Исследование влияния интегральных характеристик атмосферы на вымывание аэрозольных примесей из конвективных облаков

22.06.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb

Кратковременные ливни

Внутримассовая

23.06.2011

Первая половина дня - Cu hum, Cu med, Ac, натекающие Ci, Cs. После 15.00 - Ci, Cs перешли в As. Уплотнились, Солнце скрылось. К вечеру частично прояснилось, на небе Sc.

-

Приближение окклюдирующего циклона (близко проходил его центр).

24.06.2011

As, ниже ярусом - Cu hum, Cu med, Cu cong.

-

Внутримассовая

25.06.2011

Первая половина дня - Ci, Cc, конвективные вплоть до Cb. Вторая половина дня - Cb.

Ливни

Высотный холодный фронт

27.06.2011

Первая половина дня - Ns, далее постепенно перешли в Cu - Cb.

-

Фронт окклюзии

28.06.2011

Первая половина дня - плотные слоистообразные, после полудня перешли в конвективные вплоть до Cb, к вечеру прояснение.

-

Фронт окклюзии

30.06.2011

Cu hum

-

Антициклон.

Жаркая погода.

01.07.2011

Cu hum - Cu med

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

03.07.2011

Cu hum

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

07.07.2011

До полудня - Ns, дождь. С 12.00 до 15.00 Ac, небо мутное. С 15.00 до позднего вечера - Cu, Cb.

Утром - обложной дождь, во второй половине дня - кратковременные ливни, гроза.

За вторичным теплым фронтом шел холодный, догнал, в результате образовался фронт окклюзии.

Жаркая погода.

08.07.2011

Cu - Cb.

Ливни, грозы

Внутримассовая (возможно, высотные холодные фронты?)

Жаркая погода.

Гроза убила в центре Санкт-Петербурга двух человек.

09.07.2011

Cu, вплоть до Cu cong. Днем - Ci, вечером - Ci, Sc.

-

Внутримассовая

10.07.2011

Cu - Cb.

Над местом наблюдения - ничего.

Внутримассовая

11.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Последовательность холодных фронтов, идущих с запада - юго-запада.

12.07.2011

Cu - Cb.

Гроза, ливень, над Янино (Всеволожский район) - смерч.

Цепочка из холодных фронтов, идущих с запада - юго-запада. Впереди высотный, следом основной.

Повалено много деревьев по всей территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области. В частности, одно дерево упало вблизи ГГО, со стороны Политехнической ул.

13.07.2011

Cu - Cb.

Кратковременные дожди.

Холодный фронт

14.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Внутримассовая

17.07.2011

Затопленные Cb, Sc, Ac

Ливни

Фронт окклюзии

18.07.2011

Cu

-

Внутримассовая

19.07.2011

До 18.00 ясно, далее - надвижение Cb с запада, с широкими наковальнями, с большим количеством слоистообразных облаков, диссипирующих.

Дождь за полночь

Днем - внутримассовая, вечером - приближение высотного холодного фронта.

Жаркая погода.

20.07.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, Ac, верхний ярус, небо в дымке

-

Зона между высотным холодным (ушел на восток) и малоподвижным (стоит на западе) фронтами.

Жаркая погода.

21.07.2011

Cu hum, Cu med, Cu cong, прояснение к вечеру

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

22.07.2011

Cu, Cb, верхний ярус.

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

23.07.2011

Ac, в том числе с полосами падения.

Вечером - диссипирующие Cb с юго-востока.

Вечером ливень.

Днем - внутримассовая, вечером - медленное приближение холодного фронта.

Днем - жаркая погода, вечером - похолодание.

26.07.2011

Cu, Cb, верхний ярус.

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

27.07.2011

Cu, Cb, небо в дымке

Слабый дождь, гроза (в районе ГГО) около 16.00

Внутримассовая.

Возможно, задевали края высотных холодных фронтов.

Жаркая погода.

28.07.2011

Cu, Cb

Вечером ливни, грозы.

Внутримассовая (?)

Жаркая погода.

29.07.2011

Верхний и средний ярус, вечером - Cb с юга

Вечером ливни

Вечером - холодный фронт.

Застал ливень из Cb при продвижении с севера на юг в сторону Луги.

30.07.2011

Ac, Cu - Cb.

-

Фронт окклюзии с севера на юг.

31.07.2011

ПРОВЕРИТЬ

ПРОВЕРИТЬ

Внутримассовая

01.08.2011

ПРОВЕРИТЬ

-

Антициклон, восточная периферия.

02.08.2011

Ранним утром (5.30) Cb над Мшинской (с большими промежутками ясного неба). Утром - Sc и верхний ярус, днем Cu.

Ранним утром (5.30) ливни над Мшинской.

Антициклон, восточная периферия.

03.08.2011

Cu hum - Cu med, вечером Ci.

-

Два близлежащих антициклона.

04.08.2011

Cu hum - Cu cong, незначительно - верхний ярус.

-

Внутримассовая

Жаркая погода.

05.08.2011

Cu - Cb, верхний ярус.

Грозы в окрестностях города, в районе ГГО - нет.

Медленно движущийся холодный фронт с севера

06.08.2011

Sc, верхний ярус. Вечером, возможно, затопленные Cb.

Вечером и последующей ночью ливень. Перед началом ливня наблюдался слабый шквал.

Фронт окклюзии

07.08.2011

Cu hum - Cu med, верхний ярус.

-

Фронт окклюзии,переходящий в холодный фронт

08.08.2011

Смесь Ns и затопленных Cb.

Ливни. Вечером прояснение.

Последовательное прохождение теплого и холодного фронтов циклона (с малым интервалом)

09.08.2011

Cb, возможно Ns, после полудня - прояснение, Cb и продукты их распада на разных ярусах.

Ливень после полудня. Далее над местом наблюдения (ГГО) явлений нет, но в окрестностях СПб грозы.

Фронт окклюзии.

10.08.2011

Sc, Cu, осенние Cb.

Дожди.

Фронт окклюзии, перешедший в холодный фронт.

11.08.2011

Cu - Cb (преимущественно осеннего типа, кроме момента, когда проходил верхний ХФ), а также Ac, Sc, верхний ярус.

Ливни, грозы.

Фронт окклюзии.

Верхний холодный фронт.

12.08.2011

Средний и нижний ярусы, возможны затопленные Cu - Cb. Вечером Ns.

Вечером дождь.

Внутримассовая

15.08.2011

Утром - St, возможно Sc. После полудня - верхний ярус и разорванно-слоистые. Вечером - Cb с юга.

-

Теплый фронт, медленно движущийся.

16.08.2011

Утром Ns и затопленные Cb. Днем Ns, St. Около 15.00 прояснение, верхний ярус. Вечером - низкие St (закрывали верхушку телебашни)

Утром ливень.

Близко к центру циклона.

18.08.2011

Ns, Frnb, возможны затопленные Cb.

Обложной дождь. Вечером - дождь с перерывами. К позднему вечеру полное прояснение, прозрачный воздух.

Близко к центру циклона.

19.08.2011

Cu - Cb, редко Ac.

Над ГГО - нет.

Внутримассовая (?)

Маленькое по площади скопление Cb в окрестностях СПб, главным образом со стороны Финского залива. Наблюдается с раннего утра.

20.08.2011

Cu - Cb, верхний ярус

-

Холодный фронт

Облака, в основном, в южной половине неба.

22.08.2011

Cu - Cb, Ac, верхний ярус.

-

Внутримассовая

23.08.2011

Днем - Cu - Cu cong, верхний ярус, вечером St.

-

Фронт окклюзии

24.08.2011

Хаотический вид неба, возможно, присутствовали затопленные Cb.

Вечером кратковременный дождь.

Фронт окклюзии

25.08.2011

Cu - Cb, верхний ярус.

Над ГГО - нет.

Антициклон, западная периферия.

26.08.2011

Cu - Cu cong.

-

Внутримассовая

27.08.2011

Cu - Cu cong.

-

Внутримассовая

28.08.2011

Днем - полностью безоблачно, вечером с запада надвинулся фронт из Sc башенковидных, Cu med, Cu cong. Позднее, когда стемнело, их сменили Cb, но возможно, затопленные.

К полуночи - дождь.

Днем - внутримассовая, вечером надвигался холодный фронт.

Днем - жаркая погода (около +28?C).

29.08.2011

Cu - Cb, вечером Sc, зачастую башенковидные.

Кратковременные ливни

Воздушная масса за холодным фронтом

30.08.2011

Cu, Cb, Sc, верхний ярус. Во время дождей ночью и утром - возможно, Ns.

К полуночи - Sc, затопленные диссипировавшие Cb.

Ночью и утром - ливень. Днем - кратковременные дожди с прояснениями. К полуночи - дождь.

Высотные холодные фронты

31.08.2011

Ночью и утром Ns. Днем беспорядочный вид неба, имеются затопленные конвективные облака.

Ночью и утром обложной дождь. Днем - кратковременные дожди.

Близко к центру циклона.

01.09.2011

Cu - Cb

Вечером Sc

Ливни

Близко к центру циклона.

02.09.2011

Cu - Cb

Ливни, грозы, град

Высотный (-е) холодный (-е)
фронт (-ы). Судя по продолжительности развития Cb, они развивались и до, и после фронта.

Конвективные облака были сильно вытянуты по вертикали. В СМИ сообщалось об одном из облаков, напоминающем ядерный гриб.

03.09.2011

Cu - Cb

Ливни, грозы

Высотный (-е) холодный (-е)
фронт (-ы). Судя по продолжительности развития Cb, они развивались и до, и после фронта.

04.09.2011

Cu hum, Cu med, Sc

-

Внутримассовая

09.09.2011

Cu - Cb, Sc, Ac

-

Внутримассовая

10.09.2011

Cu - Cb (осенние)

Кратковременные дожди

Внутримассовая

15.09.2011

Беспорядочный вид неба, с преобладанием осенних Cu - Cb. Вечером затухание конвекции, Ac - Sc.

Дожди (с перерывами)

Близко к центру циклона, высотный холодный фронт.

16.09.2011

Утром - Ns, затем переход в Cb. Вечером затухание конвекции, Ac - Sc.

Утром - обложной дождь, затем в течение дня - кратковременные дожди. Отмечалась гроза (сообщение из СМИ)

Фронт окклюзии, затем неустойчивая воздушная масса за фронтом.

18.09.2011

Sc - Cu hum, балльность облачности малая. К вечеру полное прояснение.

-

Внутримассовая

19.09.2011

До полудня ясно, затем постепенно с запада приблизились Ci, Cs, As, Ns. Поздно вечером возможны затопленные Cb.

Вечером обложной дождь.

Теплый фронт циклона.

21.09.2011

St, Sc, Ns, возможно, затопленные Cb. На горизонте днем видны небольшие прояснения.

Поздно вечером обложной дождь.

Между двумя фронтами окклюзии

22.09.2011

St, Ns, ближе к полуночи Cb (по-видимому, затопленные)

Ближе к полуночи ливень с резко меняющейся интенсивностью.

Сложная система атмосферных фронтов.

23.09.2011

Cb осеннего типа, с большой примесью Sc.

Ливни.

Холодный фронт - сначала обычный, затем высотный. Далее - неустойчивая воздушная масса за этими фронтами.

Развитие конвективных облаков продолжалось ночью. Были видны в темноте как клубящиеся вершины, так и наковальни.

Просчитать по модели!

24.09.2011

Cu - Cb осеннего типа, с большой примесью Sc.

Ночью ливни, днем кратковременные дожди.

Фронт окклюзии. Почти заполнившийся циклон.

27.09.2011

Смесь Ns и осенних Cb.

Дожди. Вечером прояснение.

Последовательное прохождение теплого и холодного фронтов.

28.09.2011

Cu - Cb осеннего типа, Sc, верхний ярус (от наковален). Вечером плотные слоистообразные облака.

-

???

29.09.2011

Днем - беспорядочный вид неба, выделяются Ac, Sc, As, верхний ярус. Поздно вечером - Ns, возможно, с затопленными Cb.

Поздно вечером дождь.

Вечером - быстро движущийся циклон, приблизительно точка смыкания теплого и холодного фронтов, переходящих к северу во фронт окклюзии.

30.09.2011

Утром плотные слоистообразные облака, днем постепенное прояснение: As, верхний ярус.

-

Внутримассовая

Результаты наблюдения в вышеприведенных таблицах требуют определенного анализа, т.е. необходимо удалить из таблицы те дни, в которых не развивались конвективные облака и в которых встречаются фронтальные ситуации, т.к. мы работаем с моделью внутримассовых облаков.

5.2.2 Изменения и сокращения количества дней с развитием конвективных облаков

Результаты таких удалений можно пронаблюдать в таблице 5.2.



Таблица 5.2

Дни, в которых не наблюдаются фронтальные ситуации (июнь 2011 г.)

Дата	Тип облачности	Явления	Синоптическая ситуация	Примечания	Lifted index (LI)	Convective Available Potential Energy (CAPE)
01.06.2011	Cu hum	-	Внутримассовая		4.59 -0.90	0.34 283.30
02.06.2011	Cb	Сильный ветер. Резкое похолодание к вечеру.	Холодный фронт	Фронт безоблачный, появление Cb началось уже к востоку от СПб, дальше фронт сопровождался грозой (по картам).	0.10 5.25	73.43 0.00
06.06.2011	Cu hum	-	Внутримассовая		13.73 10.11	0.00 0.00
10.06.2011	Cb, проходящие к востоку от СПб (вечером).	Непосредственно над СПб отсутствуют.	Воздушная масса за фронтом окклюзии		3.07 1.24	0.00 13.31
11.06.2011	Ac. К югу от СПб - отдельное Cb, примерно в 120 км.	-	Внутримассовая		3.16 7.47	0.00 0.00
14.06.2011	Ns, днем и к вечеру перешли в Cu cong и Cb, вечером Ns.	Ливень, гроза	Воздушная масса за холодным фронтом	Гроза на Мшинской в 19.00 - 20.00.	……. 4.30	……. 0.56
15.06.2011	Sc, As, Cb.	Временами - дождь, гроза (днем).	Воздушная масса между двумя встречными фронтами окклюзии (двигались приблизительно с севера и с юга).		6.08 3.87	0.00 20.41
17.06.2011	Днем - Cu hum, Cu med, Cu cong. Вечером - отдельно взятые Cb. Поздно вечером - Ci, распространяющиеся с запада (передняя граница теплого фронта)	-	Днем - внутримассовая. Вечером - приближение теплого и холодного фронтов, последовательно друг за другом, близко.		4.63 5.57	0.00 0.00
21.06.2011	Утром - Ns, Sc. После полудня - Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb	Кратковременные ливни, грозы	Два высотных холодных фронта, воздушная масса между ними	На карте за 06ч показан только один высотный фронт, за 12ч уже два, но карты не сохранилось.	1.42 2.73	15.95 0.00
22.06.2011	Cu hum, Cu med, Cu cong, Cb	Кратковременные ливни	Внутримассовая		-0.96 3.13	326.83 0.74
23.06.2011	Первая половина дня - Cu hum, Cu med, Ac, натекающие Ci, Cs. После 15.00 - Ci, Cs перешли в As. Уплотнились, Солнце скрылось. К вечеру частично прояснилось, на небе Sc.	-	Приближение окклюдирующего циклона (близко проходил его центр).		3.13 6.31	0.74 13.89
24.06.2011	As, ниже ярусом - Cu hum, Cu med, Cu cong.	-	Внутримассовая		6.88 1.32	0.00 164.76
25.06.2011	Первая половина дня - Ci, Cc, конвективные вплоть до Cb. Вторая половина дня - Cb.	Ливни	Высотный холодный фронт		-0.75 -0.47	228.35 270.86
30.06.2011	Cu hum	-	Антициклон.	Жаркая погода.	4.49	0.00

Ко всему прочему в таблицу добавлены значения индекса плавучести и индекса допустимой потенциальной конвективной энергии. Значения этих индексов берутся из результатов радиозондирования атмосферы Аэрологической станции Воейково. На рисунке 5.1 показан внешний вид сайта университета Вайоминга, с которого берутся данные радиозондировок.

Рис.5.1 Внешний вид сайта университета Вайоминга

5.2.3 Прореживание данных радиозондирования атмосферы для дней с развитием конвективных облаков

Данные радиозондирования получаются с того самого сайта, откуда брались индексы подъема и доступной потенциальной кинетической энергии.

В данной таблице нас интересуют 3 параметра: температура, давление и точка росы. С помощью значений этих параметров мы сможем провести расчетные работы, используя численную модель конвективного облака.

Но для начала необходимо провести прореживание данных, исходя из основных изобарических поверхностей и некоторых правил. На данном этапе был использован редактор FAR. Пример работы с редактором FAR приведен на рисунке 5.2

Рис. 5.2 Пример обработки данных с помощью редактора FAR

На рисунке 5.3 показаны уже прореженные значения температуры, точки росы и давления. Именно такие значения этих параметров нам необходимы для того, чтобы провести нужные расчеты.

При прореживании данных необходимо учитывать следующие правила:

Берем 3 столбца значений: температура, точка росы и давление (первый, третий и четвертый столбцы из начальных данных). Остальные параметры удаляем.

Расстояние между точками зондировки не должно превышать 20 гПа.

Рис. 5.3 Прореженные значения температуры, точки росы и давления

Все, что выше 100 гПа удаляем.

От 300 до 100 гПа: убираем все точки не кратные 50.

После 300 гПа придерживаемся основных изобарических поверхностей (1000, 925, 850, 700, 500, 300 гПа).

Изобарические поверхности- поверхности равного давления воздуха в атмосфере. Взаимное расположение изобарических поверхностей даёт представление о пространственном распределении давления воздуха. В циклоне, т. е. области пониженного давления изобарические поверхности представляет собой вогнутую поверхность, а в антициклоне, т. е. области повышенного давления, -- выпуклую.

При фильтровании желательно оставлять точки, характеризующие изобарические поверхности. В результате получаем данные, которые можно подставлять в численную модель конвективного облака и производить расчеты.



6.РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЬНОГО ВЫБРОСА В ОБЛАКЕ И УСТАНОВЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ НА ВЫМЫВАНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Численное моделирование аэрозольного выброса в облаке

Результаты расчетов с использованием численной модели конвективного облака

Данные, которые были получены путем прореживания мы вставляем в модель облака. Начальные данные следующие:

Начальное количество аэрозоля Q=10 -3 кг аэрозоля/кг воздуха;

Диаметр частиц 10 мкм (довольно грубодисперсная пыль);

Плотность аэрозоля 2 г/куб.см.

Развитие облака происходит в цилиндрической области пространства. Данная область снизу ограничена подстилающей поверхностью. Внутри все физические величины меняются по вертикали. Введен аэрозольный блок на высоте от 200 до 400 м(аэрозоль неподвижна внутри блока).

В итоге расчетов были получены следующие данные:

ОСАДКИ НА ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Сумма осадков из свободных аэрозольных частиц

Сумма осадков из аэрозольных частиц, содержащихся в градинах (крупе)

Сумма осадков из аэрозольных частиц, содержащихся в дождевых каплях

Общая сумма аэрозольных осадков

Сумма жидких осадков

Сумма кристаллических осадков

Сумма кристаллических и жидких осадков

Динамические и микрофизические процессы в облаке тесно связаны между собой большим количеством прямых и обратных связей. Эта взаимосвязь необычайно сложна. В связи с этим даже при наличии упрощений интерпретация результатов, получаемых с помощью численной модели, является сложной задачей.

Сопоставив полученные данные с параметрами атмосферы, получили таблицу 6.1

Таблица 6.1

Значения индексов подъема и допустимой потенциальной конвективной энергии, количества осадков для одного летнего сезона 2011 г.

Дата	CAPE	Lift	Осадки
			Сумма осадков из свободных а. ч.	Сумма осадков из а.ч., содержащихся в градинах(крупе)	Сумма осадков из а.ч., сод-ся в дождевых каплях	Общая сумма аэрозольных осадков	Сумма жидких осадков	Сумма кристаллических осадков	Сумма кристаллических и жидких осадков
01.06.2011	283.30	-0.90	1.143D-02 мм	0.000D+00 мм	5.340D-02 мм	6.483D-02 мм	1.166D-02 мм	0.000D+00 мм	1.166D-02 мм
06.06.2011	0.00	10.11	3.164D-03 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	3.164D-03 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм
10.06.2011	13.31	1.24	2.651D-03 мм	0.000D+00 мм	3.449D-02 мм	3.714D-02 мм	1.343D-02 мм	0.000D+00 мм	1.343D-02 мм
15.06.2011	20.41	3.87	7.508D-03 мм	0.000D+00 мм	8.417D-02 мм	9.168D-02 мм	3.530D-01 мм	0.000D+00 мм	3.530D-01 мм
17.06.2011	0.00	5.57	9.495D-03 мм	0.000D+00 мм	4.718D-03 мм	1.421D-02 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм
22.06.2011	0.74	3.13	9.796D-03 мм	1.673D-03 мм	9.909D-02 мм	1.106D-01 мм	6.466D-01 мм	5.531D-02 мм	7.019D-01 мм
01.07.2011	894.47	-3.40	1.077D-03 мм	0.000D+00 мм	3.728D-01 мм	3.739D-01 мм	7.464D-01 мм	0.000D+00 мм	7.464D-01 мм
03.07.2011	409.84	-2.99	1.206D-02 мм	0.000D+00 мм	1.047D-01 мм	1.168D-01 мм	1.129D-01 мм	0.000D+00 мм	1.129D-01 мм
07.07.2011	634.21	-1.88	1.829D-03 мм	1.057D-03 мм	5.040D-01 мм	5.069D-01 мм	6.650D+00 мм	1.136D-01 мм	6.764D+00 мм
08.07.2011	256.04	-1.11	9.339D-03 мм	0.000D+00 мм	9.401D-02 мм	1.034D-01 мм	2.360D-01 мм	0.000D+00 мм	2.360D-01 мм
09.07.2011	225.03	-0.61	1.321D-02 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	1.321D-02 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм
10.07.2011	594.36	-2.31	6.553D-03 мм	0.000D+00 мм	1.766D-02 мм	2.422D-02 мм	2.206D-03 мм	0.000D+00 мм	2.206D-03 мм
18.07.2011	0.00	7.70	8.748D-03 мм	0.000D+00 мм	1.552D-04 мм	8.903D-03 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм
20.07.2011	255.75	-1.22	7.831D-03 мм	0.000D+00 мм	1.259D-02 мм	2.042D-02 мм	8.913D-03 мм	0.000D+00 мм	8.913D-03 мм
21.07.2011	74.45	-0.33	1.230D-02 мм	0.000D+00 мм	5.159D-02 мм	6.389D-02 мм	3.374D-02 мм	0.000D+00 мм	3.374D-02 мм
22.07.2011	1310.02	-4.37	1.362D-02 мм	0.000D+00 мм	7.652D-02 мм	9.014D-02 мм	8.440D-02 мм	0.000D+00 мм	8.440D-02 мм
26.07.2011	219.84	-1.03	3.589D-03 мм	0.000D+00 мм	9.592D-02 мм	9.950D-02 мм	3.085D-01 мм	0.000D+00 мм	3.085D-01 мм
27.07.2011	902.89	-2.99	1.535D-02 мм	0.000D+00 мм	1.906D-01 мм	2.060D-01 мм	5.203D-01 мм	0.000D+00 мм	5.203D-01 мм
28.07.2011	1596.66	-5.42	1.243D-02 мм	0.000D+00 мм	6.005D-02 мм	7.248D-02 мм	8.975D-02 мм	0.000D+00 мм	8.975D-02 мм
04.08.2011	0.00	4.41	1.337D-02 мм	0.000D+00 мм	9.175D-02 мм	1.051D-01 мм	7.262D-02 мм	0.000D+00 мм	7.262D-02 мм
12.08.2011	2.89	6.44	1.718D-02 мм	0.000D+00 мм	5.109D-02 мм	6.827D-02 мм	5.348D-02 мм	0.000D+00 мм	5.348D-02 мм
19.08.2011	90.55	0.14	1.187D-02 мм	0.000D+00 мм	4.274D-02 мм	5.461D-02 мм	7.486D-02 мм	0.000D+00 мм	7.486D-02 мм
22.08.2011	112.84	4.45	4.324D-03 мм	1.918D-05 мм	4.419D-02 мм	4.853D-02 мм	1.125D-01 мм	5.485D-04 мм	1.130D-01 мм
26.08.2011	28.46	4.08	1.099D-02 мм	0.000D+00 мм	4.525D-02 мм	5.624D-02 мм	2.050D-02 мм	0.000D+00 мм	2.050D-02 мм
27.08.2011	0.00	7.88	6.917D-03 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	6.917D-03 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм
02.09.2011	76.05	0.61	3.517D-03 мм	9.420D-03 мм	1.256D-01 мм	1.385D-01 мм	9.775D-01 мм	3.872D-01 мм	1.365D+00 мм
03.09.2011	0.00	1.93	1.291D-02 мм	0.000D+00 мм	5.496D-02 мм	6.786D-02 мм	8.717D-02 мм	0.000D+00 мм	8.717D-02 мм
04.09.2011	1.53	7.30	1.395D-02 мм	0.000D+00 мм	4.628D-02 мм	6.024D-02 мм	3.649D-02 мм	0.000D+00 мм	3.649D-02 мм
09.09.2011	29.65	2.18	1.778D-02 мм	0.000D+00 мм	6.057D-02 мм	7.835D-02 мм	8.759D-02 мм	0.000D+00 мм	8.759D-02 мм
10.09.2011	0.00	4.10	1.612D-02 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	1.612D-02 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм	0.000D+00 мм

Пояснение. D-02 мм означает 10 , D-03 мм означает 10 , D-03 мм означает 10

В модели учтены следующие микрофизические процессы, в которых участвуют аэрозольные примеси:

1. Захват аэрозольных частиц (далее - АЧ) дождевыми каплями при коагуляции.

2. Замерзание дождевых капель, содержащих АЧ (переход аэрозоля в градины).

3. Таяние градин, содержащих АЧ (переход аэрозоля в дождевые капли).

4. Испарение дождевых капель, содержащих АЧ, и переход аэрозоля, содержащегося в них, в свободные АЧ.

Не учтены:

1. Коагуляция АЧ с облачными каплями - вследствие малой разности скоростей падения и малого сечения соударения ею можно пренебречь.

2. Коагуляция АЧ с градинами - вследствие низкого коэффициента захвата предполагается, что твердые частицы при соударении разлетаются.

3. Конденсация водяного пара на АЧ - предполагается, что частицы твердые и негигроскопические.

6.1.2 Зависимости суммы осадков от параметров атмосферы

По данным таблицы 6.1 построены следующие зависимости:

На рисунке 6.1 представлена зависимость суммы жидких осадков от индекса допустимой потенциальной конвективной энергии

На рисунке 6.2 представлена зависимость суммы жидких осадков от индекса подъема

На рисунке 6.3 представлена зависимость суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащаяся в дождевых каплях от индекса допустимой потенциальной конвективной энергии

На рисунке 6.4 представлена зависимость суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащаяся в дождевых каплях от индекса подъема



Рис. 6.1 Зависимость суммы жидких осадков от индекса допустимой потенциальной конвективной энергии

Рис. 6.2 Зависимость суммы жидких осадков от индекса подъема

Рис. 6.3 Зависимость суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащаяся в дождевых каплях от индекса допустимой потенциальной конвективной энергии



Рис. 6.4 Зависимость суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащаяся в дождевых каплях от индекса подъема

По получившимся графикам можно сделать некоторые заключения.

Интенсивность микрофизических процессов в облаке существенно зависит от пространственного распределения фракций, из которых состоит облачная среда (водяной пар, облачные капли, дождевые капли, облачные ледяные кристаллы, градины), а также, от пространственного распределения параметров окружающей среды (температура, давление и др.). Это распределение, в свою очередь, зависит от динамики воздушных потоков в облаке и околооблачном пространстве. Если в облаке присутствует аэрозольная примесь, то ее взаимодействие с воздушными потоками, облаком и осадками будет также зависеть от пространственного распределения аэрозоля. Следует учесть, что аэрозольные частицы сами влияют на эволюцию облака.

Все процессы сложным образом взаимосвязаны между собой.

В силу вышесказанного даже при сходных атмосферных ситуациях, которые в данной задаче характеризуются индексами CAPE и LI, эволюция облака, осадков и примесей может иметь существенно различный характер. Индексы CAPE и LI являются интегральными характеристиками атмосферы. Между тем, эволюция облака определяется конкретным распределением температуры и влажности по высоте. С этим связана крайняя немонотонность зависимости степени вымывания аэрозоля осадками от указанных индексов.

Вместе с тем, прослеживается тенденция к усилению вымывания аэрозоля осадками при увеличении CAPE и уменьшении LI. Это обусловлено тем, что при этом усиливается облачная конвекция, развиваются конвективные облака с большей вертикальной мощностью и водностью, а следовательно, и с большей интенсивностью осадков. Чем больше интенсивность осадков, тем сильнее вымывание аэрозольных примесей из атмосферы.

С другой стороны, мощная глубокая конвекция приводит к образованию и выпадению града. Твердые градовые частицы, как уже указывалось, слабо захватывают аэрозоль, и в модели этот захват не учитывается. В связи с этим процесс вымывания будет существенно зависеть от пространственного распределения дождевых капель и градин, а также, их взаимных превращений (замерзание и таяние), что зависит от конкретного высотного распределения температуры. Преобладание града над дождем, при прочих равных условиях, способствует ослаблению вымывания. В связи с этим зависимость интенсивности аэрозольных осадков от CAPE и LI становится еще более сложной.

Из рисунка 6.1 видно, что чем больше значение индекса CAPE, тем больше интенсивность жидких осадков. Максимум значения суммы жидких осадков (6.775?10мм) соответствует одному из наибольших значений индекса CAPE (600).

Если рассматривать зависимость суммы жидких осадков от индекса подъема (рисунок 6.2), то здесь так же видно, что максимальная суммарная интенсивность жидких осадков приходится на отрицательную ось индекса подъема, которая характеризуется крайней неустойчивостью.

В зависимостях суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащаяся в дождевых каплях от индекса допустимой потенциальной конвективной энергии (рисунок 6.3) и от индекса подъема (рисунок 6.4) прослеживаются аналогичные закономерности.

Для ситуаций с градом зависимостей построено не было, т.к. градины с аэрозолями не контактируют, т.е. не связываются, поэтому мы пренебрегли этими данными. Но если все же просмотреть таблицу 6.1, а именно суммы осадков из аэрозольных частиц, содержащихся в градинах(крупе), то здесь наблюдается следующее: например, для 07.07.2011 индекс CAPE=634.21, индекс Lift=-1.88, сумма осадков из аэрозольных частиц, содержащихся в градинах =1.057?10 мм. Это соответствует тому, что при неустойчивых индексах подъема и допустимой потенциальной кинетической энергии атмосферы имеется тенденция к образованию града.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе была поставлена цель исследовать влияние некоторых атмосферных параметров на вымывание аэрозольных примесей из конвективных облаков, а именно влияние двух индексов: подъема и допустимой потенциальной конвективной энергии атмосферы на суммарную интенсивность вымывания аэрозольных осадков. Следует заметить, что еще никто не устанавливал такой зависимости и работа в данной направлении была проделана впервые.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Матвеев Л.Т. “Основы общей метеорологии. Физика атмосферы”. Л.: Гидрометеоиздат., 2010. -765с.

Назаренко А.В. “Опасные явления погоды конвективного происхождения”. Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета. 2009. -208с.

Роджерс П.Р. “Краткий курс физики облаков”. Перевод с англ. Сергеева Б.Н. Л.: 2009 .-223с.

Батан Л.Дж. ”Человек будет изменять погоду”. Перевод с англ. Беккермана И.М. Л.: Гидрометеоиздат, 2011 .-111с.

Довгалюк Ю.А., Ивлев Л.С. “Физика водных и других атмосферных аэрозолей”. Изд. СпбГУ., 2008.-316с.

Качурин Л.Г. “Физические основы воздействия на атмосферные процессы”. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-361с.

Качурин Л.Г., Морачевский В.Г. “Кинетика фазовых переходов воды в атмосфере”. Л., Изд. ЛГУ., 2005.

Лейст Э. “Борьба с градом и искусственный дождь”. М.: 2009. -234с.

Вульфсон Н.И. “Исследование конвективных движений в свободной атмосфере”. М.: Академия наук, 2008.

10. Мучник В.М. “Физика грозы”. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -351 с.

11. Баранов В.Г., Веремей Н.Е., Власенко С.С., Довгалюк Ю.А. “Численная нестационарная модель конвективного облака, содержащего твердые аэрозольные частицы” // Вестник СПбГУ, серия 4 (Физика и химия). 2007. -30с.

12. Барукова Ю.А., Учеваткина Т.С. “Расчет роста капель и сферических ледяных частиц в конвективных облаках на машине «Урал-1»”. Л.: ГГО, 1963.-145с.

13. Мейсон Б.Дж. “Физика облаков”. Л.: Гидрометеоиздат, 2010. -541 с.

14. Никандров В.Я., Шишкин Н.С. “Исследования по физике облаков”. Л.: ГГО, 1974. -344с.

15. Вульфсон Н.И., Левин Л.М. “Метеотрон как средство воздействия на атмосферу”. М.: Гидрометеоиздат, 2007.-32 с.

16. Гайворонский И.И., Зацепина Л.П., Зимин Б.И., Серегин Ю.А. “Воздействие на конвективные облака порошкообразными реагентами”/ Всесоюзный метеорологический съезд, Л.: Гидрометеоиздат, 2012. -86с.

17. Довгалюк Ю.А., Драчева В.П. и др. “Результаты комплексных исследований характеристик мощного кучевого облака после воздействия”. Спб.: 2007. -29с.

18. “Климат Санкт-Петербурга и Ленинградской области“, Официальный сайт ФГБУ Санкт-Петербургский ЦГМС-Р http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2//, 2007-2012.

19. Дроздецкий С.Е., Кубрин В.И., Веремей Н.Е. и др. “Система активной защиты населения от радиоактивных выбросов атомных объектов (применительно к ЛАЭС в Сосновом Бору)”. СПб.: 2008. -117 с.

20. Википедия. Cвободная энциклопедия,http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%91%D0%BF%D0%BB%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%82// 20.07.2011

21. Мазин И.П., Шметер С.М. “Облака: строение и физика образования”.Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -278 с.

22. Баханова Р.А., Силаев А.В., Вовкотруб Н.Ф., Товстенко Л. М. “Исследование свойств гигроскопических порошков, предлагаемых в качестве реагентов для активных воздействий на теплые облака и туманы”. Труды УкрНИГМИ, 2007. -152с.

23. Довгалюк Ю.А., Веремей Н.Е., Синькевич А.А. “Применение полуторамерной модели для решения фундаментальных и прикладных задач физики облаков”. СПб.: 2007 . -162 с.

24. Гайворонский И.И., Зацепина Л.П., Зимин Б.И. “Результаты опытов воздействия на конвективные облака грубодисперсными порошками”. Л.: ГГО, 2006. -149с.

25. Мазина И.П., Хргиана А.Х. “Облака и облачная атмосфера” (справочник). Л.: Гидрометеоиздат, 2009. -647 с.

26. Википедия. Свободная энциклопедия// http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%BD%D1%82// 28.01.2012

27. Пирнач А.М., Буйков М.В. “Некоторые результаты численных экспериментов по моделированию воздействия на зимние фронтальные облака с целью увеличения осадков”. Госкомгидр., 2008. -193с.

28. Синькевич А.А. “Конвективные облака Северо-Запада России”. СПб.: Гидрометеоиздат, 2011. -106 с.

29. Сталевич Д.Д., Учеваткина Т.С. “К вопросу об образовании искусственных зародышей града”.ГГО, 2012. -457с.

Размещено на Allbest.ru