Зависимость рассеивания выбросов от стратификации атмосферы

По вертикальному градиенту температур выделяют три вида стратификации: конвекция, инверсия и изотермия.

Конвекцией - называют такое состояние атмосферы, при котором температура воздуха монотонно убывает с высотой. Происходит это, по известному закону физики в связи с падением с высотой давления. Средний градиент температур – минус 6° С на каждые1000 м высоты над земной поверхностью. В приземном слое этот градиент может быть несколько иным за счёт теплообмена с подстилающей земной поверхностью и адиабатических процессов. В наших широтах он обычно составляет один градус на 100 м.

При конвекционной стратификации температур и слабом ветре (не более 5 м/с) нагретые у подстилающей поверхности воздушные массы начинают подниматься до тех пор, пока их температура, за счёт падения давления и теплообмена, не сравняется с температурой воздуха на высотах. При этом в восходящих потоках воздух почти всегда содержит довольно значительное количество водяных паров. С подъёмом давление и температура падают и, на определённой высоте начинается бурная конденсация водяных паров. При этом в восходящих потоках образуются характерные только для конвекции малоподвижные кучевые облака с плоской подошвой. Они могут то увеличиваться в размерах, то уменьшаться, но оставаться на одном месте как привязанные, т.к. держатся на стационарных восходящих потоках. Такие облака служат верным признаком конвекции а, следовательно, и благоприятной для ассимиляции выбросов погоды, при которой выбросы, подхваченные восходящими потоками, легко рассеиваются на больших высотах.

Рис. Факел выбросов при конвекции

Инверсией – (от латинского inversio - переворачивание) называют такое состояние атмосферы, когда монотонное убывание температуры воздуха с высотой нарушается тёплыми прослойками инверсионного задерживающего слоя. При этом монотонное убывание температуры нарушается, и слои более тёплого воздуха задерживают восходящие потоки. Под этими задерживающими инверсионными слоями тоже образуется облачность, но совсем иного характера. Здесь конденсация водяных паров происходит за счёт их скопления (концентрации) под задерживающим слоем воздуха, при этом образуются слоистые облака, часто с рваным неровным нижним краем и гладкой, слегка волнистой верхней поверхностью.

В случае низкой инверсии, в приземном слое атмосферы могут создаваться крайне неблагоприятные условия для ассимиляции загрязняющих веществ. Концентрация вредных примесей в приземном слое может, в этих условиях возрасти очень быстро до показателей, многократно превышающих ПДК.

Рис. 6. Факел выбросов при инверсии.

Изотермией – (от греч. - изо…+ therme – теплота – «равнотёплый») – называется такое состояние определённого слоя атмосферы, в котором температура воздуха не меняется с высотой. При этом вертикальная циркуляция не приостанавливается, а только несколько затрудняется, главным образом за счёт интенсивных горизонтальных потоков воздуха. В таких условиях формируется горизонтально вытянутый факел выброса и, при недостаточно высоких дымовых трубах и пересечённой местности, возникает опасность задымления высоких зданий и вершин соседних возвышенностей.

Рис. 7. Факел выбросов при изотермии.

1. Цель работы – определение основных параметров приземного слоя атмосферы для оценки его ассимиляционной способности к антропогенным загрязнениям с помощью простейших метеоприборов.

2. Состав и порядок выполнения измерений.

Работа состоит из двух этапов.

Этап 1 – знакомство с устройством метеоприборов и методикой измерений, а также проведение пробных измерений в лаборатории с обработкой полученных данных.

Этап II – выполнение метеонаблюдений во время практикума. Проводится на прилежащей к МГУДТ территории с использованием освоенных в лаборатории приборов.

В данной работе, для измерения температуры воздуха и его относительной влажности используются аспирационный психрометр Ассмана. Для измерения скорости ветра – ручные анемометры двух модификаций: чашечный и крыльчатый.