Вопросы атмосферной диффузии и загрязнения и загрязнения воздуха. Под ред.М.Е.Берлянда-Л.: Гидрометеоиздат,1966-32-64с.
Обсуждается проблема метеорологической обусловленности загрязнения городов и эффективность анализа фактического материала для решения этой проблемы. Рассмотрена связь между загрязнением городского воздуха и отдельными метеорологическими параметрами, а также синоптическими ситуациями. Высказываются некоторые соображения об особенностях загрязнения воздуха в промышленных городах, а также о возможности использования метеорологических данных для обеспечения чистоты воздуха. Выяснение метеорологической обусловленности загрязнения городов имеет большое значение для решения проблемы чистоты воздуха над городами. При правильном учете метеорологических и климатических условий мероприятия по обеспечению чистоты атмосферы как над существующими, так и над строящимися городами могут быть проведены с наименьшими затратами. Таким образом, данный вопрос представляет не только научный, но прежде всего и большой практический интерес. Выявление метеорологической обусловленности загрязнения атмосферы над городами в принципе позволяет решать следующие задачи: 1. Учет фона загрязнения города для различных метеорологических условий при расчете распространения примесей от отдельных источников загрязнения. 2. Прогноз условий загрязнения. 3. Географическое распределение метеорологических параметров и ситуаций, с которыми связано наибольшее загрязнение атмосферы, а также значительное очищение ее. Последнее особенно существенно для оценки с метеорологической точки зрения районов будущего промышленного строительства. Зависимости между загрязнением атмосферы и метеорологическими условиями являются довольно сложными и существенно определяются характером выбросов. В принципе подобные зависимости должны определяться для заданных условий выбросов. Можно, однако, считать, что характер и количество выбросов в промышленном городе меняются ото дня ко дню несущественно, поэтому статистический анализ метеорологической обусловленности загрязнения городов является весьма полезным для понимания механизма загрязнения. По данному вопросу за последние годы выполнен ряд исследований, в основном за рубежом. В этих работах загрязнение атмосферы над городами коррелируется с различными метеорологическими характеристиками: направлением и скоростью ветра, показателями устойчивости атмосферы, осадками, температурой и др. Рассматривается годовой и суточный ход загрязнения воздуха в связи с годовым и суточным ходом метеорологических элементов. Анализируется связь загрязнения атмосферы с синоптическими процессами, а в отдельных работах ставится вопрос о синоптическом прогнозе загрязнения. Во многих работах отмечается уменьшение загрязнения воздуха над городами при усилении ветра. Максимальные концентрации примесей наблюдаются при штиле. Вероятно, такая зависимость имеет место в связи с преобладанием низких выбросов. Теоретические и эмпирические исследования диффузии высоких перегретых выбросов указывают на наличие опасной скорости ветра - 5-6 м/сек., при которой наблюдается максимальное загрязнение приземного воздуха под факелом. Связь концентрации примесей в воздухе с направлением ветра кажется совершенно очевидной. Тем не менее в некоторых работа отмечается, что направление ветра со стороны источников загрязнения не всегда играет решающую роль в формировании высоких концентраций. В районе Токио, например, иногда устойчивость атмосферы оказывается более существенной для усиления загрязнения воздуха, чем направление ветра. В центральной части Будапешта при ветрах со стороны промышленных предприятий наблюдается повышенное загрязнение атмосферы, однако концентрации примесей еще выше при штиле в центре антициклона. Манн предлагает учитывать при городском строительстве розу ветров не вообще, а при определенных метеорологических ситуациях: при инверсиях, осадках и т. д. Все авторы, изучавшие связь загрязнения воздуха над городами с устойчивостью атмосферы, приходят к единодушному выводу - с усилением устойчивости увеличивается загрязнение атмосферы. Вероятно, и в данном случае такой вывод связан с тем, что изучались преимущественно низкие выбросы. Изучение загрязнения атмосферы высокими перегретыми выбросами привело, по сути дела, к обратному выводу - при нормальных, наиболее часто встречающихся условиях концентрация примесей увеличивается при усилении турбулентного обмена, связанного с усилением неустойчивости. При аномальных условиях стратификации, когда приподнятая инверсия расположена над источником загрязнения, концентрация примесей под факелом у земли, согласно теоретическим расчетам, может увеличиться до 2 раз и более по сравнению с нормальными условиями. Таким образом, связь загрязнения атмосферы со скоростью ветра и с устойчивостью достаточно сложна и зависит от характера выбросов. Эффект очищения атмосферы осадками не вызывает сомнения, что отмечают все авторы, изучавшие этот вопрос. Найдена прямая связь между количеством осадков и загрязнением атмосферы. Наряду с этим высказывается точка зрения о том, что небольшое количество осадков достаточно эффективно очищает атмосферу от примесей, и, таким образом, общее количество осадков в данном случае не играет существенной роли. В некоторых работах рассматривается связь между загрязнением воздуха и относительной влажностью. Связь везде получается прямая. Видимо, это определяется тем, что большая относительная влажность связана с низкими температурами и с повышенной устойчивостью. Наиболее интенсивные загрязнения часто наблюдаются в туманах, где устойчивость очень велика. рассматривают связь загрязнения с температурой воздуха. С понижением температуры загрязнение повышается.
В ряде работ рассматривается обусловленность загрязнения атмосферы синоптическими процессами. В этих работах показано, что наибольшие загрязнения атмосферы над городами связаны с антициклонами. Надо при этом заметить, что выполненные работы охватывали только зиму и частично перходные сезоны. С антициклонами и инверсиями связаны известные катастрофические загрязнения городов. Антициклоны в большинстве случаев соответствуют большим загрязнениям, но нередко значительные концентрации еаблюдаются и при других условиях погоды.
Большой интерес представляют данные о годовом и суточном ходе загрязнения атмосферы, который существенно связан с годовым и суточным ходом метеорологических параметров, определяющих загрязнение. Во многих работах сравнивается загрязнение атмосферы в зимнее и летнее время, отмечается повышенное загрязнение зимой. Это связывается с антициклонической погодой и с повышенной устойчивостью, а также с большим количеством сжигаемого топлива. Для нас особый интерес представляют данные о загрязнении атмосферы во все календарные месяцы, поскольку в таком случае возможно рассмотрение связи годового хода загрязнения с климатическими и циркуляционными характеристиками.
Изучение суточного хода загрязнения атмосферы над городами показало наличие двух максимумов: в утренние часы и в ранние вечерние. Утренний максимум объясняется совпадением значительной атмосферной устойчивости с началом рабочего дня, вечерний максимум-усилением устойчивости. Высказывается мнение, что суточный ход загрязнения атмосферы болшьше объясняется метеорологическими факторами, чем режимом работы промышленных предриятий. В частности, как уже отмечалось выше, в пасмурные дни без осадков суточный ход выражен слабо.
Из рассмотренных работ следует, что, несмотря на большую сложность физического механизма загрязнения городов, известен целый ряд фактов относительно связи между загрязнением атмосферы и метеорологическими условиями. Однако эти связи весьма сложные и часто неоднозначные. Для дальнейшего изучения механизма загрязнения городов необходимы серьезные теоретические и эмпирические исследования. При наличии фактического материала представляется весьма полезным, во-первых, анализ метеорологической обусловленности загрязнения ряда городов, расположенных в разных климатических районах с различными характеристиками выбросов; во-вторых, исследование особенностей распространения примесей при различных метеорологических ситуациях от одиночных источников загрязнения с известными параметрами выбросов, имея в виду, что одиночные источники участвуют с загрязнении промышленного города.