Введение к работе
Математические модели атмосферной циркуляции нашли широкое при-енение при решении целого ряда важнейших теоретических и практиче-ких задач, что обуславливает возрастающий интерес к проблеме их со-ершенствования и повышения адекватности описания процессов в атмо-фере
Особый интерес при моделировании метеорологических полей пред-гавляют модели процессов а и /3-мезомасштабов, поэтому совершенство-ание подобных моделей является актуальной и практически значимой ідачей. Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в области мо-елирования мезомасштабных процессов в атмосфере, следует отметить аличие целого ряда факторов, степень учета которых не соответствует их иачимости в формировании метеорологических полей. В связи с усилением антропогенной нагрузки на окружающую природ-ую среду одной из особенностей мезомасштабного моделирования явля-гся необходимость учета влияния промышленной инфраструктуры на идрометеорологический режим атмосферы в областях с характерными азмерами, соответствующими а и /?-мезомасштабам. Из всего многооб-азия вносимых промышленными предприятиями факторов, сказываю-щхся на формировании метеорологических полей, к числу существенных ожно отнести выбросы аэрозолей в атмосферу. Как показал предвари-гльный анализ важной составной частью механизма влияния антропо-гнного аэрозоля на циркуляционные процессы является неадиабатиче-кий приток тепла, вызванный поглощением аэрозолями солнечной ра-иации. Решение задачи оценки и учета этого фактора основывается на рогнозе эволюции аэрозольных образований и предполагает использова-ие параметров, координат и количества источников аэрозоля при чис-енной реализации уравнения распространения примесей. Для промыш-енных районов, где сосредоточены основные потребители метеорологи-еской информации, характерны большое количество и разнообразие ис-очников аэрозолей, что исключает прямые измерения параметров выбро-ов. В связи с этим возникает задача идентификации антропогенных ис-очников при отсутствии априорной информации об их параметрах, коор-инатах и количестве по измеренным значениям концентрации аэрозоля. Актуальность проблемы определяется:
зысокой степенью влияния антропогенного аэрозоля на гидрометеороло-ический режим регионов с высокой концентрацией промышленных редприятий;
тотребностью в определении параметров и координат источников аэрозо-я для учета антропогенных факторов при разработке и совершенствова-ии мезомасштабных моделей атмосферы;
-слабой изученностью процессов формирования полей аэрозольных обра зований в случае различных по типу источников;
-необходимостью теоретического обоснования и определения условий су ществования и единственности решения задачи идентификации источни ков аэрозоля.
Целью работы является разработка методики идентификации источни ков аэрозоля (определения их местоположения, типа, количества и интен сивности) в задачах моделирования атмосферной циркуляции а и /j мезомасштабов.
Метод исследования основан на численном решении: системы много мерных нестационарных неоднородных уравнений основной и сопряжен ной моделей с начальными и граничными условиями; систем нелинейны: алгебраических уравнений.
Научная новизна определяются тем, что: -разработана сопряженная модель распространения аэрозолей в атмосфер в которой учтены все основные процессы, ответственные за формировани полей аэрозоля: седиментация; влажное вымывание; трансформация і самоиндуцированный подъём;
-по результатам качественного анализа основной и сопряженной моделеі исследованы основные закономерности эволюции полей аэрозоля для слу чаев непрерывных и импульсных источников;
-разработана методика, позволяющая определять количество, тип, интен сивность и размещение источников при отсутствии априорной информа ции для корректного учета влияния антропогенного аэрозоля на термоди намический режим атмосферы а и Дмезомасштаба.
Практическая значимость работы заключается в том, что результаті исследований могут быть использованы:
-для совершенствования методов прогноза метеорологических полей в об ластях с интенсивным выбросом антропогенного аэрозоля; -при разработке моделей пространственно-временной изменчивости аэро зольных образований;
-для поиска источников антропогенного аэрозоля и определения парамет ров выбросов при осуществлении экологического контроля.
Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной рабо ты докладывались и получили одобрение на научно-технической конфе ренции "Проблемы военной геофизики и контроля состояния природноі среды" (Санкт-Петербург, 1993); семинарах кафедры "Технологий и тех нических средств геофизического обеспечения" Военной инженерно космической академии им. А.Ф. Можайского и кафедрі "Метеорологических прогнозов" Российского государственного гидроме теорологического института.
Основные результаты диссертационной работы изложены в трех статьях. На защиту выносится:
сопряженная модель распространения аэрозолей в атмосфере;
методика идентификации типа, количества, интенсивности и координат
[сточников антропогенного аэрозоля;
результаты качественного анализа основной и сопряженной моделей рас-
іространения аэрозолей;
процедура объективного анализа результатов измерения концентрации
эрозолей на сети экологического мониторинга.
Структура и объём работы. Общий объём диссертации составляет 121 траницу текста, 6 таблиц, 32 рисунка. Диссертация состоит из введения, [етырех разделов, заключения и списка литературы, содержащего 124 на-іменования.
