АЭРОЗОЛИ СИБИРИ

Координаторы: акад. Зуев В.Е., д-р физ.-мат. наук Куценогий К. П.

Исполнители: ИВМиМГ, ИВТ, ИВЭП, ИГиЛ, ИК, ИЛ, ИНХ, ИОА, ИСЭМ, ИТ, ИХКГ, ИХН, ЛИН, ИЯФ, КемНЦ СО РАН, ИА ФЦВМ “Вектор”, СГГА

Разработана новая методика с использованием цифровой стереофотограмметрии и ГИС-технологии для изучения динамики распространения аэрозольного облака в условиях неоднородности, а также нестационарности поля скоростей воздушных масс. Впервые в мире получена цифровая модель распространения облака аэрозольных частиц. На рис. 1 представлено аэрозольное облако от генератора регулируемой дисперсности (слева) и компьютерная модель, полученная методом цифровой стереофотограмметрии и ГИС-технологий. Метод цифровой стереофотограмметрии позволяет получать детальную информацию о локальных неоднородностях, возникающих в структурах заданного масштаба, а также о развитии их во времени. На представленном рисунке видны участки, как обусловленные процессами истечения из генератора, так и сформированные турбулентным состоянием атмосферы.

Рис. 1. Фотография дыма (слева) и его компьютерная модель (справа). Fig. 1. The picture of the aerosol plume (left) and its the computer model (right).

Модели облаков аэрозольных частиц, получаемые анализом стереопар цифровых фотоснимков, необходимы для корректного получения начальных условий, используемых для описания процессов переноса аэрозолей и в локальном, и в глобальном масштабе. Использование стандартного источника аэрозоля — генератора регулируемой дисперсности в сочетании с предложенным методом позволяет строить корректные модели и изучать распространение облака аэрозольных частиц с известными спектром размеров, химическим составом, мощностью эмиссии и типом источника — точечного или линейного, а также обладающего заданной скоростью относительно подстилающей поверхности.

На территории Сибири созданы основы системы комплексного мониторинга атмосферных аэрозолей (рис. 2, слева), позволяющей идентифицировать источники техногенной нагрузки локального, регионального и глобального масштаба и изучать химический состав, физические характеристики и пространственно-временное распределение аэрозольных частиц. Для сравнения на рис. 2, справа, приведена система комплексного мониторинга в северном полушарии для изучения дальнего переноса техногенных аэрозолей в Арктику к началу 1991 г.

Рис. 2. Карты мониторинга атмосферных аэрозолей в Сибири (2002 г.) и в Северном полушарии (1991 г.). Fig. 2. The maps of the monitoring systems of atmospheric aerosol in Siberia (2002) and in northern hemisphere (1991).

Показано, что применение мониторинга концентрации тяжелых элементов и трассеров в сочетании с корреляционным анализом, методом траекторий воздушных масс и численным моделированием позволяет надежно устанавливать источники загрязнений и прогнозировать процессы переноса и карты выпадений.

По результатам расчетов эмиссии аэрозолей от нескольких тысяч распределенных промышленных источников Кузбасса (рис. 3) установлена интенсивность техногенной нагрузки на площади в 400 км². Полученные данные важны для прогнозирования выпадения загрязнений, социальной политики и землепользования.

Рис. 3. Распределение среднегодового выпадения твердых частиц, выбрасываемых в атмосферу промышленными городами Кузбасса. Fig. 3. Distribution the solid particles deposition for year from the emissions of Kuzbass industries cities.

Список основных публикаций

1. Y. N. Samsonov, L. M. Pokrovskii. Sensitized Photodecomposition of High Disperse Pesticide Chemicals Exposed to Sunlight or Irradiation from Halogen or Mercury Lamp// Atmospheric Environment, 2001. v. 35. p. 2133—2141.
2. Л. К. Трубина, К. П. Куценогий. Использование цифровой стереофотограмметрии и ГИС-технологий для описания динамической неоднородности подстилающей поверхности// Оптика атмосферы и океана. 2002. т. 15, № 5—6. с. 511—514.
3. Б. С. Смоляков. Проблема кислотных выпадений в Западной Сибири// Химия в интересах устойчивого развития. 2002. т. 10, № 5. с. 521—546.
4. И. С. Андреева, А. И. Бородулин, Г. А. Буряк, В. А. Жуков, С. В. Зыков, В. В. Марченко, Ю. В. Марченко, С. Е. Олькин, В. А. Петрищенко, О. В. Пьянков, И. К. Резникова, В. Е. Репин, А. С. Сафатов, А. Н. Сергеев, В. Ф. Рапута, В. В. Пененко, Е. А. Цветова, М. Ю. Аршинов, Б. Д. Белан, М. В. Панченко, А. Н. Анкилов, А. М. Бакланов, А. Л. Власенко, К. П. Куценогий, В. И. Макаров, Т. В. Чуркина. Биогенная компонента атмосферного аэрозоля на юге Западной Сибири// Там же. С. 547—561.
5. А. А. Быков, Е. Л. Счастливцев, С. Г. Пушкин, М. Ю. Климович. Разработка и апробация локальной модели выпадения загрязняющих веществ промышленного происхождения из атмосферы на подстилающую поверхность// Там же. С. 563—573.
6. Л. П. Голобокова, Н. А. Кобелева, В. Л. Макухин, О. Г. Нецветаева, В. А. Оболкин, Т. В. Ходжер. Некоторые результаты экспериментальных наблюдений и математического моделирования распределения подкисляющих атмосферных примесей в регионе Южного Байкала// Там же. 2002. № 10. С. 575—583.
7. В. С. Захаренко, В. Н. Пармон. Деструктивная фотосорбция галогенсодержащих углеводородов в условиях тропосферы компонентами твердого атмосферного аэрозоля// Там же. С. 585—592.
8. В. П. Иванов, С. Н. Трухан, Д. И. Кочубей, Н. О. Гецветаева, Т. В. Ходжер. Анализ поверхностных слоев частиц атмосферных аэрозолей Восточной Сибири методом вторичной ионной масс-спектрометрии// Там же. С. 593—600.
9. В. В. Кривенцов, А. Н. Шмаков, В. П. Иванов, С. Н. Трухан, Д. И. Кочубей, О. Г. Нецветаева, Т. В. Ходжер. Исследование атмосферных аэрозолей методами рентгеновской дифракции и рентгеновской спектроскопии поглощения с использованием синхротронного излучения// Там же. С. 609—613.
10. К. П. Куценогий, А. И. Смирнова, Б. С. Смоляков, Т. В. Чуркина. Методика оценки мощности выбросов удаленных промышленных источников// Там же. с. 615—626.
11. П. К. Куценогий. Сезонная изменчивость суточного цикла массовой концентрации субмикронной фракции континентального атмосферного аэрозоля удаленных территорий// Там же. с. 627—635.
12. Е. В. Кучменко, А. В. Кейко, М. С. Зароднюк. Термодинамическое моделирование обводнения аэрозолей в атмосфере// Там же. с. 637—641.
13. В. В. Малахов, А. А. Власов, Л. С. Довлитова. Определение фазового состава атмосферных аэрозолей безэталонным стехиографическим методом дифференцирующего растворения// Там же. С. 643—650.
14. В. М. Мальбахов, В. А. Шлычков. Влияние конвекции на обмен газоаэрозольных эмиссий между подстилающей поверхностью и атмосферой// Там же. С. 651—657.
15. Ю. М. Полищук, О. С. Токарева. Методика оценки воздействия техногенного химического загрязнения атмосферы на лесоболотные комплексы в нефтедобывающих районах Западной Сибири// Там же. С. 659—668.
16. В. Ф. Рапута, В. В. Коковкин. Методы интерпретации данных мониторинга загрязнения снежного покрова// Там же. С. 669—682.
17. В. Ф. Рапута, В. В. Коковкин, О. В. Шуваева, А. П. Садовский, С. Е. Олькин, С. В. Морозов. Контроль аэрозольных выбросов в окрестности автотрасс// Там же. С. 683—689.
18. В. Ф. Рапута, О. В. Шуваева, В. В. Коковкин, С. Г. Шурухин, О. А. Воробьева. Анализ аэрозольного загрязнения в районе Новосибирского оловокомбината// Там же. С. 691—697.
19. Т. В. Ходжер, М. Ю. Семенов., В. А. Оболкин, В. М. Домышева, Л. П. Голобокова, Н. А. Кобелева, О. Г. Нецветаева, В. Л. Потемкин, М. В. Сергеева. Мониторинг кислотных выпадений в Байкальском регионе// Там же. С. 699—705.

Оглавление

Далее