исследование строения пограничного слоя атмосферы необходимо как при решении прикладных задач, связанных с охраной окружающей середы, так и для проверки теоретических соотношений. В решениях П съезда Коммунистической партии Кубы /54/ указывается на необходимость исследований, направленных на охрану окружающей среды, особенно в районах строительства крупных промышленных и энергетичес-

) ких комплексов,каким является строящаяся в провинции Сьенфуэгос с помощью Советского Союза атомная электростанция (АЭС).

Кроме того, изучение статистической структуры планетарного пограничного слоя важно и для решения других задач, в том числе для уточнения и разработки новых методов прогноза погоды, планирования рациональной плотности сети метеорологических станций, определения статистической неопределенности метеорологической информации и решении ряда других вопросов, уточняющих физические представления о процессах в пограничном слое атмосферы.

Таким образом, направление исследования, представленное в диссертации,приобретает все большую актуальность и имеет большое экономическое значение.

Цель данной работы заключается в исследовании закономерностей распределения метеорологических элементов (температуры и ветра) в пограничном слое на основании обобщения материалов наблюдений. Это позволило рассмотреть строение пограничного слоя атмосферы в различные сезоны и периоды года, в различное время суток и в зависимости от макроциркуляционных условий.

Такая формулировка предмета исследования дает возможность поставить и решить следующие задачи:

  1. Найти объективный подход для учета макроциркуляционных условий, определяющих структуру пограничного слоя, выразившийся в типизации синоптических процессов над Кубой. В основу типизации были положены признаки происхождения воздушной массы и основное направление циркуляционных потоков.

  2. Выявить роль процессов синоптического масштаба в формировании профилей температуры, вертикального градиента температуры, профилей скорости ветра и составляющих вектора ветра, а также параметра устойчивости в пограничном слое.

  3. Определить отличия вертикального распределения параметров температуры и ветра в сезонном и суточном ходе.

  4. Исследовать особенности мезоструктуры профилей температу-

ры и ветра, таких как приземные и приподнятые инверсии, бризовая циркуляция, низкотропосферные струйные течения.

  1. На основе анализа экспериментальных данных рассмотреть особенности стратификации пограничного слоя. Получить универсальные профили температуры и ветра в пограничном слое в зависимости от определяющих параметров.

  2. Оценить принципиальную возможность использования полученных параметров при расчете условий рассеяния выбросов атомных электростанций.

В качестве методики исследования используется физико-статистический подход. По данным температурно-ветрового зондирования атмосферы были рассчитаны средние, средние квадратические отклонения, межуровенные ковариационные и корреляционные функции температуры, скорости ветра и параметра стратификации атмосферы. Все расчеты производились с помощью ЭВМ EC-I022 и ИРИС-50.

Научная новизна расчетных характеристик и полученных на основании их анализа выводов и заключений состоит в том, что все это исследование выполняется для территории Кубы впервые и составляет приоритет автора работы.

Практическая ценность выполненной работы заключается в детальном изучении физических закономерностей, протекающих в пределах пограничного слоя процессов в конкретных географических условиях центральной части о. Куба, с тем, чтобы использовать полученные сведения для совершенствования методики прогноза локальных явлений и для разработки рациональных методов активных воздействий на некоторые процессы пограничного слоя. Полученные в данной работе параметры найдут непосредственное внедрение в метеорологическом обеспечении строительства и эксплуатации первой атомной электростанции в Республике Куба.

Диссертация состоит из 4-х глав. В первой главе основное вни-

- 7 -мание уделяется описанию физико-географического положения, климата и циркуляционных особенностей района исследования. Обосновывается возможность использования статистического аппарата для получения достоверных характеристик профилей температуры и ветра с учетом погрешностей измерения исходных данных.

Во второй главе рассмотрены основные характеристики температурного режима пограничного слоя в зависимости от макрометеороло-гических процессов, сезонов года и времени суток. Особое внимание уделено исследованию приземных и приподнятых инверсий.

Описанию средних профилей ветра и их мезомасштабной структуры (бризов и мезоструй) посвящена третья глава диссертации.

В четвертой главе анализируются некоторые безразмерные параметры планетарного пограничного слоя, приведен пример использования полученных параметров в задаче расчета условий рассеяния примесей АЭС Съенфуэгос.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на отчетных научных конференциях Одесского гидрометеорологического института в 1981-84 г.г., а также на отчетной научной конференции Метеорологического Института АН Республики Куба в 1982 г.

По теме диссертации опубликовано 6 статей. Диссертационная работа выполнена на кафедре активных воздействий и радиометеорологии под руководством канд.геогр.наук, доцента Волошина В.Г., при постоянном внимании и помощи канд.геогр.наук, доцента Ивановой СМ. которым, также как и всему коллективу кафедры, автор выражает свою искреннюю признательность.

Типизация синоптических ситуаций в исследуемом регионе.

Приступая к исследованию аэрологичесной структуры нижнего 3-х км слоя атмосферы, нельзя не остановиться на кратком анализе циркуляционных особенностей тропической зоны, которая,являясь генератором тепловой энергии, обеспечивает теплообмен над землей за счет воздушных течений от экватора к полюсам. Составляющие тропической циркуляции, определяющие условия переноса потоков тепла и влаги, - это экваториальная ложбина, пассаты и антипассаты.

Экваториальная ложбина - зона пониженного давления, располагающаяся у экватора, в которой имеет место конвергенция воздушных потоков и восходящие движения,/123,127,143/. Между тропическим поясом высокого давления и экваториальной ложбиной в нижней части тропосферы наблюдаются постоянные по направлению ветры: ВСВ в северном и ВЮВ в южном полушариях, называемые пассатами. Принято разделять пассаты на подслои: нижние пассаты, пассатную инверсию и верхние пассаты. Слой нижних пассатов имеет высоту около 500 м около субтропических максимумов, поднимаясь к границе экваториальной ложбины до 2500 м. Пассатная инверсия, образующаяся из-за нагревания воздуха при опускании в зоне субтропических антициклонов, имеет переменные мопрости и высоты от нескольких сотен метров до і км. Слой верхних пассатов расположен на высотах около 6 км в районе субтропиков и около 10 км на границе экваториальной ложбины. Эти ветры имеют восточное направление, воздух в них суше и устойчивее, чем в нижних. Подробный анализ особенностей структуры атмо сферы в пассатной зоне Атлантического океана приведен в /73,74,75, 76,124,160 и др./.

Под антипассатами обычно понимают компенсационные течения, служащие для оттока воздуха из низких широт в верхней тропосфере. По имеющимся аэрологическим данным, непрерывных и регулярных антипассатов не существует; воздушные течения на верхних уровнях подвержены сильным сезонным изменениям. Ближе всего к антипассатам ветры южного полушария в холодную половину года.

Тропические возмущения выражены, как правило, слабее,чем возмущения в умеренных и высоких широтах. Исключение составляют тропические циклоны. Циркуляционные объекты синоптического масштаба обычно подразделяют на вихри (замкнутые циркуляционные системы), волновые возмущения (примером могут служить восточные волны Карибского моря) и линейные системы, связанные с циклонической дивергенцией и антициклональной конвергенцией воздушных потоков. Взаимосвязь движений различных масштабов в тропической зоне, базирующаяся на обмене энергией между ними, приводит к развитию (обострению) одних движений и разрушению (ослаблению) других. Процессы формирования полей дивергенции или конвергенции воздушных потоков, вызванные поворотом ветра за счет мелкомасштабного турбулентного трения, в тропиках аналогичны процессам умеренных широт. Верхнетропосферное восточное струйное течение, располагающееся на уровне 200 гПа, способствует возникновению верхнего пограничного слоя. Взаимное влияние циркуляции пограничных слоев нижней и верхней тропосферы приводит к медленной эволюции процессов синоптического масштаба. Этот важный для тропической зоны процесс был впервые исследован в ходе АТЭП /123,168/. Крупномасштабные движения способствуют увеличению завихренности, к углублению циклонических возмущений, а также появлению неустойчивости и развитию конвекции. Радиационное выхолаживание и турбулентный поток энергии, направлен ный от океана в атмосферу,также увеличивают конвективную неустойчивость атмосферы, воздают условия для возникновения и развития проникающей конвекции. Конвекция в свою очередь играет роль переносчика энергии из нижних слоев в верхние, компенсируя крупномасштабные движения. Над водной поверхностью неустойчивость растет, атмосферные возмущения резко углубляются, увеличивается пограничный слой атмосферы, сильная конвекция обуславливает распространение турбулентных вихрей и связанных с ними облаков в верхние слои тропосферы. Влияние влажной проникающей конвекции сказывается на формировании теплого ядра циклона, перестройке его структуры, зачастую к образонию тропических ураганов.

Тропическая зона в большей степени,чем другие районы земного шара,разнообразна,и общие закономерности развития конвекции должны уточняться для каждого региона, с учетом широты, свойств подстилающей поверхности, близости океана геоморфологии и других особенностей изучаемой территории.

Физико-географическое положение о. Куба и циркуляционные процессы, формирующие климат и погодные условия над ним, определяют особенности этого района тропической зоны. Исследование этих особенностей и, в частности, особенностей температурного и ветрового режима пограничного слоя атмосферы невозможно без создания классификации, выделяющей те или иные типовые циркуляционные процессы, тем более что универсальной классификации синоптических ситуаций для о. Куба в целом и для отдельных его районов по литературным данным неизвестно. В 1953 году была опубликована классификация синоптических ситуаций, относящаяся к дождливому сезону для восточной части центральных областей о. Куба /170/.

Временная изменчивость характеристик температурных профилей

Сведений о сезонном распределении температуры в пограничном слое в различных регионах тропической зоны очень мало /113,137/, для Кубы они также отсутствуют, поэтому далее будет рассматриваться распределение температуры в Ш1С с высотой в основные сезоны. Как в "сухом", так и в "дождливом" сезонах хорошо выявлен суточный температурный ход в слое земля-0,25 км /10/ с инверсионным распределением либо с малыми вертикальными градиентами в ночные сроки и сверхадиабатическими градиентами в дневные сроки (рис. 2.5). Периоду с малым количеством осадков соответствуют более низкие температуры для всех сроков наблюдений. Сезонные изменения температуры для исследуемого района согласуются с результатами, полученными в работах /132,184/ для тропических районов, соответствующих 80 з.д. Средние квадратические отклонения температуры в "сухой" период (ХІ-ІУ) больше в 1,5 раза в слое до 1,0 км, чем в период дождей (У-Х) (табл. 2.4), что объясняется вторжением на территорию Кубы холодных фронтов и циклогенезом, которые характеризуются значительными изменениями температуры ото дня ко дню, определяемыми адвективными процессами. Напротив, в сезоне с мая по октябрь разности температуры весьма заметно уменьшаются /71,132/.

Амплитуда суточного хода температуры воздуха (TCj3 - ) и ее изменение с высотой приведены в табл. 2.5. где /Г - суточная амплитуда температуры на высоте z , м; лТо - суточная амплитуда температуры у земли; P - коэффициент, зависящий от времени года. Эта формула была пересчитана для Сьенфуэгоса и найдены значения р для "сухого" и "дождливого" сезонов, составившие 256,9 и 231,9, соответственно. Профили амплитуды представлены на рис. 2.6. Расхождения между расчетными и фактическими данными оценены при помощи критериев согласия X и (Стьгодента). Согласование фактического распределения с расчетной кривой удовлетворительное (на 95$ уровне значимости).

Экспоненциальная зависимость изменения амплитуды от высоты является классической, своеобразие Сьенфуэгоса выявляется в близких к нулевым значениям амплитудах для высот более 1,5 км. Это свидетельствует о небольших непериодических адвективных колебаниях температуры. Профиль амплитуды температуры позволяет определить высоту теплового пограничного слоя. Как известно, динамическое и тепловое влияние подстилающей поверхности проявляется в атмосфере до различных высот и потому можно говорить о динамическом и тепловом пограничном слоях атмосферы.

Тепловой пограничный слой формируется под влиянием лучистого и турбулентного теплообмена, толщина его может быть определена по распределению температуры с высотой. Для определения толщины теплового пограничного слоя может быть использован критерий, приведенный в /15,60,91,92/, где толщина пограничного слоя определяется как уровень, на котором суточная амплитуда температуры воздуха, по сравнению с амплитудой у земли, уменьшается в п раз, где п -достаточно большое число (У- Z 10). Под высотой теплового пограничного слоя также понимают уровень, выше которого амплитуда температуры воздуха равна нулю или остается постоянной /15/, либо уровень, начиная с которого, устанавливается постоянный по высоте градиент, характерный для свободной атмосферы.

По нашим данным, в "сухой" сезон средняя суточная амплитуда температуры у поверхности земли уменьшается более чем в 10 раз на высоте 1,2 км, выше этого уровня суточный ход амплитуды не выявлен. В "дождливый" сезон, начиная с уровня 1,0 км, суточная амплитуда температуры уменьшается более чем в 10 раз по сравнению с приземным значением,выше 1,3 км температура не зависит от срока наблюдений. Таким образом, средняя высота теплового пограничного слоя выше в "сухой" сезон по сравнению с "дождливым" сезоном примерно на 200м. Этот вывод подтверждается при анализе средних профилей вертикального градиента температуры в различные сроки наблюдений и средних квадратических отклонений вертикальных градиентов температуры.

По температурным условиям каждый сезон можно разделить еще на два периода: сезон с малым количеством осадков на периоды ноябрь-январь и февраль-апрель, и сезон с большим количеством осадков на периоды май-июль и август-октябрь. В табл. 2.6 приведены средние значения температуры по высотам и ее средние квадратические отклонения в эти периоды. Очевидно, что в период февраль-апрель средние температуры для всех высот меньше, чем в г ноябре-январе, причем различия убывают с высотой. Эта закономерность может быть объяснена изменением влагосодержания, которое в ноябре-январе выше, чем в феврале-апреле. Средние значения относительной влажности в ноябре-январе составляют 79%, в феврале-апреле 70% /162/. В сезон дождей самые высокие температуры для различных сроков по высотам получены в период с августа по октябрь.

Временная изменчивость характеристик профилей ветра

Одной из особенностей воздушных течений в пограничном слое является суточный ход скорости ветра. Как известно, первое объяснение суточного хода скорости ветра было дано независимо друг от друга Эспи, Кеппеном и Воейковым /99,100/. Согласно теории Кеппена суточный ход скорости ветра обусловлен обменом нижних, замедленных в своем движении масс воздуха,с верхними,более подвижными. Этот обмен сильнее всего происходит сразу же после полудня, когда вертикальная конвекция и сопровождающая ее турбулентность достигают наибольшей интенсивности. Поэтому около полудня у поверхности земли отмечается максимум, а в вышележащем слое воздуха минимум скорости ветра. Эта теория не объясняет различия вертикальной протяженности слоев с обратными суточными ходами. Существует другая точка зрения, считающая, что основной причиной большой мощности верхнего слоя, где скорости днем ослабевают, является усиление ветра в дневное время у поверхности земли, обуславливающее рост диссипации энергии в приземном слое и уменьшение ее количества до значительных высот /129/.

В настоящей работе будут рассмотрены некоторые особенности суточного хода скорости ветра по четырем срокам наблюдений: 01, 07, 13 и 19 час. У поверхности земли максимальные скорости ветра наблюдаются в дневное время (13 час), а минимальные значения в ночной срок (01 час). Выше 0,25 км обнаруживается обратный суточный ход скорости ветра, максимальные значения скорости ветра наблюдаются ночью и минимальные днем, как и для территории СССР /93,129/. Значительная суточная изменчивость скорости ветра связана с суточными изменениями термического режима и вертикального турбулентного обмена.

В "сухой" сезон амплитуда суточного хода скорости ветра не превышает 2,5 м/с для всех анализируемых уровней. Суточный ход скорости ветра хорошо выражен до уровня 1,0 км. Выше 1,0 км в этом сезоне скорости ветра мало изменяются между сроками наблюдений разности между максимумом и минимумом меньше 1,0 м/с. Как видно из рис. 3.3а, разности значений скорости ветра между сроками наблюдений 01,07 и 19 час. у поверхности земли и на уровнях до 1,0 км невелики. Характеризуя суточный ход скорости ветра в этом сезоне ,можно сказать, что он сходен по качественным признакам с суточным ходом скорости ветра осенью и зимой над юго-западными районами СССР /129/.

В "дождливый" сезон, в соответствии с теоретическими представлениями, суточный ход скорости ветра у поверхности земли выражен хорошо, максимум наблюдается в 13 час., минимум в 01 час. В этом сезоне на уровне 0,25 км обратный суточный ход выражен не так четко, как в "сухом" сезоне (рис. 3.36).

В "дождливый" сезон уровень 0,25 км является разделом между слоем атмосферы, имеющим суточный ход скорости ветра,как у поверхности землищи слоями, имеющими суточный ход,обратный приземному. Выше 0,25 км хорошо выражен обратный суточный ход скорости ветра с максимумом в 19 час. и минимумом в 13 час. Амплитуда суточного хода в этом сезоне также, как и в "сухом" сезоне, не превышает 2,5 м/с. С высотой суточная амплитуда скорости ветра уменьшается и выше 1,0 км не превышает 1,0 м/с.в течение суток. В "дождливом" сезоне хорошо выражены разности между скоростью ветра в ночные и утренние сроки. Рассмотрим некоторые особенности распределения средней скорости ветра. Скорость ветра относится к числу наиболее изменчивых метеорологических элементов, потому ее изменение с высотой может служить лишь обобщенной характеристикой сезона. Причиной суточных колебаний скорости ветра являются периодические изменения интенсивности вертикального турбулентного перемешивания. Нормальным является рост скорости ветра с высотой в пограничном слое. На двух уровнях скорость строго фиксирована: на высоте 2=0 она постоянно равна нулю из-за прилипания, на верхней границе пограничного слоя =п она становится равной скорости геострофического ветра /93/.

В исследуемом районе в "сухой" сезон рост скорости ветра с высотой не монотонен (рис. 3.4а). В сроки наблюдения 01,07 и 19 час. обнаруживается максимум средней скорости ветра на уровне 0,5 км. От поверхности земли до уровня 0,25 км средние вертикальные градиенты средней скорости ветра принимают значения 1,1 2,3 м/с на 100 м. Выше 0,5 км выявлено уменьшение средней скорости ветра до уровня 1,75 км, затем скорость ветра мало меняется с высотой. Наибольшие средние скорости ветра в пограничном слое достигают 8,8 4-9,6 м/с, разности средних скоростей ветра между сроками наблюдений на всех высотах 0,9 м/с.

Профили средней скорости ветра в 13 час. до высоты 1,5 км отличаются от профилей в другие сроки наблюдений. Вертикальные градиенты средней скорости ветра от поверхности земли до 0,25 км 3 1,1 м/с на 100 м; выше этого уровня средняя скорость ветра уменьшается до 1,5 км, затем мало меняется с высотой. В "сухом" сезоне выше 1,25 км разности средних скоростей ветра между сроками наблюдений не превышают 1,0 м/с. Максимальная скорость ветра в 13 час. наблюдается на высоте 0,25 км (6,3 м/с).

Использование средних профилей температуры,ветра и параметра устойчивости в задачах расчета условий рассеяния примесей АЭС Сьенфуэгос

Изучение закономерностей распространения примесей, поступающих в атмосферу из источников различного типа, является одной из важных прикладных задач физики пограничного слоя. К настоящему времени разработана фундаментальная теория рассеяния примесей и прикладные методы расчетов /14,17,18,34,35/. Методические рекомендации /4,5,34,177/ позволяют рассчитать рассеяние химически пассивной невесомой оседающей примеси от точечного источника при различных метеорологических условиях. В основу методики расчета /34/ положена формула где fyfeiy) - концентрация примеси на уровне земли в точке ( , % ). Начало координат расположено в точке проекции источника на поверхность земли, ось х направлена вдоль среднего направления ветра, ось у - нормально к среднему ветра. Величина Я(х) определяется на основе решений полуэмпирического уравнения диффузии оседающей или невесомой примеси из линейного источника бесконечной длины, направленного вдоль оси для стационарного случая. Величина 6 (х) - это рассеяние в поперечном ветру направлении.

Расчетные формулы для легкой (газообразной) примеси от точечного источника, определяющие основные параметры поля концентрации, следующие где Я. - максимальная концентрация примеси; Х0 - расстояние вдоль оси х до максимальной концентрации; У - скорость ветра, средняя в слое от 0 до Н ; Q. - скорость выброса примеси (в расчетах принималась равнойI); Н - высота источника (в нашем случае равна 100 м); & - основной параметр вертикального рассеяния, равный -гттг , где К - среднее в слое от 0 до И значение коэффициента вертикальной турбулентной диффузии; Л-и &Ч9 J?z - безразмерные коэффициенты, зависящие от устойчивости атмосферы и высоты источника выброса (все коэффициенты прота-булированы /34/, при расчетах бьши использованы их табличные величины). Для определения осевых концентраций на расстояниях я-фхо по направлению среднего движения использована интерполяционная функция S, из работ /17;18/, где $, - безразмерная функция от х , определяемая интерполя- ционными формулами В табл. 4.4 представлены среднегодовые концентрации, осред-ненные для каждого направления ветра с учетом распределения скорости ветра и коэффициентов обмена В nj% для ночного и дневного сроков наблюдений и среднегодовые значения параметра уС4г.ЭОо Расчет параметров приземной конценрации проводился при условии невесомой примеси для точечного источника при различных состояниях атмосферной стратификации и градаций скоростей ветра по формулам, приведенным выше. Максимальные концентрации ъ0 в ночной срок выявляются при ветрах северо-восточного и северо-западного направлений, при восточном ветре отмечается самое большое расстояние от точки выброса до максимальной концентрации примеси. Днем о не зависит от направления переноса, максимальные значения концентрации выявляются при западных и северо-западных ветрах. —7

Осевые концентрации % Ю на расстояниях от 0,25 до 10,0 км были также рассчитаны с учетом стратификации пограничного слоя атмосферы для дневного и ночного сроков наблюдений. Значения нанесены на план местности района АЭС Сьенфуэгос до 3 км в масштабе 1:50 000 (рис. 4.7 и 4.8) и до 10 км в масштабе 1:150 000 (рис. 4.9 и 4.10). При построении полей приземной концентрации значения fx наносились в обратном ветру направлении. Построенные поля приземных концентраций показывают распределение средних за год концентраций при заданных параметрах выброса АЭС и средних метеорологических условиях, соответствующих району строительства. Проведенный анализ показал, что распределение среднегодовой концентрации % в случае действия единичного источника с GL = I кюри/с в 01 час. обратно повторяемости направления ветра в данном районе; наибольшие концентрации в пределах санитарно-защитной зоны и вне ее отмечаются к юго-востоку и юго-западу от места расположения АЭС и приходятся на поверхность Карибского моря. Иная картина обнаруживается в дневной срок. В пределах санитарно-защитной зоны 7 отмечено два очага повышенной концентрации равной 35-50 10 кюри/м За пределами санитарно-защитной зоны наибольшие значения среднегодовых концентраций обнаруживаются к юго-востоку от АЭС над побережьем и поверхностью Карибского моря. Такая структура полей приземных концентраций объясняется особенностями рельефа и мезоциркуля-ции в районе расположения атомной электростанции. Проделанные расчеты нуждаются в дальнейшем уточнении, так как использованная стандартная методика не учитывает искажения профиля ветра, вызванное наличием незоструй и локальными ветрами. При расчетах,из-за отсутствия данных об осадках,не был учтен эффект вымывания примеси. Кроме того, как указывалось выше, расчеты проведены были для единичного источника выброса и единичного количества и скорости выброса.

Похожие диссертации на Аэрологические исследования пограничного слоя атмосферы над островом Куба