Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Параметризация шероховатости и количественные оценки характеристик атмосферного пограничного слоя над городской застройкой

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Параметризация шероховатости и количественные оценки характеристик атмосферного пограничного слоя над городской застройкой"

одесский щдрсметзорсл огачЕсгаШ институт

На правах рукописи

МАРИНИН Игорь Львович

УДК 551.510.522:551.554

ПАРАЧЙТРЛЗАЭДЯ ШЕРОХОВАТОСТИ к КОгаЧЕОТВаЕШЕ ОЦЕНКЙ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СТОЯ.

Ш ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКОЙ " --

11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геогрзфяческпх наук

Одесса - 1950

Работа выполнена в Одесском гидрометеорологическом институте

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук, доцент Шнайпман Б.А.

Офнсгиалыше оппоненты: доктор географических наук,

зав. кафедрой метеорологии ' ' Казанского Госуниверситета ' Переведенцев Ю.П.

кандидат физико-математических наук, старший на} -пшй сотрудник ОцоГОЙН Казаков АД.

»

Ведущая организациям Гидрометеорологический центр СССР.

Защита диссертации состоится 27 декабря 1990 г. в 14.00 часов на заседают специализированного совета К 068.4)4.01 в Одесском гидрометеоролргическом институте по адресу: 270016, Одес-с.а-16, ул. Львовская, 15, Одесский гидрометеорологический институт» • . . . • ' . " 1 ' • . ■ . "

С диссертацией мозно ознакомиться в бийлк теке Одесского гидрометеорологического института.

Автореферат разослан п ноября 1930 г.

Ученый'согфетаръ • спидаптсдпровашого созота . Гг 'Л^Ь.У------ и.о. ¿обода .

0БП1АЯ ХАРАКТВШС'ШКА. РАБОТЫ

Актуачьность темп. В настоящее времл в СССР и за рубежом значительно обострились экологические проблемы, б частности, проблема загрязнения воздушного бассейна крупных городов и прот-мшиенных центров. Одним из наиболее перспективных подходов к решению задач экологического мониторинга является комплэксное исследование внутренней структуры атмосферного пограничного слоя (АПС) па основе математического моде.чироваг-шя и количественного анализа данных наблюдений. Ретоние задачи количественного описания структуры АПС стало возможным олагосаря развития методов численного моделирования процесса взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью и накоплению стандартной агрометеорологической инТюрматага, которая являэтея исходной в задаче моделирования. Числечные модели АПС могут применяться доя решения широкого круга теоретических п прикладных задач, связанных с охраной окружающей среды. К числу таких задач относится выявление о сит ,кх закономерностей взаимодействия натекающего воздушного потока со. сложной подстплавдей поверхностью, количественная оценка влияштя антропогенного воздействия на параметры внутренней структуры АПС, расчет просхранственной структуры АПС как исходной информации в задаче рассеяния примесей от источников антропогенного происхождения и другие задачи.

Решение этих к других задач требует дальнейшего развития методов математического моделирования АПС над городов. Исследования з этой области мояно _азделить по двум основным направлениям: •

1. Разработка моделей АПС едя изучения влияния различных- . физических факторов, действующих з АПС над городом, на микроклимат больших городов и промышленных центров.

2. Моделирование цгфкуляционного рент»а и турбулентного обмена в задачах рассеивания примесей. . *

Выполненная. диссертационная работа в основном примыкает к циклу исследований второго, направления, однако наряду с реализацией основной цели в ней"полутени результаты, "представляющие интерес при решении проблемы''изучения физических закономерностей' пространственной структуры АПС над городом.

Цель и задачи исследования. Осяопная цель диссертационной* работы состояла в разработке .метода комплексной' оценки характеристик АПС над городской застройкой на основе математического

моделирования и количество иного а паи: за данных стандартных аэро-.метеорояогичзсктх наблюдений. Реализация поставленной це^ бича осущостялена в диссертационной работе путем реаеыгя следующих основных задач:

1) исследование основных особенностей Нормирования полой метеорологических величин а характеристик турбулентности в АПС над городом; ....

2) корректный учет влияния городской эастройш .на характеристика внутренней структуры АЛ С, в частности, параметризация шероховатости подстклавдей поверхности в условия:! городской застройка;

3) разработка метода оценки влияния городской застройки на формирование Еертикачьних про&илей метеорологических величин и характеристик турбулентности п АПС;

4) количественная оценка термодинамического, Едркуляциотто-го и турбулентного реапшв АПС над городом.

Методика исследования состоит в синтеза расчетов характеристик внутренней структуры АПС над городом с помощью математической модели АПС и стандартной 'аэрометеорологачоской информации.

Научная нови'зка работы состоит в разработке комплексного метода количественного описания трехмерной структуры АПС над городом для использования в задачах охраны частоты воздушного бас-'сейна крупных городов и промышленных центров.

На зашту бы пес они следующие осноЕпе результаты, представ-'ляжив научную п праотичзскую значимость:

. I) методика параметризации шероховатости подстилающей поверхности в условиях городской застройки;

'¿) метод учета влияния городской застройки на внутреннюю структуру АПС над городом;

3) результаты количественной оценки влияния островов шероховатости и тепла на характеристики термодинамического взаимодействия, городской застройки с натекающим потоком; -

4) кол:;чеотас-Н!!ог описание трехмерной структуры АПС над городе« при различных тзрмодкналшческих условиях.

Нгачтическаа зкач:шость работы заключается с том, .что ее ре-с,у."ьтати могут применяться при решении задач, связанных с рассеи-врчьпм атмоофергах примесей и локальным чиеяенпым прогнозом пого-ьи для крупных геролов. Рассчитанные вортгиильано ироЗчта мотео-

ралогических величин и характеристик. турбулентности являются исходной информацией при решении уравнения ди'^узии примесе" и применен®* яругах методик кгмлиза загрязнен:!": атмосгеры городов и промышленных центров. Результаты методакц параметризации лерохо-ватости подстилая::^ поверхности 2 усчовиях городской застройки могут быть испочьзозанн в задачах численного могэлирозяния АПС, строительной климатологии, ветроэнергетики.

В настоящее время результаты исследования используются при выполнении темы 7.28.13 НИР и ОКР Госгаьчгидромета СССР за 19861990 гг. "Разработать методам комплексного исследования загрязнения воздушного бассейна г. !.'оекзи с использованием данных дпетан- • цпонного количественного зондирования".

Достоверность полученных результатов подтверждаемся тем,- что:

X) г исследовашш использована физически обоснованная модель АПС над неоднородной поцстилапцой поверхность");

2) воспроизведенные расчетами закономерности цкркуляпиопного .. и термодинамического ренинов АПС над городской застройкой-согласуются с установленными экспериментальным путем; *

3) согласовании рассчитанных я измеренных значений скорости ветра в шикнем слое атмосферы.

Апробация таботы. Основные результата работы докладывались на рес: убликанском семинаре по мониторингу загрязнений атмосферы * крупных городов выбросами промышленных'предприятий^и автотранс-' порта УкрНИИ Госкомгидромета СССР (Киев, .1990), яа научных конференциях ОГШ (1988, 1989), Опубликованы три статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,. 4 глав и заключения. Общий объем работа составляет 186 страниц, в том числе 78 таблиц и рисунков. Список литературы включает 113 работ. •• . •

' ; ОСНОВНОЕ С0ДЕР2АЕЙЕ РАБОТЫ

Во бведении. дако обоснование набора темы диссертационной работы, определяются ее цель, научная новизна, практическая значимость, методика исследования, излагается краткое содержание рабо- • ' - - • . . >'

В первой главе сформуя:трована постановка задачи количественного описания АПС над городом на основе численного моделирования влияния островов шероховатости и тепла на характеристики ькутрок-

ней структуры АПС. Описывается модели нестационарного горизонтально -неоднородного барсклииного АПС, входными паррлатрггли которой являются даянге стандартно?? агрометеорологической информации. Система уравнений включает уравнения движения, статики, норазрыь-• ности, состояния, притока тепла, баланса ганйзти'ческой энергии турбулентности и скорости диссипации, а также соотношение Колмогорова. Граничные условия закаются на подстилающей поверхности (для температуры воздуха - на уровне стандартных измерений Ъ = 2 и) и на верхней границе о" лам и расчета высоток 1500 м. ГеостроТическке верхние граничные ^слов'ш задаются по дрчным радиозондирования. На боковых границах области ставится условие, соответствующее сЕободьс.чу проникновению возмущений метеорологических полей. Постановка н чалыгах условий осуществляется заданием вертикальных профилей метеорологических зеличлн и характеристик турбулентности в области расчета.

Модель АЛО отвечает следующим требованиям:

1) в модели учтены основные физические факторы, формирующие структуру АПС - нэстационарность, горизонтальная неоднородность подстилающей поверхности," баро.юшнность, неадиабатические притоки тепла на подстилающей поверхности, адвекцию и вертикальный турбулентный облея;

2)' для'расчета входных параметров используется стандартная аэросиноптическая информация.

Решение системы равнений определяется условием выхода на стационарный-ре-дш и производится методом численного интегрирования по полунияв^эй схеме. Дифференциальные уравнения модиш заменяются конечно-разностными аналогами, которые на каждой счетной итерации реоаются методами обычной и матричной прогонки в потоковом варианте.

Достой: ггвом использовагчой модели является, прожде всего, использование дифференциального уравнешя переноса для скорости диссипации турбулентной кинетической энергии в рамках замыкания второго порядка. Показано, что К-моделк, реализующие этот способ заликания, позволяют более точно моделировать структуру турбулентного потока.

,. Существенным отличием постановки задачи моделирования внутренней структуру АПС лад городом является задание островов шероховатости к тепла как внешних параметров модели, которые рассчи-гывеато.1 о использованием данных стандартных наблюдений. Это ~о-

звсш1гт упростить вычисл тельный алгоритм модели и в явном виде учесть ВЛИЯШ9 специфических особенностей подстилающей поверхность в условиях городской застройки ка формирование вертикгть-ных профилей метеорологических величий и характеристик турбулентности в АПС над городом.

Ограничения применимости модели связана с прене.роязнием влияния горизонтального турбулентного обмена, отсутствием учета в модели эффектов фазовых переходов воды, применением сплайн-ин-терподядаи при моделировании острояа тегога.города.

Во второй паве рассматривается подход к параметризации шероховатости подстилавшей поверхности,"оснозанный на принципе сохранения количества движения потека. На основе этого подхода формулируется методика параметризации пероховатоотл подстилающей поверхности з условиях городской застройки.

В работе аначизируются два основных эффекта воздействия городской застройки на структуру АПС:

I) модификация црраметра эффективной шероховатости-(мёэоше- ' роховатости) 2е« подстилающей поверхности вследствие сопротивления городской застройки;

' 2) бюрчироЕшше вертикальных профилей скорости вптра в алое препятствий высотой 2*. , в котором квкащка потока определяется лока-ькымм особенностями обтекания отдельных препятствий. к

Согласно предложенному подходу, оба эти эффекта рассматриваются совместно в рачках единой задачи,по определению параметров универсальной функции подобия которой аппроксимируется фактический профиль скорости ветра в приземном подслое высотой.Ь\ ;

зМ^п^.в^) - (I)".

и*. г0|

Кфп-, г*]

^ = 2/2* " (3; •

еС, » - 1П О* • . Ш

Здесь - постоянная Кармана, и*- тшнт'.ческая скорость1. оС- безразмерный параметр формы профиля.

Фактичссго.чу профилю ¿коростп ветра б'слое'препятствий ставится в соотве'. л'вае фиктивный лсгарп&'ичгский просить: . _

(2)

• . u> Zo

Значения параметра микрошероховатостз 2о высота вытпсненйя cL определяются из условия эквивалентности фиктивного профиля " фактическому, согласно которому количество двияешя воз ушного иотока в слое препятствий с фиктивным профилем скорости токдест-венно фактическому.

Методика параметризации шероховатости предполагает решение системы нелинейных алгебраических уравнений относительно 'величин Zee »2в и do , который мокно получить из условий эквивалентности и-склейки на уровне фактического (I) и фиктивного (5) I профилей с использованием с отношений, основанных на принципах сохранения импульса и кинетической энергии потока в слое препятствий:

Uft'^tn [Ч + (6)'

Cr » 0,5-Cd-(Но-do)/ ho (7)

г«/2о - (4- h0/z*yp (8)

где С» - осредненный по объему безразмерный .соэффициент сопротивления застройки, пропорциональный аналогичному коэффициенту ооп-ротивления препятствий типа параллелепипеда Сл = 0,3^0,8. Внеш-шши параметрами задачи являются высота h0, относительная плотность Р застройки (отношение площади основания зданий к общей площади участка лзазиоднородной застройки) и коэффициент . Be-•'личина Z*/h0 может быть либо задана априори, либо рассчитана в качестве внутреннего параметра модели АПС. Все величины предполагаются осредненншли по площади участка кваэиодаородной застройки.

Били пр ведены три вычислительных эксперимента по. оценке параметров Zoe » 2в, d0 з условиях идеализированной застройки высотой 5*о0 м и плотностью 0,2*0,8. В первом эксперименте получено, что велачкна эффективной шероховатости застройки изменяется от 0,69 до 8,00 м, что согласуется о результатами наблюдений в условиях реачьной городской' застройки, а также с полу эмпирически ми оценками. Величина lot возрастает с увеличением высоты hD, и убывает. с уг лечением Р . Последнее объясняется развитием процесса пытеешная: с увеличением плотности застро'-.з в нижней части слот ¡.репятотзкй убывает полное количество движения потока на

участка застроГиси, что в силу (6) определяет уменьшение величины о(. Таким образом, под вытеснением понимается смещение вверх области относительно больших значений скорости ветра, тогда как профлль скорости смекается В1п:з с уменьшением . Изменение численных значении эквивалентного профиля (5) отражает процесс вытеснешт: с увеличением Р импульс потока j слое препятствий

(S)

уменьшается. При этом величина do возрастает, 20 - убывает. Значения Zo меньше Zct в 1,1+4 раза в зависимости от плотностл застройки.

Во втором эксперименте оценивалось влияние воздушных коридоров А1евду препятствиями (пространств, где отсутствует слой препятствий) на величину искомых параметров. Обнаружено, что S'X>— фект параллельных noToicy воздушных коридоров в 1,1-2 раза занижает величину параметра эффективной ufepoxc затости, максимальное значение которой в принятых условиях составляет 5,5 м. Для каждого диапазо-а высот препятствий величина параметра Zoe имеет максимум при Р = 0,6+0,7. При дальнейшем возрастании плотности препятствий развивается процесс вытеснения, обусловливающий уменьшение эффективной шероховатости. Обнаружено, что эффект воздушных коридоров при Р 6 0,3 способствует усилению сквозных ветров меж. ду прешггствг зга.

По •результатам расчетов предложены линейные зависимости искомых параметров от высоты препятствий при различной плотности их расположения (табл. I и 2). Показано, что найденные зависимости хорошо согласуются с эмпирическими.

Таблица I

Значения h0/zce . Ho/Zo . doAe без учета

воздушных KoparipoB

Р i 0,2 j 0,3 { 0,4 i 0,5 \ 0,6 j 0,7 i 0,8

h0/z0£ н0/га d0/h0 7,5 10,7 0,36 7,7 7,9 8,3 13,1 16,2 2P,2 0,50 0,61 0,71 8,7 9,5 . 25,4 o3,3 0,79 0,86 10,8 45,4 0,91

t-

Таблица 2

Значения КоЛсе »ЬоД» , ¿оД, о учетом воздушных коридоров

р } о,г } о.з } о.4 ; 0,5 { 0,6..| 0,7 ! ! 0,8

Ьо/^ое 16,7 14,0 12,5 П.7 11,2 11,4 • 1Л,I

Ьо/г® 24,0 24,0 25 6 28,6 ¿2,8 39,7 50,8

0,16 0,27 0,39 0,50 0,61 0,72 0,81

В тпетьеы эксперименте анализировалось соответствие расчетным значениям параметров результатам градиентних наблюдений. Обнаружено, что градиентные наблюдения, выполненные в предполоке-шш л о гар л'Т.ммче ско го профиля скорости ветра (5) в приземном подслое АПС, занижают рчяичину параметра микрошероховатости н. завышают величину высоты вытеснения.

По^'че»'ные результаты используются при постановке граничных у лови:'; модели АПС.

3 третьей главе излагаются результаты численного моделирования 1 остраютвенной структуры АПС при различных способах имитации городской застройка!: островом шероховатости, островом тепла я совокупным воздействием - этих факторов при различных внешних условиях. Бшш проведены три вычислительных эксперимента по моделированию трехмерной структуры АПС в области 110x150 км при различных способах имитации влияния городасой застройки. В первом случае анализировалось влияние острова шероховатости модельного города размерам: 40x40 км при значениях элективной шероховатости застройки 1,2 и 2,2 м и различна термоцинамичеокг: условиях в нате-ающем потоке. Так, влияние острова шероховатости 2« « 1,2 м на характеристики натекающего со скоростью Уц = 20 м-с" (на верхней границе области расчета) слабоустойчиво стратифицированного потока (00 = -5 Вт.к"2 прп фоновой шероховатости наветренной местности 0,2 м) прослежзаетой до высоты.750 м в виде уменьшения на 0,5-3,0 ¡.ье-1 скогюсте ветра V . увеличения отклонения вектора скорости ветра I) влево от геострофичеоког< на 5-10 0 и воз-растатя коэффициента турбулентности К на 3-5 (.Г-с" при натекают потока па территорию города. По характеру динамического гзаиыо действия потом с островом шероховатости можно условно выделять в городе наветренную и подветренную зоны. Первая характер разуется «акоимальнами значениями скорости трепля и кооф|ядаеота

турбулентности (0,70-0,75 м-с-1, 12-13 м^с"1 ). Величина максимального изменения да (разность экстремального значения физической величины 9. , обусловленного воздействием городской застройга, и среднего значения величины в натекающем потоке на одпом и том не уровне) для и* составляет 0,1 м-с"*, для (30 - около 6 Вт».\Гг. Максимальное значение К отмечается на внсо-зх 100-150 м, максимальное изменение - на высотах 150-300 »л. Подветренная зона города характеризуется максимальным замедлением потока и отклоизшем его влево от геострофического ветра. Величины ¿У и дй монотонно убывают нулевым зи£.-:ениям па высотах 1000-1200 м. Высота АПС составляет 500-750 м.

Следствием влияния острова шероховатости является барьерный эффект, проявляющийся в виде увеличения скорости ветра без существенного изменения других физических характеристик потока в узкой области, параллельной наветренной границе города и отстоящей от нее на 10-15 км вверх по потоку. Возрастание скорости максимально в слое 200-300 м и не превышает I

Моделирование влияния острова тепла в отсутствие острова шероховатости показало, что по характеру теплообмена город такав можно разделить на 2 зоны. Наветренная зона характеризуется адвекцией холода и наименее устойчивой стратификацией. При натека-нии потока со скоростью Ун = 20 со слабоустойчивой стра-

■ тификаццей ( Д* « 0,6 и (50 = 20 Вт*м~2) при интенсивности

острова тепла о-5 с,в наветренной зоне стратификация изменяла знак, величина 01о достигала 15+20 Бт.м"2, а 0,7+0,8 м-с""*. В подветренной зоне тлеет место адвекция тепла, в силу чего , стратификация АПС становится устойчивой, = -10+т2 Вт.м-^ к и» % 0,6 м-с"*. Различия в характере турбулентного обмена в различных частях города и возникновение лотсалытих циркуляции острова теыа обусловливают слэцутощио о эбенностк цир; ^у ляцл о нн с г о режима: " наветренной зоне воздушный поток ускоряется на величииу 0,5-1,0 м-с"^, в наветренной - замедляется (максимальное изменение дУ отмечается в слое Ю0-200 ;.0; величина лВ в паветрен-• ной зона менотенпо убывает с высотой ".о верхней граш цы АПС (около 600-700 м), в подветренной - имеет максимум па уровне Ъ -= 100 м, |лЪ| £ 8 максимальные значения дУ отмечается на наветренной (ускоренна, дУ >0) и подвоаренной (з^.метпение, дУ <0 ) границах города; отмечается конвергенция поля скорости яетра над территорией города, в центра острова тепла восходящие верти-

кальные движения достигают скорости С»06 Зональные

различия в поле К прослеживался до' Z = 100 м, выше экстремальные значения характеристик турбулентности соответствуют центр" города. Максимальное значение К составляет около 14 м^с"*1, дК = 7,0+7,5 м^с1 (на высоте 300 м);

При совместном воздействии островов шероховатости (toe = 1,2 и 2,2 í,¡) и тепла (3°) характеристики натрясающего потока иаыейя-лись следующим образом: U* возрастала на 0 ,2 м. с"** до значений 0,80+0,85 М'С"1; величина CU изменяла знак и достигала значений 3+5 Вт-м2, возрастая на 10+20 Вт-м"2, на уровне 100 и иамедлвте скорости ветра достигало максимума, превшая 5 м* с"^ íотносительное замедление составило 20-30 5?); величина tí) убывала с высотой от 18-20 ° на уровне 10 г до 0+2 0 на I » 1000 м, величина ДК достигала максиму. :а на 14-15 на I » 300 м при максималь-

ном значении ,К = 20+¿5 на высоте 200 н; барьерный эффект максимален на высоте 300 к (¿V = 1,3+1,5 м»с~^); высота МО со-, ставляет 7ta-1000 и; выше 1000 м влияние города проявляется лишь в замедлении на 1,0+1,5 м.с~* скорости ветра. При этом сохраняется характер различий характеристик АПС в наветренной и. подвет-. ренной зонах города.1 . \ 1 >

В четвертой главе излагаются результаты применения комплею-ного подхода к исследованию характеристик внутренней структуры. АПС над реальной неоднородной городской застройкой г. Шсквы. Дчя моделирования острой . шероховатости города используется исходная система уравнений в прибликении стационарности и горизонтальной однородности АЛО. Остров тепла моделируется посредством сплайн-интерполяции температура воздуха, смеренной на метеоро-логачеехшх станциях г. Москвы ьа уровне 2 м. Проводится кшшчест-зенная оценка характеристик термодинамического взаимодействия атмосферы с городской застройкой и пространственного распределения метеорологических величин и характеристик турбулентности в АПС: на первом этапе - в прибликении квазиоднородности отдельных участков городской застройки, на втором - с помощью исходной модели горизонтально i. однородного АПС. Рассчитаны значения параметра Zoe для различных районов г. Москвы. Показано, что максимальными значениями Zoe (более 2,3 м) характеризуется центральная часть города. Максимумы 2ot (2 м и более) соответствуют также отдельны.: районам северной, восточной и юго-западаой частей •

г. Москвы. Повышенными значениям! Zoe харахгаризуются леопие массива. В целом распределение 2Се отражает секторные разит;: характера застройки г. Ltocic.a. Центральному, северному, северовосточному, восточному, большей части юго-западного сектор?;.: города соответствуют значения 2ое з 1,5 м; в западном и ю^юм сок-торах распределение Zor в значительной степени неоднородно; 0020-ро-заладшй и У)Го-зосточный сектор характеризуются боковой ¡иоро-ховатостыо 0,2 м.

На основании расчетов горизонтального распределения u* , Q„ , высоты АПС h била проанализировала динамика взаимодействия воздушного потока с застройкой г. Москвы при различной скорости зет-pa % на верхней границе ЛПС в нате тающем потоке со слабоустойчивой стратификацией.

При \> 15 м-с-1 значения U* цревшаит О^бС-0,70 длл центральной части города, максимумы Q.0 « -10 Бт• i¡ К = 400 м соответствуют вершине острова тепла (интенсивностью 1,0+2,5 циркуляционный реиш потока .при катокании на город изменяется слабо, за исключением прнземкого подслоя Z é 50 м; коэффициент турбулентности достигает 40 м2«с~- па У - 200 м, а ее интенсивность ь - 2,0-12,5 м2-с~2.

При Ун = I0-ÍI5 м-с"1 величина U* для всей территории города составляет 0,60-0,65 м-с"*; максимальное значение h = 400-600 .соответствует вершинам островов ыерохсЕатостн и тепла. Пря интенсивности острова тепла более 2 0 над центром города АЛО стратифицирован неустойчиво, Üo достигает 20 Зт-и"^. Влияние городской средн на реким АПС максимально: üY 5 ч-с-^, дБ - 20*30 дК ^ 20 м^.с"^. Максимальные значения К. = 25+30 м^.с"^ отмечают-

О о

ся в слое 200-300 м; в приземном лодсяое b ~ 2 а .о~'".

При Ч^ < 10 доминирует влияние острова тепла города.

В районах значительно шероховатой застройки U* = 0,30-0,35 м-с"^, при Vh á 5 величина U* 6 о,15 м-с"^. Высота АПС невелпча ( h. ~ 200*250 м). йшдсимальчые значения К. отмечаотск в слое 100-200 м (5*10.к?.с-1), b - в приземном подслое (bá 0,5 m2.c-¿). при Vhá 5 м.с"1 характеристики турбулентности практически нулевые.

Наибольший вклад в трансформацию натекающего потока внос it центральная часть города. Независимо от иигпспвности остроьа тепла она образует след города з виде шлейфа более теплого, но-

устойчивого и турбулпзгрованного воздуха. При натекании следа города на лесиие массивы защитного пояса г. Москвы турбулкзацпя потока значительно зозрастаот (соответственно обусловливая максимумы И*, К к характеристик турбулентности), что активизирует процесс рассеивания загрязнений, содержащихся в следе города.

Показано, что введете универсальной функции (2) для описания профиля скорости ветра над городскрй застройкой улучшает согласование рассчитанннх и измеренных скоростей ветра на уровне 1С м.

В заключении сформулированы основные выводы исследования:

1) разработана методика параметризации шерох ватостп подстилающей поверхности з условиях городской застройки, основанная на принципах сохранения импульса и энергии потока в слоо препятствий;

2) дана количественная оценка параметра эффективной шероховатости и других параметров универсальных прося-пей ветра в слое препятствий над идеализированной квазиоднородной застройкой;

3) осуществлено численное моделирование АПС с использованием в качестве входной информации дачных стандартных аэрометеорологи-ческнх наблюдений и величин эффективной шероховатости, рассчитываемой по указанной методике;

4) получены количественные оценки характеристик .АПО при имитации города островами шероховатости и тепла;

5) рассчитаны характеристики островов шероховатости и тепла г. Москвы;

о) рассчитано пространственное распределение лют эрологичео-ких величин, характеристик турбулентности и термодинамических параметров АПС для набора термоданадшческах состояний АПС над реальной застройкой г. Москвы,

Результаты работы могут использоваться, в частности, в задачах охраны чистоты воздушного бассейна крупных городов и промышленных центров.

По теме диссертации опубликованы работы.:

1. Уарннин И.Л., Инайдмен В.А. Вычислительный алгоритм оценки характеристик пограничного слоя атмосферы над городом. -Одесса, 1985. - II с. - Деп. во ШШГШ-МВД 10.04.90 г., Ш87-ГМ-90.

2. Маранин ИЛ. Параметризация шероховатости подстилающей поверхности е условиях городской застройки.. - Одесса, 1990. -

27 о. - Деп. во■ВНИИГМИ-МЦД 01.11.90 г., 1031-ГМ-90.

3. Маринин И .Л. Количественная оценка характеристик атмосферного пограничного слоя над городом. - Одесса, 1890. - 15 с. Дэп. во ВИИГИ-ВД 01.11.90 г., 15 Ю32-ГЛ-50.

Пооп.к печати 20.1Формат 6СМ1 1/10. ОТ'вм ОДут.изхп. 1.0гьг/ Заказ 4Т93. Ткрак 10СЬкз. ( органография Опеоского обяноппграЬяза вта.псх^З. Лепки а 49.