«Науки о Земле» 2009 2

Тенденции и уровень решения проблемы оценки загрязнения атмосферы

Авторы: А. В. Аргучинцева, В. К. Аргучинцев, С. Ж. Вологжина
Аннотация:

Дан краткий обзор существующих методов моделирования переноса антропогенных примесей в атмосфере. Рассматриваются: эмпирико-статисти-ческий подход; стандартные методики и Гауссова модель факела; модели, осно-ванные на аналитических и численных решениях уравнений переноса и турбу-лентной диффузии примесей.
Ключевые слова: проблема, моделирование, загрязнение, атмосфера
УДК: 551.510.42
Литература: 1. Алоян А. Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэ-розолей в атмосфере / А. Е. Алоян. – М. : Наука, 2008. – 415 с.
2. Аргучинцев В. К. Моделирование мезомасштабных гидротермодинамиче-ских процессов и переноса антропогенных примесей в атмосфере и гидросфере региона оз. Байкал / В. К. Аргучинцев, А. В. Аргучинцева. – Иркутск : Изд-во Ир-кут. ун-та, 2007. – 255 с.
3. Аргучинцева А. В. Математическое моделирование климатического рас-пределения аэрозолей // Оптика атмосферы и океана. – 1994. – № 8. – Т. 7. – С. 1101–1105.
4. Аргучинцева А. В. Математическое моделирование распределения антропогенных аэрозолей // Оптика атмосферы и океана. – 1996. – № 6. – Т. 9. – C. 800–803.
5. Белолипецкий В. М. Математическое моделирование в задачах охраны окружающей среды / В. М. Белолипецкий, Ю. И. Шокин. – Новосибирск : ИНФОЛИО-пресс, 1997. – 239 с.
6. Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М. Е. Берлянд. – Л. : Гидрометеоиздат, 1985. – 272 с.
7. Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загряз-нения атмосферы / М. Е. Берлянд. – Л. : Гидрометеоиздат, 1975. – 448 с.
8. Бородулин А. И. Моделирование турбулентной диффузии примесей при малых временах распространения // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. – 1993. – № 2. – Т. 29. – С. 208–212.
9. Бородулин А. И. Об описании турбулентной диффузии с конечной скоро-стью распространения // Метеорология и гидрология. – 1993. – С. 45–56.
10. Бородулин А. И. Статистическое описание распространения аэрозолей в атмосфере / А. И. Бородулин, Г. М. Майстренко, Б. М. Чалдин. – Новосибирск : Новосиб. ун-т, 1992. – 123 с.
11. Бызова Н. Л. Рассеивание примесей в пограничном слое атмосферы / Н. Л. Бызова. – М. : Гидрометеоиздат, 1974. – 90 с.
12. Бызова Н. Л. Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси / Н. Л. Бызова, Е. К. Гаргер, В. Н. Иванов. – Л. : Гид-рометеоиздат, 1991. – 278 с.
13. Вавилова Н. Г. Статистический анализ данных о загрязнении воздуха в городах с помощью естественных функций / Н. Г. Вавилова, Е. Л. Генихович, Л. Р. Сонькин // Тр. ГГО. – 1969. – Вып. 238. – С. 27–32.
14. Вельтищева Н. С. Методы моделирования промышленного загрязнения атмосферы. Обзор / Н. С. Вельтищева. – Обнинск, 1975.
15. Волощук В. М. Аналитическая модель вертикальной турбулентной диф-фузии газоаэрозольной примеси в пограничном слое атмосферы // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. – 1992. – Т. 28. – № 4. – С. 370–377.
16. Волощук В. М. Аналитическая модель процесса регионального загрязне-ния местности аэрозольным источником // Метеорология и гидрология. – 1991. – № 8. – С. 24–35.
17. Волощук В. М. О параметризации вертикального турбулентного обмена для пограничного слоя атмосферы / В. М. Волощук, А. И. Куприянчук, Т. Д. Лев // Метеорология и гидрология. – 1992. – № 3. – С. 5–15.
18. Волощук В. М. Поперечное рассеяние газоаэрозольной примеси в погра-ничном слое атмосферы // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. – 1993. – Т. 29. – № 3. – С. 293–300.
19. Гаврилов В. П. Рассеяние примеси от стационарных источников в при-земном слое атмосферы / В. П. Гаврилов, Ю. К. Горматюк // Метеорология и гид-рология. – 1989. – № 2. – С. 37–47.
20. Галкин Л. М. Некоторые аспекты диффузии в неоднородных средах // Самоочищение и диффузия внутренних водоемов. – Новосибирск : Наука, 1980. – С. 7–47.
21. Галкин Л. М. Решение диффузионных задач методом Монте-Карло / Л. М. Галкин. – М.: Наука, 1975. – 95 с.
22. Гандин Л. С. О распределении дыма из фабричных труб / Л. С. Гандин, Р. Э. Соловейчик // Тр. ГГО. – 1958. – Вып. 77. – С. 84–94.
23. Дулов В. Г. Математическое моделирование в глобальных проблемах ес-тествознания / В. Г. Дулов, В. М. Белолипецкий, В. А. Цибаров. – Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2005. – 248 с.
24. Елекоева Л. И. Анализ поля концентраций сернистого газа методом раз-ложения по естественным ортогональным функциям / Л. И. Елекоева, И. Е. Чува-шина // Тр. ГГО. – 1979. – Вып. 436. – С. 72–78.
25. Елекоева Л. И. Использование метода разложения полей по естественным ортогональным функциям для анализа и прогноза загрязнения атмосферы // Тр. ГГО. – 1982. – Вып. 450. – С. 101–107.
26. Зеленюк Е. Определение параметров загрязнения атмосферы в фоновом районе на основе статистической модели / Е. Зеленюк, Ю. Черханов // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. – Л. : Гидрометеоиздат, 1986. – Вып. 4. – С. 29–38.
27. Кляцкин В. И. Диффузия пассивной оседающей примеси в изотропном случайном поле скоростей / В. И. Кляцкин, О. Г. Налбандян // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. – 1997. – Т. 33. – № 3. – С. 291–297.
28. Колмогоров А. Н. Об аналитических методах в теории вероятностей // Успехи мат. наук. – 1938. – Вып. 5. – С. 5–41.
29. Кудряшов Н. А. Статистическое моделирование скорости осаждения гру-бодисперсного аэрозоля в пограничном слое атмосферы / Н. А. Кудряшов, И. Е. Серебрякова // Метеорология и гидрология. – 1993. – № 9. – С. 35–41.
30. Леонтович М. А. Введение в термодинамику. Статистическая физика / М. А. Леонтович. – М. : Наука, 1983. – 416 с.
31. Марчук Г. И. Математическое моделирование в задачах экологии / Г. И. Марчук, А. Е. Алоян // Препринт № 234. – М. : ОВМ АН СССР. 1989. – 36 с.
32. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г. И. Марчук. – М. : Наука, 1982. – 319 с.
33. Марчук Г. И. Приоритеты глобальной экологии / Г. И. Марчук, К. Я. Кондратьев. – М. : Наука, 1992. – 263 с.
34. Матвеев Ю. Л. Функция и плотность распределения загрязняющих ве-ществ и температуры воздуха / Ю. Л. Матвеев, Л. Т. Матвеев // Оптика атмосферы и океана. – 1994. – № 2. – Т. 7. – С. 244–249.
35. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных ве-ществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный нормативный до-кумент (ОНД-86). – Л. : Гидрометеоиздат, 1987. – 93 с.
36. Моделирование и управление процессами регионального развития / А. В. Аргучинцева [и др.] – М. : Наука, 2001. – 432 c.
37. Монин А. С. Статистическая гидромеханика / А. С. Монин, А. М. Яглом. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – Т. 1. – 694 с.
38. Мостовой Г. В. Математическая модель диффузии от точечного источ-ника в пограничном слое атмосферы // Вестник МГУ. Сер. 5. – 1993. – № 5. – С. 54–62.
39. Мостовой Г. В. Простая лагранжева модель мезомасштабного переноса примесей в атмосфере // Метеорология и гидрология. – 1993. – № 5. – С. 29–35.
40. Налбандян О. Г. О переносе пассивной примеси в случайном поле скоро-стей // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. – 1997. – Т. 33. – № 2. – С. 195–201.
41. Ньистадт Ф. Т. М. Атмосферная турбулентность и моделирование рас-пространения примесей : пер. с англ. / Ф. Т. М. Ньистадт, Х. Ван Доп. – М. : Гид-рометеоиздат, 1985. – 351 с.
42. Оке Т. Климаты пограничного слоя / Т. Оке. – Л. : Гидрометеоиздат, 1982. – 359 с.
43. Пененко В. В. Модели и методы для задач охраны окружающей среды / В. В. Пененко, А. Е. Алоян. – Новосибирск : Наука, 1985. – 256 с.
44. Пененко В. В. Прогнозирование изменений качества атмосферы с оценкой неопределенностей по данным мониторинга // Оптика атмосферы и океана. – 2008. – № 6. – Т. 21. – С. 492–497.
45. Протасов А. В. Динамико-вероятностное моделирование выбросов в ат-мосфере с использованием полулагранжевой модели переноса субстанции // Вы-числительные технологии. – 2006. – Т. 11. – Ч. 3. – С. 143–150.
46. Ровинский Ф. Я. Озон, окислы азота и серы в нижней атмосфере / Ф. Я. Ровинский, В. И. Егоров. – Л. : Гидрометеоиздат, 1986. – 183 с.
47. Сепеши Д. Метод определения средней концентрации примесей вблизи электростанций при помощи ЭВМ // Метеорологические аспекты загрязнения ат-мосферы. – Л. : Гидрометеоиздат, 1971. – С. 31–36.
48. Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования / Ин-т вычислительной математики. – М. : Наука, 2005. – 405 с.
49. Сонькин Л. Р. Метеорологические условия формирования периодов ин-тенсивного загрязнения воздуха в городах / Л. Р. Сонькин, Т. П. Денисова // Тр. ГГО. – 1969. – Вып. 238. – С. 33–41.
50. Сонькин Л. Р. Некоторые возможности прогноза содержания примесей в городском воздухе // Тр. ГГО. – 1971. – Вып. 254. – С. 121–132.
51. Сонькин Л. Р. Синоптико-статистический анализ и краткосрочный про-гноз загрязнения атмосферы / Л. Р. Сонькин. – Л. : Гидрометеоиздат, 1991. – 223 с.
52. Указания по расчету рассеивания в атмосфере веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369–74. – М. : Стройиздат, 1975. – 40 с.
53. Унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (версия 3.0). Эколог. НПО Ленинград. По методике ОНД-86. Руководство пользователя. – СПб., 2003. – 61 с.
54. Юдин М. С. Моделирование распространения атмосферных аэрозолей в малых масштабах / М. С. Юдин, К. Вильдероттер // Оптика атмосферы и океана. – 1999. – Т. 12. – № 6. – С. 519–522.
55. An application of a multiple point source atmospheric dispersion model / P. J. Comer [et al. ] // Atmos. Environ. – 1983. – V. 17, N 1. – P. 43–49.
56. Barat V. Atmospheric dispersion models // BARC. [Rept]. – 1994. – N P001. – 186 p.
57. Beniston M. Interactions between energy transformations and atmospheric phenomena. A survey of recent research [Text] / M. Beniston, R. Pielke // Reprinted from Boundary-Layer Meteorology. D. Reidel Publishing Company . Dordrecht Boston. – 1987. – V. 41, N 1–4. – 426 p.
58. Borrego С. S. Introduction of terrain roughness effects into a gaussian disper-sional model / С. S. Borrego, M. S. Coutinho, M. J. Costa // Sci. Total Environ. – 1990. – V. 99, N 1–2. – P. 153–161.
59. Bower J. S. Polar isopleth diagrams: a new way of presenting wind and pollu-tion data / J. S. Bower, E. J. Sullivan // Atmos. Environ. – 1981. – V. 15, N 4. – P. 537–540.
60. Cagnetti P. Two possible simplified diffusion models for very low wind-speed / P. Cagnetti, V. Ferrara // Riv. meteorol. aeron. – 1982. – V. 42, N 4. – P. 399–403.
61. Decu E. A study on air pollution / E. Decu, S. Lascu, D. Esanu // Rev. roum. geol. geophys. et geogr. Geophys. – 1983. – N 27. – P. 33–36.
62. Dhar R. Some aspects of stability in atmospheric dispersion problems / R. Dhar, D. K. Sinha // J. Math. and Phys. Sci. – 1992. – V. 26, N 1. – P. 91–104.
63. Draxler R. R. An improved Gaussian model for long-term average air concen-tration estimates // Atmos. Environ. – 1980. – V. 14, N 5. – P. 597–601.
64. Eliassen A. A review of long-range transport modelling // J. Appl. Meteorol. – 1980. – V. 19, N 3. – P. 231–240.
65. Green A. E. S. Analytic extensions of the Gaussian plume model / A. E. S. Green, R. P. Singhal, R. Venkateswar // J. Air. Pollut. Contr. Assoc. – 1980. – V. 30, N 7. – P. 773–776.
66. Hanna S. R. Review of atmospheric diffusion models for regulatory applica-tions // WWO Techn. Note. – 1982. – N 177. – 42 p.
67. Hesek F. Air polution model based on a nongaussian puff formula // Contrib. Geophys. Inst. Slov. Acad. Sci. – 1981(1982). – V. 4. – P. 109–121.
68. Hesek F. Calculation of air pollution in complex terrain // Contrib. Geophys. Inst. Slov. Acad. Sci. – 1991. – V. 11. – P. 87–98.
69. Kaplan H. A three-dimensional model for calculating the concentration distri-bution in inhomogeneous turbulence / H. Kaplan, N. Dinar // Boundary-Layer Meteorol. – 1993. – V. 62, N 1–4. – P. 217–245.
70. Klett J. D. Orientation model for particles in turbulence // J. Atmos. Sci. – 1995. – V. 52, N 12. – P. 2276–2285.
71. Koch W. A solution of the two-dimensional atmospheric diffusion equation with height-dependent diffusion coefficient including ground level absorption // Atmos. Environ. – 1989. – V. 23, N 8. – P. 1729–1732.
72. Lamprecht R. Modelling of air pollution dispersion with a Monte–Carlo diffu-sion model // PSI Ber. – 1994. – N 8. – P. 141–145.
73. Lupini R. A contribution to the problem of modelling the dispersion of pollu-tants in a time-varying, height – structured atmospheric boundary layer / R. Lupini, P. Malguzzi // Atmos. Environ. – 1981. – V. 15, № 3. – P. 363–369.
74. Melli P. Gaussian plume model parameters in groundlevel and elevated sources derived from the atmospheric diffusion equation in a neutral case / P. Melli, E. Runca // J. Appl. Meteorol. – 1979. – V. 18, N 9. – P. 1216–1221.
75. Nieuwstadt F. An analytic solution of the time-dependent, one-dimensional diffusion equation in the atmospheric boundary lay // Atmos. Environ. – 1980. – V. 14, N 12. – P. 1361–1364.
76. Nieuwstadt F. Atmospheric turbulence and air pollution modeling / F. Nieuwstadt, H. Van Dop // D. Reidel Publishing Company. Dordrecht. – Boston, 1981. – 358 p.
77. Overcamp T. J. Diffusion models for transient releases // J. Appl. Meteorol. – 1990. – V. 29, N 12. – P. 1307–1312.
78. Physick W. L. Review: mesoscale modelling in complex terrain // Earth-Sci. Rev. – 1998. – V. 25, N 3. – P. 199–235.
79. Roberts O. F. T. The theoretical scattering of smoke in a turbulent atmosphere // Proc. Roy. Soc. – 1923. – 104 A. – N 728. – P. 640–654.
80. Romanof N. Comparison of the Gaussian dispersion model to the measure-ments on SO2 around a power station / N. Romanof, R. Sohmidt // Метеорол. и гид-рол. (СРР). – 1979 (1981). – N 2. – С. 33–36.
81. Seppälä M. Frequency isopleth diagram to illustrate wind observations // Weather. – 1977. – V. 32, N 5. – P. 171–175.
82. Shuhuan Xie. An application of pattern recognition in the study of atmos-pheric diffusion / Xie Shuhuan, Zhou Zhiying // Beijing daxue xuebao. =Acta sci. natur. univ. pekinensis. – 1994. – V. 30, N 1. – P. 30–39.
83. Syrakov D. On the time averaged distribution of concentration due to a point source / D. Syrakov, D. Yordanov, M. Kolarova // Докл. Бълг. АН. – 1993. – N 5. – Т. 46. – С. 67–70.
84. Tirabassi T. A non-Gaussian model for evaluating ground level concentration by steady sources / T. Tirabassi, M. Tagliazucca, R. Lupini // Environ. Syst. Anal. and Manag. Proc. IFIP WG 7.1 Work Conf., Rome, 28–30 Sept., Amsterdam. – Amsterdam, 1981. – P. 627–635.
85. Venegas L. E. An urban air pollution model / L. E. Venegas, N. A. Mazzeo // Energy and Build. – 1991. – V. 16, N 1–2. – P. 705–709.
86. Vilibic I. Modified Gaussian plume model, k-transport and diffusion model efficiency in the same atmospheric conditions // Geofizika (SFRJ). –1994. – V. 11. – P. 47–57.
87. Zambakas J. D. Simultaneous interpretation of wind speed and direction to study air pollution from smoke, at the national observatory of Athens, Greece / J. D. Zambakas, V. E. Angouridakis, S. R. Kotinis // Z. Meteorol. – 1982. – V. 32, N 6. – P. 369–371.
88. Zib P. Seasonal variability of the simple urban dispersion model // J. Air Pol-lut. Contr. Assoc. –1980. – V. 30, N 1. – P. 35–37.
89. Zuba G. Schadstoffausbreitung in der Atmosphäre: Modellberechnungen in orographisch modifizierten Geländeformen // Berg- und Huttenmann. Monatsh. – 1991. – V. 136, N 9. – S. 342–347.