Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями

Гранберг, Игорь Григорьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями"

□034Б4Э88

На правах рукописи

Гранберг Игорь Григорьевич

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ НАД НЕОДНОРОДНЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Специальность 03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

? 1г::*

Москва 2009

003464988

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Научный консультант - доктор физико-математических наук,

академик РАН

Голицын Георгий Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор

доктор физико-математических наук, профессор

Арефьев Владимир Николаевич

Куницын Вячеслав Евгеньевич

Лапшин Владимир Борисович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Российский государственный гидрометеорологический университет

Защита диссертации состоится «16» апреля 2009 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 501.002.11 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва, Воробьевы горы, МГУ им. М. В. Ломоносова, д. 1, стр. 2, физический факультет, аудитория 5-19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан « II» Лл/1 _2009 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 501.002.11 доктор физико-математических наук

Г. Б. Хомутов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Влияние неровностей поверхности Земли различных масштабов на состояние атмосферного пограничного слоя (АПС) огромно и с учетом процессов загрязнения атмосферы формирует возникновение ряда экологических проблем. Оно определяет и климатический режим, и текущую погоду не только в горных регионах, высота которых часто превышает высоту АПС, но и в крупных городах, особенно расположенных в холмистой или предгорной местности, где вследствие температурных инверсий в АПС значительно возрастает уровень загрязнения атмосферы и зачастую образуются смоги. Многие регионы Земли подвержены процессам опустынивания в результате антропогенных нагрузок и изменения климата. В пустынных регионах или местностях, подверженных процессам опустынивания, существенное влияние на структуру и состояние приземного слоя атмосферы оказывают даже небольшие неровности - песчаные барханы, которые за счет неравномерного нагрева верхушки барханов и между барханных понижений вызывают явления отрыва и выноса аридного аэрозоля. При этом одним из важнейших процессов, влияющих на состояние атмосферы и почвы, является тепломассообмен в системе почва-атмосфера, что, в конечном счете, и влияет на климат. Таким образом, проблема опустынивания является актуальной общемировой климатической и социальной проблемой.

Исследование экологических проблем, связанных с влиянием неровностей поверхности Земли на загрязнение атмосферы, является актуальнейшей задачей и она может быть решена путем вначале феноменологического описания соответствующего явления, а затем изучения физических механизмов этих процессов и математического моделирования этих явлений.

большинство гидродинамических моделей в это время были двумерными. Это было связано с трудностью моделирования полной трехмерной задачи обтекания реальных горных массивов воздушными потоками. Для решения этих актуальных задач автором была создана новая трёхмерная негидростатическая модель обтекания препятствий произвольной формы потоком несжимаемой жидкости со свободной поверхностью и с соответствующим реальному (для воздушных потоков) профилем скорости для решения пространственной задачи обтекания воздушными потоками реальных горных массивов, что было принципиально новым подходом. В 1987-1989 гг. эта модель была использована для моделирования обтекания Украинских Карпат. Далее модель применялась и развивалась уже как модель слабосжимаемой адиабатической жидкости в целях решения актуальных задач обтекания горных массивов воздушными потоками для некоторых стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра). Такая проблема теперь решалась уже не только как гидродинамическая задача обтекания горных массивов, но и как часть актуальной задачи о переносе примеси над такими горными регионами. Заметим, что при процессе переносе примеси над горными регионами, вследствие образования застойных зон, возникают экологические проблемы, приводящие к опасным последствиям для здоровья людей и сообществ.

атмосферу во время пыльных бурь и, как показали организованные и проведенные под руководством и непосредственном участии автора экспедиционные исследования 1991-92, 1995-2007гг., также в сухую жаркую погоду в отсутствие сильного ветра. Кроме хорошо известной эмиссии почвенных частиц, происходящей в организованных вихревых структурах пограничного слоя (например, пыльные дьяволы), существуют и другие механизмы выноса в атмосферу аридного аэрозоля, включающие эмиссию тонкодисперсных фракций (<2,5 мкм). Хотя тонкодисперсный аэрозоль составляет относительно небольшую часть потока массы в атмосферу, но, учитывая его долгое время жизни в атмосфере, способность влиять на процессы конденсации и участвовать в физико-химических процессах, он оказывает важное климатическое и экологическое влияние. Поэтому особое внимание автора и его коллег было уделено решению актуальной и новой проблемы исследования процессов выноса тонко- и нано-дисперсного аэрозоля из вновь опустыненных регионов, ранее недостаточно изученных из-за технических трудностей измерений в запыленной и очень жаркой атмосфере.

Экспериментальное изучение основных факторов аэрозольного загрязнения атмосферы, вызывающих различные экологические проблемы в России, также является одной из наиболее актуальных задач. Актуальными задачами в этом направлении являются: получение информации об экологическом состоянии различных регионов России, включая исследование влияния региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды; проведение самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территорией России; оценка влияния пусков ракет-носителей на окружающую среду и решение других экологических задач в этом направлении, которые и выполнены в рамках представляемого диссертационного исследования.

повторений опасных атмосферных явлений. Это приводит к серьезным последствиям для здоровья жителей различных возрастных групп в регионах России, сельчан и горожан. В больших городах основными причинами госпитализации и даже смертельных исходов в жаркие дни становятся ишемическая болезнь сердца, заболевания органов дыхания, центральной нервной системы, несчастные случаи и суициды. В последние годы в зимнее время в средней полосе и на севере России на физическое и ментальное здоровье дополнительное негативное воздействие оказывают продолжительные периоды аномально теплой и пасмурной погоды, как, например, зимой 2006-2007 гг., что также увеличивает заболеваемость наиболее распространенными социально-значимыми заболеваниями.

В этой связи чрезвычайно важным и актуальным становится решение задач, связанных с оценкой влияния климатических и метеорологических вариаций различного пространственно-временного масштаба на состояние популяционного здоровья людей.

Цель работы

Целью диссертационной работы явилось теоретическое и экспериментальное исследование физических механизмов процессов аэрозольного загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями, а также влияния вызванных ими экологических проблем на здоровье населения.

Задачи работы

1. Создание трёхмерной негидростатической модели обтекания препятствий произвольной формы потоком несжимаемой и слабосжимаемой адиабатической жидкости со свободной поверхностью и соответствующим реальному профилем скорости применительно к задачам обтекания воздушными потоками реальных горных массивов Украинских Карпат, некоторых стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра), а также использование этой численной модели при решении актуальной задачи переноса загрязнений над горными регионами и возникающих при этом

процессе экологических проблемах вследствие образования застойных зон.

2. Изучение условий и механизмов формирования почвенной эмиссии тонкодисперсного (<2,5 мкм) пустынного аэрозоля со вновь опустыненных территорий, проведение исследований химических и физических характеристик аридного аэрозоля и почвы с целью оценки их влияния на окружающую среду и климат, установление причин и определение условий образования «неподвижных» вертикальных термиков, выносящих аридный аэрозоль; параметризация процессов выноса субмикронной фракции агрегатных аэрозольных частиц в маловетреную жаркую погоду; обоснование гипотезы о структуре пограничного слоя атмосферы в аридных регионах.

3. Исследование экологических проблем, вызванных аэрозольным загрязнением атмосферы над территорией России:

- получение информации об экологическом состоянии различных регионов России и влиянии железной дороги на загрязнение атмосферы и почв вдоль железнодорожного полотна на основе комплексных измерений концентраций малых газовых примесей и аэрозоля в атмосфере;

- влияние региональной урбанизации (для мегаполисов Москвы и Пекина) на качество воздуха и экологию окружающей среды;

- оценка корреляции химических элементов в приземном аэрозоле с их содержанием в гидрозоле поверхностного слоя реки Обь;

-создание стратегии проведения самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территорией России;

- оценка влияния пусков ракет-носителей с космодрома Байконур на окружающую среду.

4. Исследование влияния климатических, метеосиноптических и антропогенных факторов на появление метеопатических реакций, затрагивающих как общее самочувствие метеочувствительных людей и сообществ, так и адаптационные процессы на уровне основных регуляторных систем организма. Организация мониторинга состояния воздушного бассейна

исследуемой территории, с оценкой особенностей концентрации и физико-химических характеристик трансграничного переноса аэрозоля.

Область исследования: Экологические процессы, связанные с влиянием неровностей поверхности Земли на аэрозольное загрязнение атмосферы.

Предмет исследования: Физические механизмы процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями.

Методы исследований. В качестве основных методов исследований в работе используются экспериментальные методы получения информации процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями, физических процессах в атмосфере путем организации экспедиционных исследований. На основе теоретического анализа результатов экспедиционных исследований были развиты методы численного моделирования задач обтекания. Статистический (корреляционный) анализ экспериментальных данных позволил выявить закономерности процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями России, создать физическую модель тонкодисперсных (менее 400 нм) аэрозольных частиц отрыва от пустынной поверхности и предложить формулу оценки зависимости концентрации выносимых частиц от температуры поверхности при скоростях ветра менее 3 м/с. Проведенные исследования также дали возможность оценить влияние антропогенного загрязнения атмосферы на здоровье населения.

Достоверность полученных в работе результатов и выводов обусловлена использованием большого экспериментального материала, полученного применением апробированных методов экспериментальных исследований в проведенных под руководством автора экспедиционных исследованиях, сопоставлением с созданными автором моделями и результатами других исследователей, и математических и статистических (корреляционных) методов обработки результатов. Предложенные на основании созданной автором модели рекомендации учтены Министерством энергетики Израиля и Высшим техническим советом Кипра, а созданные специальные версии модели для

территорий этих стран использованы метеослужбами Израиля и Кипра. На работы и результаты автора имеются ссылки отечественных и зарубежных исследователей.

Научная новизна работы.

1. Впервые для решения задач обтекания воздушными потоками горных массивов, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений, создана численная модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, дающая более точную картину возможного распространения атмосферных загрязнений в расчётной области, чем модель несжимаемой жидкости.

С использованием этой модели были решены актуальные экологические задачи возможного переноса примесей от крупных электростанций над территориями Израиля и Кипра для разработки предложений об оптимальных с экологической точки зрения мест расположения этих источников атмосферных загрязнений.

2. Установлены основные механизмы выноса в атмосферу тонкодисперспого (<2.5 мкм) пустынного аэрозоля; определены причины и условия образования «неподвижных» вертикальных термиков, выносящих аридный аэрозоль.

Впервые выявлено и проанализировано явление выноса в маловетреную жаркую погоду из вновь опустыненных территорий Калмыкии и Приаралья субмикронной фракции (< 400 нм) агрегатных аэрозольных частиц, особенно опасных для здоровья населения окружающих территорий. Выдвинута, обоснована и подтверждена измерениями сети доплеровских содаров новая гипотеза о пространственной структуре пограничного слоя атмосферы в аридных регионах.

3. Впервые создана физическая модель отрыва от пустынной поверхности тонкодисперсных (менее 400 нм) аэрозольных частиц и предложена формула оценки зависимости концентрации выносимых частиц от температуры поверхности при скоростях ветра менее 3 м/с.

Это впервые позволяет включать в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу оценку выноса тонкодисперсного аэрозоля при малых скоростях ветра в зависимости от температуры поверхности, которую можно получить из спутниковых данных.

4. Впервые сделала оценка среднего значения массовой концентрации аэрозоля как в летний период, так и в зимний периоды во всех природно-территориальных комплексах (НТК) России.

5. Оценено влияние мегаполисов Москвы и Пекина на региональные климатические характеристики загрязнения атмосферы.

6. Разработаны методические рекомендации для городских администраций по учету влияния загрязнения атмосферы Москвы и Пекина на здоровье населения.

7. Оценено влияние процессов опустынивания на состояние воздушной среды Пекина.

8. Впервые оценены корреляции содержания элементов в приземном аэрозоле с их содержанием в гидрозоле в поверхностном слое воды реки Обь.

9. Создана новая стратегии проведения самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территорией России.

10. Впервые оценено влияние ракеты Протон на атмосферу с помощью самолета-лаборатории.

11. Создана новая система оперативного медицинского прогноза погоды, предусматривающая синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод и гелиогеомагнитных ситуаций, систему оповещения медицинских учреждений и населения.

12. Впервые предложена модель количественной оценки индекса патогенности погоды, путем интегрирования 50 дифференцированных по степени патогенности различных факторов погоды и 20 параметров загрязнения атмосферы.

Научная и практическая значимость.

•Созданные система оперативного медицинского прогноза погоды и модель количественной оценки патогенности погоды - Индекс патогенности погоды (ИГШ), предусматривающие синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод, гелиогеомагнитных ситуаций, систему оповещения медицинских учреждений и населения используются Центральной клинической больницей РАН, Российским кардиологическим научно-производственным комплексом Минздрава и более чем 30 здравницами особо охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации -Кавказские Минеральные Воды.

• Полученные данные о распространении атмосферных загрязнений в атмосферы Земли в ранее не исследованных неоднородных поверхностях имеют важное значение для изучения глобальных распределений параметров атмосферы, их вариаций и региональных особенностей.

• Результаты проведенных исследований расширяют и существенно дополняют знания о физических процессах в атмосфере над неоднородными поверхностями.

• Разработанная параметризация выноса из пустынных поверхностей тонкодисперсного (<400 нм) аэрозоля позволяет включать в численные модели влияния опустыпенных территорий на атмосферу оценку выноса тонкодисперсного аэрозоля при малых скоростях ветра в зависимости от температуры поверхности, которая может быть получена из спутниковых данных.

• Впервые для решения задач обтекания воздушными потоками горных массивов, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений, создана численная модель слабо сжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, дающая более точную картину возможного распространения атмосферных загрязнений в расчётной области, чем модель несжимаемой жидкости.

• Предложенные на основании расчетов по созданной модели

рекомендации о размещении крупных электростанций на территориях Израиля и Кипра были учтены Министерством энергетики Израиля и Высшим техническим советом Кипра, а созданные специальные версии модели для территорий этих стран были переданы для использования в практической работе метеослужб Израиля и Кипра.

• Обработка многолетних данных измерений аэрозольных характеристик в атмосфере Москвы и Пекина, выполненная под руководством автора в рамках государственного контракта от 01 августа 2007 г. № 02.515.11.5081, позволила китайским участникам работы дать рекомендации, принятые и реализованные Администрацией Пекина, для снижения уровня аэрозольного загрязнения в Пекине во время 0лимпиады-2008.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической негидростатической жидкости, дающая более точную картину возможного распространения атмосферных загрязнений в расчётной области, чем модель несжимаемой жидкости.

Применение этой модели для решения задач обтекания гор воздушными потоками, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений над реальными горными массивами.

2. Разработанная параметризация оценки выноса из пустынной поверхности тонкодисперсного аридного аэрозоля (<400 нм) (при малых скоростях ветра в зависимости от температуры поверхности) позволяет включать ее в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу.

3. Методические рекомендации для городских администраций по учету влияния загрязнения атмосферы Москвы и Пекина на здоровье населения.

4. Созданная система оперативного медицинского прогноза погоды и модель количественной оценки ее патогенности - индекс патогенности погоды (И! 111), предусматривающие синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод, гелиогеомагнитных ситуаций,

оповещение медицинских учреждений и населения для проведения экстренной профилактики метеопатических реакций.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом более чем 25-летних исследований автора. Все исследования по численному моделированию задач обтекания гор воздушными потоками и созданию моделей отрыва частиц тонкодисперсного аридного аэрозоля выполнены лично автором. В совместных работах и публикациях, относящихся к экспериментальным исследованиям физических механизмов и экологических процессов загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями, участие и вклад автора были определяющими, а результаты, выносимые на защиту в настоящей работе, получены лично автором или под его руководством и его непосредственном участии. В совместных работах и публикациях, связанных с экспериментами, участие автора заключалось в постановке, организации и проведении экспериментальных исследований, анализе и обсуждении полученных результатов.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на XI Всесоюзном семинаре по численным методам вязкой жидкости (Свердловск, 1988); Всесоюзном совещании «Численное моделирование состава и динамики свободной атмосферы» (Суздаль, 1988); Всесоюзном совещании «Состояние и охрана воздушного бассейна курортных регионов» (Кисловодск, 1990); 8-м Беер-Шеванском международном семинаре по МГД-потокам и турбулентности (Иерусалим, Израиль, 1996); Расширенной научной рабочей группе НАТО по научным, экологическим и политическим проблемам Прикаспийского региона (Москва, 1996); 14-й Международной конференции «Радиоактивность и атмосферные аэрозоли» (Хельсинки, Финляндия, 1996); Международном симпозиуме «Технологическое и цивилизационное воздействие на окружающую среду. Ситуация на постсоветском пространстве» (Карлсруе, Германия, 1996); Международной конференции «Естественные и антропогенные аэрозоли» (Санкт-Петербург, 1997); Международном симпозиуме по химии атмосферы и глобальному состоянию окружающей среды

в будущем (Нагая, Япония, 1997); Европейской аэрозольной конференции (Гамбург, Германия, 1997); 9-м международном симпозиуме по акустическому зондированию атмосферы и океана (Вена, Австрия, 1998); Международной конференции «Физика атмосферного аэрозоля» (Москва, 1999); 6-й Научной конференции по Международному глобальному атмосферно-химическому проекту (IGAC) (Болонья, Италия, 1999); Международной конференции «Аэрозоли и здоровье», (Карлсруе, Германия, 2000); Второй международной конференции памяти А. М. Обухова «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов» (Кисловодск, 2000); 7-й Международной конференции по атмосферным наукам и их приложениям к исследованиям качества воздуха и Выставке и рабочей группе по моделированию качества воздуха (Тайбей, Тайвань, 2000); Первой международной рабочей группе по пыльным бурям и связанному с ними осаждению аэрозоля (Сеул, Республика Корея, 2002); Третьей международной конференции к 200-летию Кавказских Минеральных Вод «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов» (Кисловодск, 2003); IV Международной конференции "Естественные и антропогенные аэрозоли" (Санкт-Петербург, 2003); Второй международной рабочей группе по минеральной пыли (Париж, Франция, 2003); Объединённой ассамблее Европейского геофизического общества, Американского геофизического общества и Европейского геофизического союза (Ницца, Франция, 2003); VIII Международной конференции по наукам об атмосфере и качеству воздуха (Цукуба, Япония, 2003); Международной конференции по загрязнению атмосферы (Дубай, 2004); I Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2004); Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ФГУ «ПГНИИК Росздрава», (Пятигорск, 2005); Совещании-семинаре ГМЦ России «Специализированное гидрометеорологическое обеспечение туризма и отдыха: состояние и перспективы развития», (Кисловодск, 2005); Тайваньско-Российском двустороннем симпозиуме по водным и экологическим технологиям (Тайбэй,

Тайвань, 2005); II Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2005); Научной ассамблее Международной ассоциации по метеорологии и наукам об атмосфере (Пекин, Китай, 2005); Международной конференции «Погода и биосистемы» в РГГМУ (Санкт-Петербург, 2006); Международном научном конгрессе Всемирной федерации водолечения и климатолечения (Андорра, 2006); III Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2006); Международной рабочей группе Международного научно-технического центра «Байкал-2006» (Иркутск, 2006); Рабочей встрече Американского геофизического союза (Сан-Франциско, США,

2006); Конференциях по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине», (Москва, 2006, 2007, 2008); Международном симпозиуме по физике и химии атмосферы (Чифу, Китай, 2007); Международном научном конгрессе «60-я сессия Всемирной федерации водолечения и климатолечения» (Милано-Мариттимо, Италия,

2007); IV Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2007); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2007); Конференциях "Рациональное природопользование" (Москва, 2007, 2008); XXIV Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза (Перужда, Италия, 2007); V Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2008); IV Всероссийском форуме «Здоровье нации - основа процветания России» (Москва, 2008); Международной конференции «Физика атмосферы, климат и здоровье» (Кисловодск, 2008); Втором Санкт-Петербургском международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2008). Исследования проводились при поддержке проектов программы РАН «Фундаментальные науки - медицине»; программ отделения наук о Земле РАН (код ОНЗ-11; ОНЗ-12), федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса

России на 2007-2012 годы» (в рамках государственного контракта от 01 августа 2007 г. № 02.515.11.5081), Международного Научно-Технического Центра (код 035: 1235: 3715) и проектам Российского фонда фундаментальных исследований (коды 97-05-65611-а, 97-05-79058-к, 98-05-79109-к, 99-05-64353-а, 99-05-79006-к, 00-05-79-004-к, 03-05-64775-а, 03-05-79021-к, 04-05-08010-офи а,

04-05-08047-офи а, 04-09-79067-к, 05-05-39012-ГФЕН-а, 05-05-66800-НЦНИЛ-а, 05-05-66808-НЦНИЛ-а, 05-05-74687-3, 05-05-79171-э к, 05-05-90596-ННС-а,

05-05-97232-р байкал а, 06-05-65216-а, 06-05-79100-к, 07-05-12069-офи). Публикации. По теме диссертации опубликована 101 печатная работа, из

них в рецензируемых журналах по списку ВАК 18, получен 1 патент.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, результатов и выводов, и списка литературы. Работа изложена на 294 страницах, содержит 52 рисунка и 25 таблиц, список литературы включает 358 библиографических ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении сформулирована цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, перечислены защищаемые положения, рассмотрены различные физические механизмы процессов аэрозольного загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями, а также влияние вызванных ими экологических проблем на здоровье населения.

Возмущения воздушною потока, вызванные неровностями поверхности Земли (рельефом) охватывают спектр от нескольких метров до масштабов, сопоставимых с крупномасштабными звеньями общей циркуляции атмосферы. Г1о каждому участку воздействия спектра таких неровностей на атмосферу возникают различные экологические проблемы, физические механизмы ряда из них исследованы в представляемой диссертационной работе, как по эмпирическим данным, так и путем численного моделирования.

Для решения задач гидродинамического обтекания воздушными потоками реальных горных массивов автором созданы модели обтекания препятствий потоком жидкости (несжимаемой и слабосжимаемой адиабатической), использованные для решения актуальной экологической проблемы переноса примеси над горными регионами.

Для исследования условий и механизмов формирования почвенной эмиссии тонкодисперсного (<2.5 мкм) пустынного аэрозоля со вновь осушенных территорий автором организованы и проведены при его непосредственном участии в 1991, 1992, 1995 - 2007 гг. 10 экспедиций в пустынных регионах Калмыкии и Приаралья.

Для изучения экологических проблем, вызванных аэрозольным загрязнением атмосферы над территорией России - автором организованы и проведены при его непосредственном участии или под его руководством в 19982008 гг. 9 экспедиций в различных регионах России.

Начиная с 2004 г. автором инициированы комплексные исследования влияния климатических, метеосиноптических факторов совместно с мониторингом загрязнения атмосферы на появление метеопатических реакций и, вследствие этого, на состояние здоровья людей, особенно больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Таким образом, исследования этого спектра экологических проблем состояния атмосферы, определяющих условия жизнедеятельности человека, его самочувствия изучены в рамках представляемой диссертации.

Первая глава посвящена решению задач численного моделирования обтекания воздушными потоками реальных горных массивов Украинских Карпат и стран Средиземноморского региона - Израиля и Кипра.

Локальная погода и вообще процессы мезометеорологического масштаба в самих Карпатах и в подветренной области в значительной мере определяются характеристиками общего синоптического процесса. Для исследования обтекания Украинских Карпат атмосфера моделировалась несжимаемой стратифицированной жидкостью. Эта модель, давая качественную картину

гидродинамического обтекания, обладает рядом ограничений, если ее использовать для моделирования переноса примеси.

Одним из основных метеорологических процессов определяющих погоду в регионе Украинских Карпат являются юго-западные циклоны. Переваливание юго-западных циклонов через Карпаты - один из типичных синоптических процессов над Западной Украиной. Другим процессом в этом регионе является северо-западное холодное вторжение. Если при первом типе процесса основная масса воздуха движется почти "перпендикулярно" хребту, то при втором типе -почти "вдоль" хребта. Кавычки поставлены потому, что Карпаты на самом деле похожи на несимметричную подкову, а не на вытянутый в одном направлении хребет. Локальная погода и вообще процессы мезометеорологического масштаба в самих Карпатах и в подветренной области в значительной мере определяются характеристиками общего синоптического процесса.

Постановка задачи и описание использовавшихся моделей.

Течения воздуха над горами протяженностью до 100 км можно моделировать потоком идеальной стратифицированной жидкости, обтекающим соответствующее препятствие. Так как доминирующими оказываются силы плавучести, возникает естественный масштаб длины - расстояние смещения, зависящее от величины параметра плавучести в стратифицированной жидкости UIN~Л км, где N - частота Брента-Вяйсяля.

Поскольку атмосфера Земли подобна относительно тонкой пленке (вертикальный масштаб существенно меньше горизонтального) вертикально стратифицированной жидкости, система уравнений, описывающих движение такой идеальной жидкости с учетом вращения Земли, имеет вид

р 77=- + - (2.1а)

/> = />(*, р) (2.1Ь)

р=рКТ (2.1с)

(2.1(1)

^=сЧ(х,у,2,1) (2.1е)

£Н = су<УТ (2.11)

ГДе ей ах у '> X Ро ро ' т„ » л /су>к '

здесь и и и _ векторы скорости течения потока и вращения Земли, р, Т и р

— давление, температура и плотность атмосферы, сги Я — энтропия и энтальпия,

q - тепловой поток.

Чтобы выделить процессы определенных масштабов или

термодинамических приближений, обычно применяются следующие

предположения:

1). Несжимаемость. Здесь с1о=0, а=\1р, о=-1п(р),с»—>со, ;£-ко, т.е. энтропия является логарифмом удельной емкости (обратной потенциальной плотности).

2). Адиабатичность. £=0, У • - адиабатический градиент температуры, - частота плавучести Брента-Вяйсселя. т=т°(^) ' »0=т(^г) ' >

зт

-77=г.=9.8°/км.

ат 1 ¿/о у,-у _ \йр ы1) (. §<Л

^ _ А

3). Квазистатика. - 0, т.е. вертикальные ускорения малы.

Если, промоделировать атмосферу стратифицированной жидкостью с

такой же частотой Брента-Вяйсяля как в атмосфере, то для несжимаемой

жидкости при р = р0е " , Нн= 65 км, высота адиабатической атмосферы На= 28 км, а высота однородной атмосферы Н0 ~ 10 км.

Поскольку нас интересуют движения ~ 100 км, то для таких масштабов горизонтальные адвективные компоненты малы в сравнении с вертикальными. Кроме того, так как характерное время жизни таких процессов порядка 1-2 дней, локальная плотность мало меняется со временем. Поскольку нас интересуют атмосферные процессы, при которых происходит перенос примеси (на расстояние порядка 10-100 км), то для таких мезометеорологических процессов:

t£-31

др др Зр . др ( д р\ др

+ и——+у—— + —— = - р о IV и \у—— и —^— —

<?х 8у^ Зъ дъ \д<р)дг>

,14 gw

(слабая сжимаемость) (2.2)

Рассмотрим систему (2.1) при условии е=0. Так как в = т^-у-) ' , введем

соответственную обратную величину р* (потенциальную адиабатическую плотность) и давление в форме уравнения состояния р~р'кт. л* и р* являются так называемыми функциями Экснера. Определим величину определяемую из условия сохранения формы градиента давления в правой части уравнений движения. После простых преобразований получим:

х - 1

(2.3)

п - 1 АР п

поскольку при б—0, 77"и соответственно, "¡к---^"^ • Так как р*

устойчиво стратифицирована, то можем перейти к системе координат

(*|.У1 ,Р "Л) и ввести ф=7С+£р*2.

Система уравнений (2.1) запишется в следующей форме

1 Т7 V,

>В] (2.4а)

еИ

= о (2.4Ь)

«ЧЬ)»-8"-

или

йр- ёрйг л

А (2-4с)

* = (2.4<1)

Легко видеть, что система уравнений (2.4) имеет практически тот же вид,

что и для стратифицированной несжимаемой жидкости с координатами

(х1>у /'р11); за исключением уравнения с1'у(и) = . Оказывается, что

результаты для моделирования атмосферы стратифицированной несжимаемой жидкостью для Карпат можно интерпретировать как расчеты подобных (по

координате и начальным полям) адиабатических процессов при = 0.

ёи 1 д <р | 1 С д <р ^

111 р дх ц/\др ® J 3%

(2.5а)

¿V 1 да 1 (8<р Лдт ,

(2.5с) (2.5(1)

1Г дд> а! ~ у/кдр дцг <?(цу)

ё\ дх ду ~ с1

* = (2.5е)

или в "потоковой "форме

<1, . <1,7 „ с! . . с/© & ю йср . екиш Л ¿г 2 Ну (1р ск р дх с ^ 7

с? , ч , . й . 2 ег2. <1<р /к <р с1<р , ята>

(уф) + („ур)+—+ ) = М+^-г- (2.6в)

Л дх йу 2 (¡р ¿у р ду с \t-.w,

(1(р сЦиср) й(у<р) _ ^<р Л ск ¡¡у с1 1-0

1 Р

(2.6с)

= (2.6с1)

Р= (2. бе)

1-Я

. &

Здесь Ф ~ р является аналогом относительной толщины трубки тока. В

2 и1 2 игН

безразмерном виде у системы (3) есть три параметра Л» ~ г и

^ Здесь М — вертикальное и горизонтальное числа Фруда

соответственно, а и I - масштаб стратификации по р' и горизонтальный масштаб потока.

С точки зрения физики, мы можем поставить следующие граничные условия: невозмущенное течение на наветренной границе (условие Лира) и на верхней границе условие свободной поверхности, <р =0 и р=сопв1, т. е. энтальпия на верхней границе такая же, как в невозмущенном потоке.

, ¿и

На выходе потока по х, мы ставим мягкие условия в виде а,и+ 1 -

Так как задача решается численно, то естественно принять модель канала постоянной ширины, направленного вдоль невозмущенного потока. Начало канала - с наветренной стороны близ рельефа (обозначим эту абсциссу через х-с0); конец - с подветренной стороны и достаточно далеко, чтобы уместилась

хотя бы одна наиболее длинная волна (эта абсцисса х+со). При * = поток не возмущен и задан: при - что получится, но при этом общая масса

втекающего и вытекающего потоков должна быть одинакова. Итак,

х = х-со

и = и„(р), v = 0,1// = ц/а(р),ф = Ф0(р); du „

х = х + со ,и + а — = 0, dx

где а - параметр, подбираемый из условия сохранения массы; таким образом, а является функцией фиктивного времени.

Боковые стенки канала У = непроницаемые, т. е. У = ±Уо v=0. Конечно-разностный аналог задачи (2) - (5) реализован на сетке (XxYxP) -(26x15x8) точек с шагами, соответствующим размерным координатам 75 км по х и у и около 1 км по z.

Для решения системы уравнений (3) применена схема Лакса-Вендроффа с искусственной вязкостью по Лапидусу. Мы находим и"*1 ,v"*1 ,i//"*1 При Р -const из уравнений и затем путем интегрирования по Р от нижней до верхней границ, и ф путем интегрирования по Р от верхней границы до нижней обтекаемой поверхности.

Возникает новый параметр Фруда Fc Мы можем пересчитать

результаты, полученные для несжимаемой жидкости как для слабосжимаемой жидкости, при этом высота слабосжимаемой атмосферы получается 10546 м, т. е. незначительно отличается от стандартной Hst = 10794 м.

Отметим, что каждая из решавшихся далее с использованием этой модели экологических задач являлась новым исследованием влияния процессов загрязнения атмосферы на экологию и, следовательно, здоровье населения.

Результаты численного моделирования обтекания воздушными потоками горных массивов Украинских Карпат и стран Средиземноморского региона - Израиля и Кипра.

Рельеф Карпат не слишком крутой, поэтому не возникает противоток,

который мог бы развалить решение. Схематически рельеф показан на рис. 1а. В начальный момент задавалась скорость вдоль канала без горы 1=0, и = «0=со/мг(Юм/с).

В процессе интегрирования по времени гора (Карпаты) "росла", пока не достигала нужных размеров. "Рост" горы вносил возмущение в поток. Это возмущение продолжало развиваться после "остановки" "роста" горы до тех пор, пока не устанавливался стационарный режим. За стационарный режим принимали такой, при котором тах I-¡и^61 ~ 1< Е, для любой искомой функции (параметр у подбирался эмпирическим путем; гора "устанавливалась" примерно за 300 временных шагов). Установившийся режим достигался примерно за 2500-3000 шагов. Поясним коротко процедуру счета. На п+1-м временном шаге и"*',у"*1 вычислялись по методу Лакса-Вендроффа; определялись интегрированием по р от 1 до Ра Вводилась слабая счетная

вязкость по Лапидусу пропорционально модулю градиента скорости в виде А Л . .¿и . йи

Карпаты для первого примера моделировались в сглаженном виде, затем точки сетки были наложены на рельефную физическую карту Карпат, что определило "высоты" нижнего слоя точек сетки.

Решение имело сложный характер. Зона максимально "крутых" поверхностей тока (рис. 1) примерно совпала с зоной максимальных осадков. Если рассмотреть движение по такой поверхности влажной воздушной массы, то ее опускание, а затем резкий подъем будут, очевидно, способствовать выпадению осадков. Таким образом, результаты численного моделирования обтекания Карпат качественно описывают некоторые особенности локального климатического режима региона. При этом установлено, что динамические факторы играют существенную роль в таком неадиабатическом процессе, как повышенное выпадение осадков в Закарпатской области при прохождении генуэзских циклонов.

На рис. 1 приведены примеры обтекания Карпат с различным профилем натекающего потока: постоянной скоростью, потоком с вертикальным сдвигом. Затем, так как в проведенной под руководством автора в 1985 году экспедиции были получены данные о вертикальных профилях ветра в трех пунктах поперек потока - Львове, Новом Крапивнике и Ужгороде, был рассмотрен случай, когда натекающий поток имел как вертикальный, так и горизонтальный сдвиг скорости ветра ы = (10+10~3г+1,3-10"51у) м/с.

Из результатов численного моделирования обтекания Карпат следует, что количественные характеристики возмущений воздушного потока сильно зависят и от точности представления рельефа в модели, и от того, насколько сдвиговые характеристики натекающего потока соответствуют реальным потокам.

Анализ топографической карты горных регионов показывает существование ряда гор, характеризующихся горизонтальным масштабом, который близок к масштабу плавучести (1 км). При моделировании переноса примеси с шагом, близким к горизонтальным масштабам рельефа, необходимо учитывать вертикальные ускорения.

Влияние таких препятствий простирается выше границы планетарного пограничного слоя, и, поскольку сила плавучести может генерировать вихри, которые могут вызывать как "захваченные" волны (горизонтальные вблизи слоя инверсии), так и вертикально распространяющиеся волны, которые могут проникнуть даже в верхние атмосферные слои, влияя на перенос пассивной примеси. Поэтому, для исследования переноса примеси в регионах с большим количеством горных массивов (Израиля, Кипра), необходимо учитывать

негидростатический характер процесса.

Используем систему уравнений (2.6) (в предположении адиабатичности и слабой сжимаемости) для решения актуальных задач обтекания горных массивов воздушными потоками Израиля и Кипра. Такая проблема теперь решалась уже не только как гидродинамическая задача обтекания горных массивов, но и как часть актуальной задачи о переносе примеси над такими горными регионами. Анализ топографии центрального района Израиля показывает, что расчетную область можно разделить на четыре части: первая -море и береговая зона; вторая - Иудейские Горы, высота которых порядка от 200 м до 1 км, ширина около 40-50 км; третья - озеро Кинеррет и Мертвое море, высота ниже уровня моря от 300 до 400 м и ширина около 40 км; четвертая -Иорданские Горы, высота которых около 1 км и ширина около 40 км (внутри расчетной области). Такой рельеф заставляет натекающий поток приспосабливаться до натекания на горные массивы. Поэтому, высота инверсионного слоя и вообще высота поверхности потока увеличивается перед горами. Особый случай представляет район Хайфы, где Кармельские Горы практически начинаются от берега моря. Поэтому расчет переноса примеси в этом районе особенно сложен, так как характеристика движения в основном определяется топографией.

Обтекание центрального района Израиля с шагом сетки 5 км приведено на рис. 2. Рисунок показывает отклонения поверхностей постоянной потенциальной температуры от невозмущенного состояния. Из анализа поверхности потока высотой 1 км видно, что поверхность начинает приподниматься за 10- 15 км по сравнению с невозмущенной поверхностью. Поверхность течения в районе Мертвого моря и Киннерета более изрезанная.

Расчеты, показанные на рис. 3 и относящиеся к району Хайфы, с шагом 2 км, показывают возможность "проседания" поверхностей тока, возникновения застойных зон (слабо проветриваемой зоны) к востоку Кармельского хребта. Этот рисунок также дает изолинии отклонения (в соответствующих единицах) поверхностей постоянной потенциальной температуры от невозмущенного

состояния.

Рис. 2. Изолинии приземной Рис. 3. Изолинии приземной

потенциальной температуры для потенциальной температуры для

центрального района Израиля. района Хайфы.

Очевидно, что топография оказывает слабое влияние на расстоянии 10 км от гор к южной части расчетной области. Поверхность течения начинает приподниматься на расстоянии около 10 км от Хадеры, т. е., учитывая протяженность планетарного пограничного слоя, возможен дальний перенос влияния примесей от локальных источников в этом регионе.

Теперь применим систему уравнений (2.6) для расчета обтекания Кипра, большую часть которого занимают горы.

Из результатов анализа реальных данных, полученных из Метеорологического Центра Кипра, одним из самых типичных синоптических процессов для Кипра является западный перенос. Направление ветра позволяет нам поставить задачу обтекания для Кипра, как задачу в канале.

Из рассмотренных примеров обтекания горных систем атмосферными потоками моделирование задачи обтекания Кипра с точки зрения правильной постановки гидродинамической проблемы представляется наиболее корректной. Действительно, так как Кипр представляет из себя остров размером около 140 км с юга на север и 230 км с запада на восток, взяв область для расчета размером порядка 300*400 км и поместив Кипр в центр расчетной области, мы вправе рассматривать задачу в канале в предположении, что на

боковых стенках выполняется условие непротекания, а навстречу потоку возмущения уменьшаются. Согласно данным метеослужбы Кипра, существуют два наиболее важных с точки зрения синоптических масштабов атмосферных процессов - западный перенос и южный ветер (из Африки). Большая часть осадков выпадает при западных ветрах. Поскольку, как и при обтекании Северного Израиля, решение задачи обтекания использовалось для моделирования задачи переноса примеси, необходимо сочетать решение задачи как для всего Кипра, так и для его основного курортного района Ларнака -Лимассол. Шаг сетки по вертикали определяется необходимостью учета движений в нижних слоях атмосферы, и так как в соответствии с данными, для типичного нижнего атмосферного слоя высота инверсии равняется около 500 м., шаг по р* по вертикали также соответствовал 500 м. При определенных условиях зоны проседания поверхностей потока могут возникать и между горами (рис. 4).

Рис. 4. Моделирование обтекания Кипра. Выбор района Зиги для моделирования (мелкомасштабные процессы) был произведен из-за присутствия источников примесей. Расчеты для этого региона с шагом сетки 2 км указывают на возможность возникновения застойных

(слабо-проветриваемых) зон к югу от хребта Профитис Елиас (рис. 5).

Рис. 5. Расчеты для региона Зиги с шагом сетки 2 км

1 6 11 16 21 2Ь 31

Таким образом, даже чисто гидродинамическое моделирование обтекания различных горных районов Кипра может дать информацию и о местах торможения внешнего потока, (где развитие городской инфраструктуры и производство энергии, сопровождающееся выбросом загрязнений, нежелательно). Поэтому была дана рекомендация о желательном расположении крупной электростанции в районе, отмеченном крестиком на рис. 4 а.

Вторая глава посвящена исследованию влияния вновь опустыненных территорий на аэрозольное загрязнение атмосферы и на возникающие при этом экологические проблемы для окружающих регионов.

Можно выделить два типичных метеорологических процесса, приводящих к выносу пылесолевых частиц в атмосферу в аридных регионах: пыльные бури на холодном фронте и неоднородное нагревание барханной поверхности. Поскольку поверхность бархана наклонена к горизонту, то даже небольшой (1-2°С) перепад температуры на расстоянии 10 - 15 м вызывает микроциркуляцию типа горно-долинного ветра. Измерения перепада температуры на длине бархана дают величину 5-10°С. Эти минициркуляционные ячейки охватывают приземный слой толщиной порядка нескольких десятков метров, но они включаются в более крупные ячейки, обусловленные процессами в планетарном слое атмосферы, которые в свою очередь связаны с процессами

субсиноптического и синоптического масштаба.

Процесс возникновения микромасштабных циркуляционных ячеек типа бриза и горно-долинного ветра, вызванных градиентами температуры на малых пространственных масштабах можно объединить общим термином "термоконвекция". Несмотря на то, что термоконвекция вызывает слабые ветры - порядка 3-5 м/с, этого оказывается достаточным для создания и поддержания пылевых структур и, значит, пылесолепереноса.

В литературе, в основном, предполагается, что основным механизмом эрозии почвы при сильном ветре и эмиссии частиц почвы в атмосферу при пыльных бурях являются сальтационные процессы, при которых частицы с размерами порядка 20-100 мкм (такие частицы легче всего отрываются от поверхности турбулентными напряжениями). поднимаются в приповерхностном слое и при падении на поверхность выбивают частицы более мелких размеров, которые переносятся турбулентными движениями в высокие слои атмосферы. Сальтация крупных частиц почвы и является основным механизмом, инициирующим пыльную бурю. Существующие модели влияния аридных территорий на атмосферу связывают параметры эмитированных поверхностью частиц с величиной динамической скорости в приземном пограничном слое и* и не учитывают термоконвективные процессы, зависящие от нагрева поверхности.

Эмиссия почвенных частиц, происходящая в организованных вихревых структурах пограничного слоя (например, пыльные дьяволы), возникает при достаточно сильном ветре с динамической скоростью превышающей -20 см/с. В тоже время, результаты проведенных натурных измерений указывают на возможность выноса тонкодисперсного аэрозоля из почвы в условиях, которые не классифицируются как сальтация или пыльные бури (величина динамической скорости ниже критического значения). Наблюдаемые в экспериментах выносы тонкодисперсного аэрозоля с размерами частиц менее 1 мкм не могут быть объяснены подобным образом, за исключением случаев формирования в пограничном слое интенсивных вихрей (типа «пыльных

дьяволов»), которые могут создавать локальные области с высокой скоростью потока. Однако, как показывают измерения, пыльные дьяволы обычно не поднимают тонкодисперсный аэрозоль. Однако, при обтекании неровностей подстилающей поверхности - барханов, в случаях сильной температурной неоднородности подстилающей поверхности, вызывающих усиление локальных ветров, тонкодисперсный аэрозоль может выноситься в атмосферу.

Полевые исследования - результаты и анализ данных

Проведенные в 1991-1992 гг. полевые экспериментальные исследования в Приаралье в соответствие с существующими в литературе представлениями были направлены на изучение влияния пыльных бурь на атмосферу и условий формирования интенсивных вихревых структур, термиков и "неподвижных столбов" (вертикальных струй).

Эти комплексные экспериментальные исследования были продолжены в 1995 - 2007 гг. в единственной в Европе пустыне (Черные земли Калмыкии) и в 1998 г. в Приаралье. Они включали наземные и самолетные измерения выносов и распределения аэрозоля в пограничном слое. При полевых исследованиях использовались дистанционные методы зондирования, включая оптические, акустические и лидарные. Анализ данных по распределению аэрозоля и метеорологических данных показал присутствие в атмосфере значительного количества тонкодисперсного аэрозоля (<3-5 мкм), поднимаемого в атмосферу при жаркой маловетреной погоде с относительной влажностью воздуха ниже 40%. Анализ функций распределения аэрозольных частиц вблизи поверхности Земли и при самолетных измерениях на высоте~1км показал, что в отсутствие сильного ветра в воздух поднимаются частицы (<3-5 мкм). Проведенный анализ содержания элементов в грунте и пробах аэрозоля во время полётов на самолёте с использованием оптической и электронной микроскопии показал различие элементного состава приземного аэрозоля и самолетных проб (Рис 6). Причина состоит в том, что в агрегатных частицах аридного аэрозоля содержится значительное (даже по массе) количество тонкодисперсного аэрозоля (Табл. 1).

В аридных ландшафтах ночью из-за высокой влажности происходит слипание более крупных частиц с мелкими и образование агрегатных частиц размером 80-150 мкм (Рис.7), днем же при высоких температурах воздуха поверхность земли нагревается, в приземном слое образуется значительный температурный градиент.

Соде ржание элементов в грунте и проба:* аэрозоля во время полётов на самолете в 1996 году

Рис. 6.Элементный анализ частиц грунта и самолетных проб аэрозоля.

Таблица 1 .Анализ содержания различных фракций в грунте пустынь

Относительное содержание в грунте пустынь частиц различных размеров

Размер

Рис 7. Фотографии одной и той же частицы грунта размером более 100 мкм в масштабе 100, 10 и 1 мкм.

Содержание

% 1.78 0.44 0.11 0.34

При этом происходит дегидратация агрегатных частиц с выделением тонкодисперсных частиц (0,01-0,5 мкм). Анализ полученных данных показывает, что интенсивность выноса почвенных частиц в атмосферу прямо зависит от погодных условий. Как только устанавливается жаркая погодная

ситуация даже на короткий срок (несколько десятков минут), начинается вынос тонкодисперсного аэрозоля. При этом возникают микроинверсионные слои, и концентрация частиц под ними начинает расти с высотой. Однако, при изменении этой ситуации вследствие появления облачности или других явлений, снижающих нагрев почвы, вынос резко уменьшается.

Из литературы известно, что вынос аэрозоля из вновь опустыненных регионов в несколько раз превышает вынос из "старых" пустынь, хотя с количественной стороны мощность таких источников аридного аэрозоля и интенсивность выноса такого аэрозоля пока недостаточно изучены. Различие в количестве выносимого тонкодисперсного аэрозоля между новыми и старыми пустынными регионами объясняется установленным в ходе наших исследований различным содержанием в агрегатных (размером 80- 150 мкм) частицах, из которых состоят пустыни, тонкодисперсного аэрозоля. Так, например, в песках Калмыкии и Приаралья содержится (по массе) до 10% тонкодисперсного аэрозоля размером до 5 мкм, а в песках Дубая в 3—4 раза меньше (таблица 1).

Согласно данным наших исследований установлено, что вынос аэрозоля осуществляется при различных типах конвективных процессов: от небольших вихрей и термиков до колонн или столбов больших размеров высотой до км и продолжительного времени жизни, возникающих в безветренную погоду над термически и рельефно неоднородной барханного типа пустыней в сухую жаркую погоду. Интенсивность эмиссии зависит от характеристик ландшафта и пограничного слоя. Экспедиционные исследования показали, что в отсутствие пыльных бурь наиболее существенное значение для выноса имеют конвективные и вихревые структуры в неустойчивом пограничном слое, потоки у неровностей. Впервые установлено, что в сухую жаркую погоду над песчаными барханными 'блюдцами' на высоте 1-2 м возникают микроинверсии температуры и влажности. По нашим наблюдениям, этот процесс происходит при температурах воздуха выше 25°С и относительной влажности <40%. При этом градиент температуры в нижнем (5 см) слое достигает в отсутствие

внешнего ветра 200-500 К/и, т. приповерхностный пограничный слой.

е. возникает сильно неустойчивый

Рис.8 Структура атмосферного пограничного слоя в аридных регионах

Рис. 9. Вихрь высотой около 20 м (сверху); пылевые столбы (в середине), которые в дальнейшем образуют аэрозольные «пузыри», поднимающиеся в верхнюю часть АПС (внизу).

В ходе наших исследований впервые особое внимание уделялось изучению механизмов выноса тонкодисперсного (<400 нм) аэрозоля. В результате наших исследований была выдвинута и обоснована гипотеза о структуре пограничного слоя атмосферы в аридных регионах (Рис.8) и впервые было установлено, что механизмы подъема субмикронного аэрозоля размером менее 400 нм, и более крупного аэрозоля, различны. Согласно нашим исследованиям, при дегидратации агрегатных частиц, состоящих из частиц размером 80-150 мкм, выделяется тонкодисперсный аэрозоль. Эти тонкодисперсные частицы (10-400 нм) вначале скапливаются в приповерхностном слое, а затем за счет сильного

температурного (вертикального и горизонтального) градиента проходят сквозь вязкий подслой и в виде вихрей или просто конвективных потоков поднимаются в верхнюю часть пограничного слоя атмосферы, где образуют аэрозольные облака, которые переносятся на дальние расстояния.

В ходе экспедиционных исследований наблюдались различные структуры (рис. 9): движущиеся вихри с высотой в несколько десятков метров (при средней скорости ветра 4-8 м/сек), практически неподвижные колонны с высотой более 100 м и временем жизни 10—20 мин. (при слабом ветре). Указанные структуры регистрировались только при слабом ветре (до 4 м/сек). Лидарные измерения показали существование различных структур аэрозольных облаков: с ясно выраженной стратификацией и без нее. Были зафиксированы различные стадии развития пылевых выносов: подынверсионные аэрозольные слои и пылевые столбы в области выноса. Обнаружено существование тонких аэрозольных слоев (толщиной около 100 м) с относительно высокой концентрацией (рис. 10).

Пространственная структура распределения аэрозоля в пограничном слое. Лидарные измерения с борта самолёта на высоте 1 км в Калмыкии.

Рис. 10. Результаты лидарных измерений аэрозольных слоев в АПС.

Измерения в нижней части пылевых столбов на высоте 0,5-1 м показали, что температура воздуха в столбе превышает температуру окружающего воздуха на 1—2°С и на больших высотах практически сравнивается с температурой окружающего воздуха. Получена база данных, включающая значения массовой концентрации частиц и распределения частиц аэрозоля по

размерам в атмосфере на трех высотах 0,5 м, 1 м и 2 м, а также значения скорости ветра, температуры и относительной влажности воздуха. При анализе обработанных данных экспериментальных натурных и лабораторных исследований механизмов выноса и переноса частиц в атмосферу установлено, что существуют несколько механизмов поступления тонкодисперсных частиц в атмосферу из приповерхностных горизонтов пустынных почв в зависимости как от погодных условий, так и от размеров частиц. Также установлено, что возникновение пылевых столбов в пустыне при слабом ветре (не более 1-2 м/с) в солнечную погоду происходит при генерации потока мелких частиц с диаметром порядка 10—400 нм с поверхности песчаного грунта. Механизм выноса аэрозолей, характерный для песчаных бурь, здесь не действует, поскольку он связан с наличием отрывных течений в пограничном слое, и для его проявления необходимо, чтобы скорость ветра была порядка десяти метров в секунду.

Приповерхностный слой атмосферы в аридных районах в жаркую сухую погоду обычно характеризуется сильным градиентом температуры (как показывают измерения в Калмыкии, его величина может превышать 10 К/см), что создает условия для преодоления вязкого подслоя частицами тонкодисперсного аэрозоля. Поэтому этот фактор, вероятно, является одной из основных причин, способствующих эмиссии тонкодисперсного аэрозоля в атмосферу при слабом ветре.

В ходе наших исследований была исследована зависимость распределения концентрации аэрозоля по высоте от термической стратификации пограничного слоя. При устойчивой стратификации, (когда потенциальная температура повышается, в то время как энергия турбулентности уменьшается с высотой), концентрация в целом экспоненциально падает по высоте. При неустойчивой стратификации наблюдались кратковременные явления роста концентрации аэрозоля с высотой, связанные, по-видимому, с микроинверсиями температуры и влажности. При конвекции концентрации пыли стремится к константе. Конвекция зарождается в неустойчиво стратифицированном слое,

образующемся у поверхности земли при нагреве ее солнечным излучением, и является механизмом, с помощью которого потенциальная энергия этого слоя переходит в кинетическую энергию вертикальных и горизонтальных движений.

Начальными импульсами для развития конвекции служат микромасштабные возмущения, всегда присутствующие в приземном слое. При неустойчивой стратификации эти возмущения быстро вырастают до размеров крупных вихрей, называемых термиками. Под действием сил плавучести термики приобретают значительные скорости подъема и могут проникать в расположенный выше устойчивый слой. Рассматриваемая конвекция является одной из форм термической турбулентности и имеет широкий спектр размеров турбулентных вихрей. Конвекция является важным фактором тепло- и массопереноса в атмосфере, и способна поднять большое количество соли и пыли в верхние слои атмосферы.

Проведенная систематизация экспедиционных исследований и корреляционный анализ результатов измерений позволяют выделить три различные ситуации, характеризующих корреляционные связи между массовыми концентрациями частиц различных фракций, а именно: ветровой вынос, термоконвективный вынос и промежуточное состояние, когда присутствуют элементы как ветрового, так и конвективного выноса.

На основании анализа результатов экспедиционных измерений потока выноса тонкодисперсного пустынного аэрозоля для случаев термоконвективного выноса при слабом ветре и жаркой погоде можно установить следующие закономерности.

В предположении, что механизм перемешивания воздуха в приповерхностном слое при большом вертикальном градиенте температуры (температура поверхности 50-60 градусов, относительная влажность 20-30%, ветер 2-3 м/с) практически не отличается от механизма свободной конвекции, автором предложена эмпирическая формула для оценки потока выноса тонкодисперсного (меньше 0,4 мкм) пустынного аэрозоля с использованием

■fi

мм

С, мкг/м3

у = 0.09к + 2.35

+ 2 м до 2 MKM

Рис. 11. Примеры зависимости массовой концентрации аридного аэрозоля от температуры поверхности, формул для турбулентного потока тепла д и коэффициента обмена К

-Г - поток выноса тонкодисперсного аэрозоля, кО = 0,0325 м2/(К1/2*с),

<р0 - относительная влажность воздуха на высоте 1,5 м в долях от 1, Г- температура воздуха (на 0,5 и 2 м), С - концентрация аэрозоля <2 мкм (на высотах 0,5 и 2,5 м), г) - облачность в баллах.

Или приближённо Р ~ ^ ^

и при с1Т= 15 К, ¿г = 0,5 м, ¿С!¿7= 0,07 мкг/К, к0= 0,0325 м2/(К1/2*с), получаем количественную оценку потока выноса тонкодисперсного аридного аэрозоля: ^ ~ 0,3 мкг/(м2*с) для вертикального потока массы частиц с аридных участков поверхности. Заметим, что в численных моделях, учитывающих вынос

Кч = 0,14 Я1'2 |A7f2 кал/см2 мин, £(Я) = 0,13Я3/2|Д711/2 м2/с i dC

F= A0Qird-—- при <p0 < 0,3 и T] < 2, где

аридного аэрозоля из пустынь, при обычно используемых формулах:

= С,С2и1,2(\-и'щ1 /и;., Д., г = сX,4(1 -X (1 -т и* > и«„ и* учитывается, когда она больше 0,4 м/с.

Вынос тонкодисперсного аридного аэрозоля растёт пропорционально росту температуры поверхности: С=к^*Т*+к1, где С- концентрация тонкодисперсного аэрозоля, Т*-температура поверхности, кь к2- коэффициенты (рис. 11).

Таким образом, вынос тонкодисперсного аэрозоля из пустынь можно оценивать по температуре поверхности, которую можно получить из спутниковых данных. Это позволяет включать в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу оценку выноса тонкодисперсного аэрозоля при малых скоростях ветра, что ранее никогда не делалось.

В третьей главе рассмотрены исследования некоторых экологических проблем, вызванных аэрозольным загрязнением атмосферы над территорией России.

Целью комплексных измерений концентраций малых газовых примесей и аэрозоля в атмосфере с помощью вагона-лаборатории являлось получение информации об экологическом состоянии регионов, влиянии железной дороги на загрязнение атмосферы и почв вдоль железнодорожного полотна, а также данных для верификации математических моделей, описывающих перенос и трансформацию примесей в атмосфере.

Анализ результатов комплексных измерений концентраций малых газовых примесей и аэрозоля в атмосфере, полученные с борта вагона-лаборатории ВНИИЖТ МПС в экспедициях по маршруту Москва-Хабаровск-Москва в 1998, 1999 и 2001 гг., выполненных при участии автора, как координатора программы аэрозольных измерений, показал, что, несмотря на различие по рельефу, общим климатическим особенностям и повышением массовой концентрации аэрозолей в промышленных центрах для всех пяти исследованных природно-территориальных комплексов (ПТК), среднее значение массовой концентрации аэрозоля в летний период изменялось от

20-30 мкг/м3 в дневные часы, до 30-40 мкг/м3 в ночные часы, что характерно для суточного хода аэрозоля. В тех случаях, когда измерения проводились в одно и то же время, достаточно близок и ход изменения массовой концентрации. В шлейфах промышленных центров, а также в городах, среднее значение массовой концентрации аэрозоля повышалось до 100-120 мкг/м3. В выходные дни среднее значение массовой концентрации аэрозоля ниже в несколько раз, чем в рабочие, В зимний период среднее значение массовой концентрации аэрозоля во всех пяти исследованных природно-территориальных комплексах составляло 20—30 мкг/м3 как в дневные, так и в ночные часы, и было ниже, чем в летнее время. Также наблюдается суточный ход изменения массовой концентрации аэрозоля. В большинстве промышленных центров и городах значение массовой концентрации аэрозоля повышается до 80-100 мкг/м3, что также ниже, чем в летнее время.

Анализ элементного состава атмосферного аэрозоля показал, что суммарная массовая концентрация макрокомпонентов в летний период существенно превышает их содержание зимой, что можно объяснить более высокой степенью выноса и последующей эмиссией в атмосферу аэрозолей с поверхностных слоев почвы региона и грунта полотна железной дороги. Суммарная массовая концентрация микрокомпонентов в зимний период превышает летнюю практически во всех ПТК, за исключением Дальневосточного региона. Данное обстоятельство указывает на наличие дополнительных техногенных источников поступлений аэрозолей в атмосферу в этот период в этом регионе, видимо из Китая.

Исследования по влиянию региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды, выполненные под руководством автора в рамках государственного контракта от 01 августа 2007 г. № 02.515.11.5081 включали анализ многолетних данных измерений аэрозольных характеристик атмосферы мегаполисов Москвы и Пекина по концентрации субмикронных частиц, по содержанию сажевой компоненты и по параметру конденсационной активности.

Анализ близких по мощности источников загрязнения атмосферы мегаполисов Москвы и Пекина показал, что существенно различающиеся условия адвекции и конвекции в атмосфере этих городов приводят к значительным различиям в уровнях загрязнения атмосферы - в Пекине они существенно выше как в среднем, так и в экстремальных случаях. Вместе с тем наиболее вероятные уровни загрязнения в осенний период, как приземных концентраций сажи и субмикронного аэрозоля, над городом Пекином не намного выше, чем средние значения для осеннего периода измерений в Москве (рис. 12).

Экстремальные уровни загрязнения в Пекине наблюдаются, в основном, при южных и юго-восточных направлениях ветра в сочетании с температурными инверсиями и малым изменением скорости ветра с высотой.

Проведенные одновременные измерения параметров аэрозолей в городах Москва и Пекин показали, что массовая концентрация аэрозольных частиц в измеряемый период в некоторые дни существенно превышает допустимые концентрации и достигает 1000 мкг/м3 в Пекине и 800 мкг/м3 в Москве, что связано, по-видимому, с наличием большого количества транспорта. В отдельные дни концентрация аэрозолей падает ниже предельно допустимой и составляет порядка 30 мкг/м3, что связано со сменой воздушных масс.

Установлено, что как в Москве, так и в Пекине, воздействие загрязненного атмосферного воздуха на здоровье людей сочетается с негативным воздействием климатических факторов. Разработанные методические рекомендации по учёту влияния загрязнения городских атмосфер Москвы и Пекина на здоровье людей включают в себя как комплексное изучение состояния загрязнённости атмосферы (особенно в случае возникновения инверсий, ведущих к резкому нарастанию загрязнения воздуха), так и оценку влияния климатических и метеорологических факторов с одновременным контролем степени биотропности погоды у метеочувствительных людей при различных типах погоды: антициклоническом, циклоническом и фронтальном, вызывающих изменения артериального давления и другие отрицательные

реакции организма.

Важно было выявить вклад городских, региональных и природных источников в загрязнение атмосферы. Поэтому особое внимание было уделено

Синхронные измерения концентрации субмикронного аэрозоля, проведенные в Пекине и на фоновой региональной станции ИФА КАН на высоте 1000 м над уровнем моря (гора Синлун 150 км северо-восточнее г. Пекина), показали хорошую корреляцию уровней загрязнения с мегаполисом, как для сажи, так и тонкодисперсного аэрозоля. При этом в период наблюдений с 29 октября по 12 ноября наблюдались три смога как в Пекине, так ив 150 км от него с высокой концентрацией не только тонкодисперсного аэрозоля, но и сажи и бенз(а)пирена (рис. 13).

Рис. 12. Уровни аэрозольного загрязнения Рис. 13. Смоги в Пекине в 2004

данным осенних измерений.

В отличие от г. Москвы на качество воздуха в г. Пекине существенное влияние оказывают крупные промышленные объекты, находящиеся от г. Пекина в радиусе порядка 1000 км. Смоги Пекина - это более трети всех состояний воздушного бассейна города, они мелкодисперсны, основной размер частиц находится в пределах 0,2-0,4 мкм. Они хорошо аппроксимируются одномодальным логонормальным распределением. В смоговых ситуациях высокие концентрации примесей распространяется на обширную территорию, охватывая регион размером 300-500 км. Такое скопление аэрозоля и парниковых газов оказывает существенное влияние как на климат, так и на

исследованию влияния региональных факторов на состояние качества воздуха.

в Москве и Пекине 1992-2006 гг. по

году.

здоровье населения на большой территории.

Таким образом, существенная часть аэрозольного и сажевого загрязнения как в Пекине, так и в Москве обусловлена вкладом региональных источников.

При анализе условий возникновения локальных аэрозольных выносов в особо охраняемом эколого-курортном регионе Кавказские Минеральные Воды установлено, что средняя картина поведения примесей во всех обследованных городах Кавказских Минеральных Вод практически тождественна. В утренние часы по мере активизации автотранспорта в приземном воздухе быстро нарастает концентрация N0, субмикронного и сажевого аэрозоля от 30 до 150 мкг/м3,осбенно в случаях сжигания сухой травы или мусора. Измерения на Кисловодской высокогорной станции (высота более 2 км) позволяют, в сочетании с траекторным анализом движения частиц на высотах 2-3 км, зафиксировать дальний трансграничный перенос аридного аэрозоля из пустынных регионов - Калмыкии, Турции или Сахары.

31 july 2002 SF (m.Orso-m.Krest-y)

.......1»««

■

Рисунок 14. Аэрозольные слои, зафиксированные лидаром на разрезе Орсо-Крестовский.

19:05

40 60 80

time.min

100 120 21:00

Исследования пространственно-временной изменчивости динамики переноса примесей в атмосфере над акваторией Байкала зафиксировали явление трансграничного переноса через Приморский хребет из региона Иркутска, Ангарска, Черемхова и, как видно из рис. 14, аэрозоль оседает в Байкал. Выполненные ранее исследования показали, что южная котловина оз. Байкал загрязнена значительно сильнее северной части Байкала вследствие

трансграничного переноса через Приморский хребет и по долине Ангары из региона Иркутска, Ангарска, Черемхова. Одной из причин этого является орографические особенности региона Байкала. Основные воздушные потоки западного и северо-западного направлений в атмосферном пограничном слое перетекают через Приморский хребет, ибо Байкальский хребет значительно выше.

Результаты оценки корреляции химических элементов в приземном аэрозоле с их содержанием в гидрозоле поверхностного слоя воды реки Обь; свидетельствуют о том, что во время отсутствия крупномасштабных вторжений воздушных масс на территорию Западно-Сибирской низменности содержание элементов в приземном аэрозоле в существенной мере коррелирует с их содержанием в веществе, взвешенном в обской воде. Тем самым констатируется общность механизмов обогащения этих взвесей химическими элементами: поступления в воду и воздух частиц почво-грунтов со сходным элементным составом на обширных пространствах водосбора и формирования приземной аэрозольной компоненты атмосферы.

На основании созданной автором стратегии проведения самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территорией России для разных сезонов выработаны критерии благоприятных и неблагоприятных условий для проведения самолетных измерений концентраций компонентов. Разработана технология стартового метеорологического обеспечения для проведения самолетных измерений и проведено предварительное моделирование переносов примеси с помощью подготовленной системы прогноза изменения метеорологических параметров с использованием специальной версии мезомасштабной метеорологической модели ММ5.

Разработанная модель расчета распространения компонентов ракетного топлива (КРТ), выбрасываемых в атмосферу на пассивном участке движения ракеты-носителя (РН) протестирована при проведении самолетного эксперимента по лидарному зондированию выброса гарантийного запаса

окислителя в результате разрушения второй ступени РН "Протон-К" при входе в плотные слои атмосферы (пуск от 16 июня 2001 г.). Установлено, что при снижении до высоты порядка 10-12 км облако попадает в атмосферу с довольно высоким содержанием влаги. Здесь окислитель вступает в реакцию с парами воды. Эти реакции, конечным результатом которых является азотная кислота, идут со значительным выделением тепла, в результате чего облако и окружающая атмосфера нагреваются, и парогазовая смесь практически прекращает оседать (рис. 15).

Глава 4 посвящена исследованию влияния климатических, метеосиноптических и антропогенных факторов на здоровье населения.

Различные сочетания параметров погоды вызывают различные виды ответных реакций. Здоровый человек легко приспосабливается к довольно значительным изменениям состояния атмосферы, однако, тем не менее, только в определенных границах, выше или ниже которых могут возникать стрессовые ситуации или катастрофы (чрезмерная жара - температура воздуха выше +40°С, чрезмерный холод температура воздуха ниже -40°С; ураганы; атмосферные вихри; крупный град; высокие перепады давления воздуха и др.). У больного человека приспособительные возможности к воздействию атмосферных процессов ослаблены, поэтому порог их чувствительности к этим воздействиям снижен.

Проведенные в последние десятилетия комплексные климато-медико-

Рис. 15. Фотография рассеивания парогазового облака из компонентов ракетного топлива.

физиологические исследования выявили наличие высокой чувствительности к воздействию погодных условий, гелиогеофизических факторов и содержания примесей в приземной атмосфере людей с заболеваниями органов кровообращения, дыхания, нервной системы, пищеварения. Это подтверждается как клиническими наблюдениями, так и состоянием жизнеобеспечивающих систем организма метеочувствительных людей. Исследования в этом направлении в нашей стране начались с работ профессора И. И. Григорьева. Наблюдения показали, что при неблагоприятной погоде метеопатические реакции развиваются не только у больных, но и у 35-45% практически здоровых людей, обладающих повышенной метеолабильностью, в том числе у детей разного возраста. В период прохождения атмосферного фронта отмечаются наиболее резкие изменения всего погодного комплекса (температуры, давления, влажности воздуха, часто сопровождающихся обильными осадками, сильными ветрами).На опасное влияние атмосферных загрязнений на больных, страдающих кардиосклерозом, гипертонической болезнью и др., еще в середине 80-х годов обратил внимание первый директор Института физики атмосферы АН СССР академик АН СССР А. М. Обухов. При резком увеличении аэрозольного загрязнения городов Кавминвод за счёт прихода загрязнённой массы воздуха из района Запорожья при ясном небе и хорошей погоде на следующий день было отмечено несколько предположительно связанных с этим летальных исходов.

В последние годы, в связи с пониманием обстоятельства, что понятие неблагоприятных синоптико-метеорологических условий обязательно должно включать оценку уровня атмосферных загрязнений (рис. 16), автором были инициированы исследования в плане разработки критериев неблагоприятности погодных условий.

Рис. 16. Концентрации субмикронного аэрозоля и озона в приземном слое воздуха в г. Кисловодске осенью 2005 года. Горизонтальной линией

обозначена предельно

допустимая концентрация (ПДК) субмикронного аэрозоля для курортов КМВ. Также отмечены инверсии температуры в приземном слое атмосферы, способствующие накоплению в воздухе загрязняющих примесей.

Для наиболее распространенных аэрозольных загрязнителей в ходе наших исследований выявлены критерии для оценки уровней отклонений от фона и установлены пределы чувствительности человека к воздействию различных метеорологических величин и загрязнений атмосферы, т. е. «критерии» биотропного действия различных элементов погоды.

В 2004-2005 гг. на базе курортов Кавминвод автором было инициировано создание системы Оперативного медицинского прогноза погоды (ОМПП), предусматривающая синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод и гелиогеомагнитных ситуаций, систему оповещения медицинских учреждений курортов и отдыхающих с целью проведения плановой и экстренной метеопрофилактики. В качестве основы созданного ОМПП используется типизация биотропных погодных условий на основе анализа биоклиматограмм, мониторинга загрязнения атмосферы и одновременного мониторинга состояния здоровья людей с различными заболеваниями.

На основании проведенных исследований по предложению автора

Прнземвын озок, ррЬ Субмнкроквый аэрозоль, кет/м3

разработана модель количественной оценки взаимосвязи метеопатий от погодных, геофизических и антропогенных факторов в форме комплексного ИПП, включающего около 50 метеорологических и 20 параметров загрязнения атмосферы путем интегрирования выпадающих в фиксированные промежутки времени дифференцированных по степени патогенности различных факторов погоды.

Таблица 2. Пример ОМПП

ИПП= СТП * [ ki ЭЭТ + к2 ДТмс + к3 ДТкн + 1с, АТвс + к5 АРмс + к6 ЛРкн +k7V+kgN + k9 UF-B + k,„ f + kn 02 + k,2 KUI + kI3 ОЗ + kI4 CA + k15 ИЗА +k16 ПЗА + k17 S ] / n,

где: ИПП—индекс патогенности погоды (определяется для каждого компонента погоды, а затем суммируется и делится на число рассмотренных погодных компонентов); СТП - синоптический тип погоды; ЭЭТ -эквивалентно-эффективная температура для нормально одетого человека, условная температура; АТМС - межсуточная изменчивость температуры воздуха в град. С;ЛТКН - отклонения температуры воздуха от средней климатической нормы для данного дня или промежутка времени в град. С; Р - давление воздуха в гПа; АРМС — межсуточная изменчивость давления воздуха в гПа; А Ркн - отклонения давления воздуха от средней климатической нормы в гПа; V -скорость ветра в м/с; N - площадь покрытия небосвода нижней облачностью в %; (UF-B)/N - интенсивность суммарной эритемогенной ультрафиолетовой солнечной радиации, мэр/м2; е - упругость водяного пара в ГПа;02 - весовое содержание кислорода в приземной атмосфере в г/м3; Ы/KUI - отношение суммы легких ионов к коэффициенту униполярности ионов в приземной

атмосфере в э.з. /см3; 03 - уровень концентрации приземного озона (среднечасовые в ррЬ); СА - уровень массовой концентрации субмикронного аэрозоля, мкг/м ; 8 - опасные атмосферные явления; п - число рассматриваемых параметров; кь к2; к3; к( и т.д. - коэффициенты, величина которых зависит от степени биотропности метеорологической величины, например: к1 при Т= 18°С равен 0, при Т= <18°С или Т= >18°С изменяется в зависимости от отклонения от оптимальной нормы (+18°С); к]3 при 03 на уровне 11-45 ррЬ равен 0, а при более низком или более высоком уровне 03 коэффициент ко будет расти в соответствии со степенью его биотропности.

ИПП определяется для каждого синоптического типа погоды: А -антициклонический тип атмосферной циркуляции; Б - циклонический тип атмосферной циркуляции; В - фронтальный тип атмосферной циркуляции.

Пациент В.,' 80 лег, Кардиоцентр (РХСНПК) . Данные холтеровского мониторирования ЭКГ

Диашоэ: ИБС. Артериальная гипертония. Сердечная хгслостаточиосгь.

рщщщ

14 ноября 2007 г. ИГТП = 7,96 Медицинский тип погоды - 36 Жалобы: одышка, головная боль ВРС: Ь/Н = 2,82

22 ноября 2007 г. ИТОГ! = 2^08 Медицинскийтягх Погоды - 2а. Жалобы: нет - •' "'•

ВРС: 1-/Н = 1,95

Наджелудочкооаи тахикардия ЗХГ=7

Общее

Наджелудоч тахикардия £\Г=3

Общее

Рис. 17. Пример холтеровского мониторирования ЭКГ.

Интеграл ИПП, разработанный для условий низкогорного курорта (региона Кавказских Минеральных Вод) для «фронтальных погод» оказался (рис. 17) в три и более раз выше, чем для благоприятных и относительно благоприятных погод. Система Медицинского прогноза погоды (МПП) и модель ИПП в настоящее время апробируется для Москвы и Московского региона с целью уточнения методики предсказания неблагоприятных типов погоды для мегаполисов.

При этом нами, в отличие от ранее составлявшихся Медицинских прогнозов погоды (МПП), обычно учитывавших только метеорологические факторы, в ОМПП включены порядка 20 факторов загрязнения атмосферы. Это

особенно важно, поскольку в последнее время в различных регионах России составлялись медицинские прогнозы погоды по упрощённой схеме, недостаточно учитывающей многообразие метеопроцессов, и вообще не учитывающей уровень атмосферных загрязнений и других факторов состояния атмосферы.

Возможность применения результатов наших исследований и идей в области влияния глобального изменения климата на здоровье населения России видится в создании в России системы многофакгорной оценки влияния глобального изменения климата на здоровье населения России при эффективном использовании медицинского прогноза погоды и принципиально новой системы управления динамикой здоровья населения, построенной по профилактическому принципу на основании предложенного академиком РАМН А. Н. Разумовым системного подхода к вопросам здоровья человека и организации системы обеспечения здоровья здорового человека.

Заключение.

В заключении подытожены проведенные исследования и намечены пути их дальнейшего развития.

Результаты и выводы

1. Создана физическая модель механизма отрыва тонкодисперсных (менее 400 нм) аэрозольных частиц, предложена формула оценки зависимости концентрации выносимых частиц от температуры поверхности при скоростях ветра менее 3 м/с. Вынос тонкодисперсного аридного аэрозоля растёт пропорционально росту температуры поверхности: С=к{*Т*+кг, где С— концентрация тонкодисперсного аэрозоля, Т* - температура поверхности, кк2-коэффициенты. Количественная оценка потока выноса тонкодисперсного аридного аэрозоля составляет: Г ~ 0,3 мкг/(м2*с) для вертикального потока массы частиц с аридных участков поверхности.

2. .Выявлено и проанализировано явление выноса субмикронной фракции (< 400 нм) агрегатных аэрозольных частиц в маловетреную жаркую погоду, что особенно опасно для здоровья населения окружающих территорий.

3. Установлены основные механизмы выноса в атмосферу тонкодисперсного (<2,5 мкм) аридного аэрозоля; выдвинута и обоснована гипотеза о структуре пограничного слоя атмосферы в аридных регионах и впервые было установлено, что механизмы подъема субмикронного аэрозоля размером менее 400 нм, и более крупного аэрозоля, различны; определены причины и условия образования вертикальных термиков, выносящих аридный аэрозоль.

4. Создана численная модель слабо сжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, позволяющая решать задачи обтекания воздушными потоками горных массивов, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений. С использованием этой модели были решены актуальные задачи переноса загрязнений от крупных электростанций над территориями Израиля и Кипра, необходимые для разработки предложений об оптимальных с экологической точки зрения мест расположения этих источников атмосферных загрязнений.

7. Оценено влияние процессов опустынивания на состояние воздушной среды Пекина.

8. Создана новая система оперативного медицинского прогноза погоды, предусматривающая синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод и гелиогеомагнитных ситуаций, систему оповещения медицинских учреждений и населения.

9. Разработана модель количественной оценки индекса патогенности погоды, включающая около 50 метеорологических и 20 параметров загрязнения атмосферы, путем интегрирования дифференцированных по степени патогенности различных факторов погоды и загрязнения атмосферы.

Основные публикации по теме диссертации

Общий список публикаций по теме диссертации составляет i&i наименований. Основные печатные работы по теме диссертации в отечественных и зарубежных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, зарубежных рецензируемых журналах, в трудах международных конференций и отечественных сборниках следующие:

I. Литература по списку ВАК

1. Гранберг И. Г., Дикий JI. А. Стационирование в линейной задаче обтекания гор воздушным потоком // Известия АН СССР. ФАО. 1972. Том 8. №3. С. 264-269.

2. Гранберг И. Г. Численное моделирование задачи обтекания гор воздушным потоком // Известия АН СССР. ФАО. 1979. Том 15. №12. С. 1235-1243.

3. Гранберг И. Г. Пространственная задача обтекания препятствия потоком несжимаемой стратифицированной жидкости (численное моделирование) // Известия АН СССР. ФАО. 1983. Том 19. № 14. С.357-365.

4. Гранберг И.Г. О влиянии сдвига скорости потока на характер обтекания препятствия несжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия АН СССР. ФАО. 1983. Том 19. № 11.С. 1139-1150.

5. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания Карпат юго-западными потоками // Известия АН СССР. ФАО. 1987. Том 23. № 3.

6. Гранберг И. Г., Добрьнпман Е. М. Численное моделирование обтекания Карпат // Метеорология и гидрология. 1989. № 9. С. 3341.

7. Гранберг И. Г. О моделировании атмосферных процессов обтекания горных массивов сжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия РАН. ФАО. 1997. Том 33. № 3. С. 409-411.

8. Panin V., Elansky N. F., Belikov I. B.,. Granberg I. G, Andronova A. V., Obvintse Yu. I.v,. Bogdanov V. M, Grisenko A. M., and Mozgrin V. S. Estimation of Reliability of the Data on Pollutant Content Measured in the Atmospheric Surface Layer in the TROICA Experiments // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2001. V. 37. Suppl. 1. P. S81-S91.

9. Паалов В. E., Суторихин И. А., Гранберг И. Г., Карбышев С. Ф., Ковальская Г. А., Микушин В. В.. Соотношение концентраций элементов в аэро- и гидрозоле в бассейне Средней Оби //ДАН РАН. 2001.Том 380. № 6. С. 813-815.

10..Granberg I.G, En-Route Measurements of Atmospheric Pollution in the Region of Caucasus Mineral Waters / Belikov I.B., Dobryshman E.M., D'yachkov A.F., Elansky N.F. [и др] // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2001. V. 37, Suppl. 1. P. S102-S109.

11. Oberlander E.A., Brenninkmeijer C.A.M., Crutzen P.J., Elansky N.F., Golitsyn GS., Granberg I.G, Scharffe, D.H. Hofinaxm R., Belikov I.B., Paretzke H.G, and P.F.J, van Velthoven. Trace gas measurements along the Trans-Siberian railroad: The TROICA 5 expedition// J.Geophys.Res // 2001JD000953. (ACH 13-1 - 13-15)/2002. V. 107,NoD14. P. 10.1029.

12. Andronova A.V., Granberg I,G, Grisenko A.M., Gubanova D.P., Zudin B.V., Iordanskii M.A., Lebedev V.A., Nevskii I.A. and Obvintsev Yu.I. Studies of the Spatial and Temporal Distribution of Surface Aerosol along the Trans-Siberian Railroad // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2003. V.39. Suppl. I. P. S27-S34.

13. Andronova A.V., I.G. Granberg, M.A. Iordanskii, V.M. Kopeikin, V.M. Minashkin, I.A. Nevskii and Yu.1. Obvintsev. Sources and Composition of aerosols over the Region of Caucasus Mineral Waters // Izv., Atmo. Ocean. Phys., 2003. Vol. 39, Suppl. 1. P. S35-S40.

14. Hurst D. F., Romashin P. A., Elkins J. W., Oberlander E. A., Elansky N. F., Belikov I. В., Granberg I. G, Golitsyn G. S., Grisenko A. M., Brenninkmeijer С. A. M., and Crutzen P. J. Emissions of ozone-depleting substances in Russia during 2001 // J. Geophys. Res. D14303, doi: 10.1029/2004JD004633,2004. Vol. 109.

15. Андронова А. В., Гранберг И. Г., Губанова Д. П., Зудин Б. В., Иорданский М. А., Лебедев В. А., Минашкин В. М., Невский И. А., Обвинцев Ю. И. Пространствепно-временное распределение и элементный состав атмосферного аэрозоля на трассе Москва-

Хабаровск Н Оптика атмосферы и океана. 2007. том 20. № 10. С. 910-916.

16. Paris J.-D., Ciais P., Nedelec P., Ramonet M., Belan B. D„ Arshinov M. Yu., Golitsyn G. S., Granberg, I. Stohl A., Cayez, G Athier G,. Boumard F and. Cousin J.-M. The YAK-AEROSIB transcontinental aircraft campaigns: new insights on the transport of CO2, CO and Оз across Siberia // Tellus 60B. 2008. DOI: 10.1111/j.l600-0889.2008.00369.x.

17. Гранберг И. Г., Голицын Г. С., Разумов А. Н., Истошин Н. Г., Ефименко Н. В., Рогоза А. Н., Алёхин А. И., Ревич Б. А., Артамонова М. С., Поволоцкая Н. П. Оценка влияния климатических и метеорологических факторов на здоровье населения // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2008. № 3 (23).ГТриложенис 2. С. 414.

18. Гранберг И. Г., Голицын Г. С., Ефименко Н. В., Поволоцкая Н. П., Погарский Ф. А. Разработка системы многофакторной оценки влияния глобального изменения климата на здоровье населения России // Технологии живых систем. 2008, т. 5. № 5-6. С. 11-19.

II. Патент

Патент на полезную модель №79344 «Аэрозольный измерительный комплекс». Авторы: Голицын Г. С., Гранберг И. Г., Зудин Б. В., Погарский Ф. А., Жуланов Ю. В., Сеник И. А. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 27 декабря 2008 года.

III. Публикации в рецензируемых журналах, расширенные тезисы и аннотируемые

отчёты

1. Dobryshman Е. М., Granberg I. G Numerical simulation of the tree-dimensional orographic flow over the Carpathians // Research activities in atmospheric and oceanic modeling. WMO Report, 1980. Noll. PP. 537-540.

2. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания несжимаемой стратифицированной жидкостью реального горного рельефа (Карпат) // Моделирование в механике. Сборник научных трудов. 1989. Том 3 (20). № 6. С. 136-139.

3. Гранберг И. Г. Трёхмерное численное моделирование обтекания Карпат с использованием натурных данных // Материалы Всесоюзного совещания «Численное моделирование состава и динамики свободной атмосферы», г. Суздаль, февраль 1988. М.: Московское отделение Гидрометеоиздата - 1991. С. 129-139.

4. Granberg I. Numerical simulation of the three dimensional orographic flow over Cyprus by inelastic fluid // Research activities in atmospheric and ocean modeling. WMO. 1997. Report 792,25. P. 512-515.

5. Granberg I.G, Golitsyn GS., Andronova A.V.,. Gorchakov, GI Dobryshman E.M., Ponomarev V.M., Shishkov P.O., Vinogradov B.V.. Studies of the transfer of arid aerosol from Kalmykia Black Lands and its influence on environment // fa: Proceedings of the NATO ARW on The Scientific, Environmental, and Political Issues of the Circum-Caspian Region, Moscow, Russia, 13-16 May 1996, edited by Dr. M.Glantz and Dr. I.S. Zonn. Kluwer, Netherlands. 1997. P. 145-153.

6. Granberg I.G., Suspension of dust aerosol in newly desertified area // Extended Abstr. of Int. Symp. on Atmos. Chemistry and Future Global Environ. Nagoya, Japan. 1997. P. 139-142.

7. Golitsyn GS., Granberg I.G, Aloyan A.E., Andronova A.V., Gorchakov GI., Ponomarev V.M., Shishkov P.O.. Study of emissions and transport of dust aerosol in Kalmykia Black Lands // J. Aerosol. Sci., 1997, vol. 28, Supp 1.1. P. S725-S726.

8. Kallistratova M.A., V.F. Kramar, R.D. Kuznetzov, I.G Granberg, GYu. Chirokova, B.S. Agrovskii. Use of acoustic and laser sounding for study of the mechanisms of arid aerosol convective displacement in new desert regions of Kalmykia // Proc. 9 Int. Symposium on Acoustic Remote Sensing of the Atmosphere and Oceans. Vienna, Austria. 1998. P. 215-218.

9. Голицын Г.С., Гранберг И.Г, Алоян А.Е., Андропова А.В., Арутюнян В.О., Виноградов Б.В., Габунщина Э.Б., Горчаков Г.И., Добрышман Е.М., Пономарев В.М. Исследование термоконвективных выносов аридного аэрозоля в Черных Землях Калмыкии // В сб. "Естественные и антропогенные аэрозоли" под ред. JI.C. Ивлева. С-Петербург. 1998. С.

342-348.

10. Голицын Г.С., Андронова А.В., Виноградов Б.В., Гранберг И.Г., Кудерина Т.М., Пономарев В.М. Вынос почвенных частиц в аридных регионах (Калмыкия, Приаралье) // Международная конференция «Физика атмосферного аэрозоля», Москва, 12-17 апреля 1999. Труды конференции. М. 1999. С.127-138.

11. Granberg I.G. Numerical simulation of possible extreme events due to orography at Cyprus // Phys. Chem. Earth (B). 1999. Vol. 24. № 6. P. 649-652.

12. Андронова А. В., Гранберг И. Г., Губанова Д. П., Зудин Б. В., Иорданский М. А., Минашкин В. М., Невский И. А., Обвинцев Ю. И., Осипов В. П., Черлина И. Е. Оценка коэффициента гибели озона на аэрозольных частицах по экспериментальным данным экспедиции "TROICA" // Сборник докладов 2-й Международной конференции, «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов». Кисловодск, 8-14 окт. 2000. М.: МАКС Пресс. 2000. С. 11-22.

13. Беликов И. Б., Гранберг И. Г., Добрышман Е. М., Дьячков А. Ф., Еланский Н.Ф., Емиленко А. С., Копейкин В. М., Фокеева Е. В. Маршрутные измерения загрязнения атмосферы в регионе Кавказских Минеральных Вод // Сборник докладов 2-й Международной конференции, «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов». Кисловодск, 8-14 окт. 2000. М.: МАКС Пресс. 2000. С. 32-44.

14. Голицын Г. С., Еланский Н. Ф., Гранберг И. Г., Крутцен П. Й., Брешшнкмейер С. А. М., Недорчук Б. Л., Богданов В. М., Грисенко А. М., Панин JI. В., Лаврова О. В. Газовые примеси в атмосфере над территорией России - задачи и основные результаты российско-немецких экспериментов TROICA // Сборник докладов 2-й Международной конференции, «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов». Кисловодск, 8-14 окт. 2000. М.: МАКС Пресс. 2000. С. 45-63.

15. Golitsyn G S., G Granberg I., Andronova A. V., Zilitinkevich S. S., Smimov V. V., Ponomaiev V. M.. Investigation of boundary layer fme structure in arid regions // Water, Air, and Soil Pollution: 2003. Focus. 3: 245-257, Kluwer Academic Publishers, Netherlands.

16. Голицын Г. С., Гранберг И. Г., Еланский Н. Ф. Инновационные методы оценки качества воздушной среды курортов Кавминвод // В кн.: Биоресурсы биотехнологии инновации юга России. Пятигорск. 2003. С. 125-134.

17. Emilenko A., Granberg I., Gengchen V., Kopeikin V., Obvintsev Yu., Sologub R. Optical demonstration of dust darkness according to observation in Beijing // Optical Technologies for Atmospheric, Ocean, and Environmental Studies. Proceedings. SPIE - The International Society for Optical Engineering. 2004. V. 5832. P. 198-202.

18. Рубинштейн К. Г., P. IO. Игнатов, M. С. Гусева, Новикова И. В., Гранберг И. Г.. Динамическая детализация краткосрочных численных прогнозов с помощью региональной численной модели на примере курортного региона Минеральные Воды // Метеоспектр. 2005. №3. С. 7-16.

19. Granberg, I. G Andronova А. V., Artamonova М. S., lordansky М. A., Minashkin V. М., Obvintsev Ju. I., Ponomarev, V. M. Voloshinov M. N. Aerosol measurements in the atmospheric boundary layer over Russia // 2005 Taiwan-Russia Bilateral Symposium on Water and Environmental Technology. Taiwan, R.O.C.: Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs. 2005. 111-129.

20. Teffo J.I.., Gerbig C., Nedellec P., Filippi D., Ciais P., Galdemard P., Granberg I., Camy-Perret C., Mondelain D.. YAK-AEROSIB, Progress Report #1, Page 11/11, YAK-RP-00001-CEA, 19 May 2005.

21. Jean-Daniel Paris, Philippe Nedelec, Michel Ramonet, Georgy S. Golitsyn, Boris D. Belan, Igor G. Granberg, Mikhail Y. Arshinov, Gilles Athier, Fridric Boumard, Jean-Marc Cousin, Philippe Ciais. Lower Troposphere Stratification and Pollutant Transport over Siberia in April 2006 // Eos Trans. AGU, Fall Meet. Suppl. 2006, Vol. 87. No. 52. Abstract A34A-07.

22. Васин В. А., Ефименко П. В., Жерлицына, Л. И. Кортунова 3. В., Ляшенко С. И.,

Мкртчян Р. И., Поволоцкая Н. И., Скляр А. П., Гранберг И. Г., Арабов А. Я., Савиных В. В., Сеник И. А., Рубинштейн К. Г.,. Козлова М. Д, Кнутас А. В. К вопросу о совершенствовании системы медицинского прогноза погоды на курортах Федерального значения - Кавказских Минеральных Вод // Доклад. Материалы Международной конференции «Погода и биосистемы». Санкт-Петербург. 11-14 октября 2006 г. СПб: Астерион. 2006. С. 179-188.

23. Granberg I., Andronova A, Artamonova М., Chkhetiani О., Iordansky М., Kallistratova М., Maksimenkov L., Ponomarev V., Roubinstein К., Skorokhod A. Study of dust inflation mechanisms and processes of aerosol transport process in Siberia-Asian region // Geophysical Research Abstracts. 2006. Vol. 8,04536, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU06-A-04536.

24. Granberg I.G; Grechko E.I. Modeling of transboundary carbon dioxide and other mixtures (as passive) transfer over Siberia within ISTC 3032 project, in couple with AEROSIB-YAK project // Proceedings of International Workshop ISTC "Baikal-2006". Irkutsk, August 15-19. 2006. P. 84-86.

25. Grechko E.I., Granberg I.G The study of atmospheric pollution transport from Europe to Pacific region using ground-based and satellite measurements II Proceedings of International Workshop ISTC "Baikal-2006". Irkutsk, August 15-19. Irkutsk. 2006. P. 127-129.

26. Гранберг И. Г., Поволоцкая Н. П., Голицын Г. С., Васин В. А., Гинзбург А. С., Ефименко Н. В., Мкртчян Р. И., Жерлицына JI. И., Кортунова 3. В., Максименков JI. О., Погарский Ф. А., Савиных В. В., Сеник И. А., Скляр А. П., Рубинштейн К. Г. Некоторые особенности этиологии и патогенеза ишемической болезни сердца на основе изучения их связи с экологическими и синоптико-метеорологическими факторами па горных курортах России // Патогенез. 2007. №3. С. 27-38.

27. Granberg I., Golitsyn G., Andronova A., Artamonova M., Grechko E., Iordansky M., Kazansky A., Kramar, V., Maksimenkov L., Pogarsky F.. Estimation of a vertical flux of fine-dispersed arid aerosol in the absence of dust storms // The International Symposium on Atmospheric Physics and Chemistry. May 15-19., 2007. Qufu, Shandong, China. P. 27-31.

28. Гранберг И. Г., Г. С. Голицын, Г. Г. Матвиенко, Ван Гэнчэнь, Ван Пуцай, А. С. Гинзбург, Б. Д. Белан, М. В. Панченко, Е. И. Гречко, А. С. Емиленко, А. В. Джола, А. В. Андронова, В. М. Мииашкин, К. Г. Рубинштейн, М. С. Артамонова, Л. О. Максименков, Ф. А. Погарский. Влияние региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды // Материалы конференции «Рациональное природопользование», Москва, 17-18 декабря 2007 г. М. 2007. С. 43-47.

29. Голицыг Г.С., Гранберг Й.Г. Влияние региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды// Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8.2008. P.18-19.

30. Гранберг И.Г., Голицын Г.С., Истошин Н.Г., Гинзбург А.С., Ефименко Н.В., Алёхин А.И., Поволоцкая Н.П., Рогоза А. Н., Беликов И.Б., Максименков Л.О., Рубинштейн К.Г. Исследование влияния резких изменений погодных условий (в том числе загрязнений атмосферы) на здоровье населения в мегаполисе (на примере юго-западной части MocKBbi)//Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8. 2008. P.47-49.

31. Granberg I. G, Gledzer E. В., Andronova A. V., Iordansky M. A.,. Lin G, Pogarski F. A. Improvements of atmospheric boundary layer process and dust inflation mechanism for study of asian dust transportZ/Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8.2008. P.61-63.

32. Поволоцкая Н.П., Истошин Н.Г., Гранберг И.Г., Ефименко Н.В., Жерлицина Л.И., Кириленко А.А., Кортунова З.В., Мкртчян Р.И., Сенник И.А. Система медицинского прогноза погоды на курортах Кавказских Минеральных Вод // Atmospheric,climate and health»: International Conference. Abstracts. Kislovodsk, Oktober 6-8,2008. - P. 82-84.

33. Paris J.-D., Ciais Ph., Ramonet M.,. Nedelec Ph, Belan B. D., Arshinov M. Yu., Golitsyn G. S., Granberg I.G, Stohl A. Transcontinental flights over Siberia: overview of first results of the yak aerosib project// Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk,

Oktober 6-8. 2008. P.109.

34. Arshinov M. Yu., Belan B. D., Davydov D. K., Fofonov A. V., Simonenkov D. V, Krasnov O. A., Golytsin G S., Nedelec Ph, Paris J.-D., Ramonet M., Granberg I.G, Athier G , Boumard F., Cousi J.-M.n, Ciai Ph.s, Machida T. Spatial distribution of greenhouse gases and aerosols in the troposphere over Siberia derived from airborne measurements during yak-aerosib and ghg-monitoring projects// Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8. 2008.P. 110-111.

35. Granberg I„ Golitsyn Q. Maksimenkov L, Pogarsky ^Modeling of transboundary transport of carbon dioxide and other admixtures over Siberia within the aerosib-yak project (20062008)// Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8. 2008. P. 111-112.

36. .Поволоцкая Н.П., Гранберг И.Г., Ефименко H.B., Жерлицина Л.И., Истошин Н.Г., Кириленко А.А., Кортунова З.В., Сенник И.А., Слепых В.В. Биоклиматические ресурсы среднегорья Кавказских Минеральных Вод и перспективы их использования в курортной реабилитации больных ишемической болезнью сердца//Материалы научно-практических конгрессов IY Всероссийского форума «Здоровье нации - основа процветания России». 2008. Том 3. «Задачи санаторно-курортного лечения в решении проблем оздоровления населения России». М. 2008. С. 199-201.

37. .Жерлицина Л.И., Мкртчян Р.И., Гранберг И.Г, Ефименко Н.В., Истошин Н.Г., Поволоцкая Н.П., Сеник И.А, Кортунова З.В., Хан О.П., Кириленко А.А. Санаторно-курортное лечение больных ишемической болезнью сердца с дифференцированным применением ультрафиолетового облучения / Новая медицинская технология, (регистрационное удостоверение Росздрава ФС № 2008/232 от 07.12.2008). Пятигорск. 2008. 17 с.

Список сокращений

АПС атмосферный пограничный слой

ВНИИЖТ Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного

МПС транспорта Министерства путей сообщения

гмц Гидрометцентр

ИЗА индекс загрязнения атмосферы

ипп Индекс патогенности погоды

ИФА Учреждение Российской академии наук Институт физики атмосферы им. А.

М. Обухова РАН

ИФАКАН Институт физики атмосферы Китайской академии наук

КРТ компоненты ракетного топлива

МГД-поток магнитогазодинамический поток

МНТЦ Международный научно-технический центр

МПП Медицинский прогноз погоды

МПР метеопатические реакции

НИФХИ Научно-исследовательский физико-химический институт им. JI. Я. Карпова

ОМПП Оперативный медицинский прогноз погоды

ПЗА потенциал загрязнения атмосферы

пгниик Пятигорский государственный научно-исследовательский институт

курортологии Федерального медико-биологического агентства

птк природно-территориальный комплекс

РАМН Российская академия медицинских наук

РГТМУ Российский государственный гидрометеорологический университет

РКНПК Российский кардиологический научно-производственный комплекс

РН ракета-носитель

Росздрав Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию

CA субмикронный аэрозоль

СТП синоптический тип погоды

ФГУ федеральное государственное учреждение

ЦКБ РАН Центральная клиническая больница Российской академии наук

ЭЭТ эквивалентно-эффективная температура

IGAC The International Global Atmospheric Chemistry Project

РМ10 содержание в воздухе аэрозоля с диаметром частиц 10 мкм и менее

WMO World Meteorological Organization

Подписано к печати 30.М.П9 Тираж 100 Заказ {2.

Отпечатано в отделе оперативной печати физического факультета МГУ

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Гранберг, Игорь Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБТЕКАНИЯ

ВОЗДУШНЫМИ ПОТОКАМИ РЕАЛЬНЫХ ГОРНЫХ МАССИВОВ УКРАИНСКИХ КАРПАТ И СТРАН СРЕДИЗЕМНОМОРСКОГО РЕГИОНА - ИЗРАИЛЯ И КИПРА

1.1. Постановка задачи и описание использовавшихся моделей

1.2. Результаты численного моделирования обтекания воздушными потоками горных массивов Украинских Карпат и стран Средиземноморского региона - Израиля и Кипра

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ

БАРХАННЫХ) ПОВЕРХНОСТЕЙ ВО ВНОВЬ ОПУСТЫНЕННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ НА АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И НА ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ЭТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩИХ РЕГИОНОВ

2.1. Физико-географическая характеристика опустынивающихся регионов Приаралья и Калмыкии

2.2. Современное состояние исследований выноса в атмосферу аридного аэрозоля

2.3. Полевые исследования - корреляционный и химический анализ данных

2.4. Результаты и выводы

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ,

ВЫЗВАННЫХ АЭРОЗОЛЬНЫМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ АТМОСФЕРЫ НАД ТЕРРИТОРИЕЙ РОССИИ

3.1. Исследование экологического состояния различных регионов России путем комплексных измерений загрязнения атмосферы с помощью вагона-лаборатории

3.2. Исследование влияния региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды

3.3. Измерения загрязнения атмосферы в регионе Кавказских Минеральных Вод

3.4. Исследование пространственно-временной изменчивости динамики переноса примесей в атмосфере над акваторией

Байкала

3.5. Оценка корреляции содержания элементов в приземном аэрозоле с их содержанием в гидрозоле в поверхностном слое реки Обь

3.6. Создание стратегии проведения самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных загрязнений над территорией РФ

3.7. Оценка влияния пусков ракет-носителей с космодрома

Байконур на окружающую среду

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ, МЕТЕОСИНОПТИЧЕСКИХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

4.1. Загрязнение атмосферы как фактор биотропности погоды

4.2. Создание системы оперативного медицинского прогноза погоды (ОМПП)

4.3. Модель количественной оценки связи метеопатий с погодными, геофизическими и антропогенными факторами в форме комплексного Индекса патогенности погоды

Введение Диссертация по биологии, на тему "Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями"

Актуальность темы исследования. Влияние неровностей поверхности Земли различных масштабов на состояние атмосферного пограничного слоя (АПС) огромно и с учетом процессов загрязнения атмосферы формирует возникновение ряда экологических проблем. Оно определяет и климатический режим, и текущую погоду не только в горных регионах, высота которых часто превышает высоту АПС, но и в крупных городах, особенно расположенных в холмистой или предгорной местности, где вследствие температурных инверсий в АПС значительно возрастает уровень загрязнения атмосферы и зачастую образуются смоги. Многие регионы Земли подвержены процессам опустынивания в результате антропогенных нагрузок и изменения климата. В пустынных регионах или местностях, подверженных процессам опустынивания, существенное влияние на структуру и состояние приземного слоя атмосферы оказывают даже небольшие неровности — песчаные барханы, которые за счет неравномерного нагрева верхушки барханов и между барханных понижений вызывают явления отрыва и выноса аридного аэрозоля. При этом одним из важнейших процессов, влияющих на состояние атмосферы и почвы, является тепломассообмен в системе почва-атмосфера, что, в конечном счете, и влияет на климат. Таким образом, проблема опустынивания является актуальной общемировой климатической и социальной проблемой.

В конце 70-х - начале 80-х годов одной из наиболее актуальных проблем стала проблема взаимодействия атмосферы с горными системами, для чего был проведен ряд экспедиций, посвященных анализу влияния реальных горных массивов на процессы в различных слоях атмосферы. Подавляющее большинство гидродинамических моделей в это время были двумерными. Это было связано с трудностью моделирования полной трехмерной задачи обтекания реальных горных массивов воздушными потоками. Для решения этих актуальных задач автором была создана новая трёхмерная негидростатическая модель обтекания препятствий произвольной формы потоком несжимаемой жидкости со свободной поверхностью и с соответствующим реальному (для воздушных потоков) профилем скорости для решения пространственной задачи обтекания воздушными потоками реальных горных массивов, что было принципиально новым подходом. В 1987-1989 гг. эта модель была использована для моделирования обтекания Украинских Карпат. Далее модель применялась и развивалась уже как модель слабосжимаемой адиабатической жидкости в целях решения актуальных задач обтекания горных массивов воздушными потоками для некоторых стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра). Такая проблема теперь решалась уже не только как гидродинамическая задача обтекания горных массивов, но и как часть актуальной задачи о переносе примеси над такими горными регионами. Заметим, что при процессе переносе примеси над горными регионами, вследствие образования застойных зон, возникают экологические проблемы, приводящие к опасным последствиям для здоровья людей и сообществ.

В настоящее время одной из актуальных и важных задач исследования окружающей среды является изучение и прогнозирование глобальных и региональных изменений в атмосфере и гидросфере Земли в связи с их воздействием на окружающую среду. К числу таких изменений относятся как природные катастрофы, так и более медленные, продолжающиеся месяцами и годами локальные изменения местного климата, в частности, опустынивание, засухи и другие локальные мезо-метеорологические явления. В двадцатом веке хозяйственные и другие возмущения поверхности почвы привели к значительному увеличению масштабов опустынивания. Такие территории являются серьезным источником аридного аэрозоля, который поступает в атмосферу во время пыльных бурь и, как показали организованные и проведенные под руководством и непосредственном участии автора экспедиционные, исследования 1991-92, 1995—2007гг., также в сухую-жаркую погоду в отсутствие сильного ветра. Кроме хорошо известной эмиссии почвенных частиц, происходящей в организованных вихревых структурах пограничного слоя (например, пыльные дьяволы), существуют и другие механизмы выноса в атмосферу аридного аэрозоля, включающие эмиссию тонкодисперсных фракций (<2,5 мкм). Хотя тонкодисперсный аэрозоль составляет относительно небольшую часть потока массы в атмосферу, но, учитывая его долгое время жизни в атмосфере, способность влиять на процессы конденсации и участвовать в физико-химических процессах, он оказывает важное климатическое и экологическое влияние. Поэтому особое внимание автора и его коллег было уделено решению - актуальной и новой проблемы исследования процессов выноса тонко- и нанодисперсного аэрозоля из вновь опустыненных регионов, ранее недостаточно изученных из-за технических трудностей измерений в запыленной и очень жаркой атмосфере.

Опасными явлениями для здоровья населения также являются процессы глобального потепления и, вследствие этого, изменения климата, которые сопровождаются резкой перестройкой атмосферных процессов и учащением повторений опасных атмосферных явлений. Это приводит к серьезным последствиям для здоровья жителей различных возрастных групп в регионах России, сельчан и горожан. В больших городах основными причинами госпитализации и даже смертельных исходов в жаркие дни становятся ишемическая болезнь сердца, заболевания органов дыхания, центральной-нервной системы, несчастные случаи и суициды. В последние годы в зимнее время в средней полосе и на севере России на физическое и ментальное здоровье дополнительное негативное воздействие оказывают продолжительные периоды аномально теплой и пасмурной погоды, как, например, зимой 2006-2007 гг., что также увеличивает заболеваемость наиболее распространенными социально-значимыми заболеваниями,

В этой связи чрезвычайно важным и актуальным становится решение задач, связанных с оценкой влияния* климатических и метеорологических вариаций различного пространственно-временного масштаба на состояние популяционного здоровья людей.

Цель работы. Целью диссертационной работы явилось теоретическое и экспериментальное исследование физических механизмов процессов аэрозольного загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями, а также влияния вызванных ими экологических проблем на здоровье населения.

Задачи работы

1. Создание трёхмерной негидростатической модели обтекания препятствий произвольной формы потоком несжимаемой и слабосжимаемой адиабатической- жидкости со свободной поверхностью и соответствующим реальному профилем скорости применительно к задачам обтекания воздушными потоками реальных горных массивов Украинских Карпат, некоторых стран Средиземноморского региона (Израиля, Кипра), а также использование этой численной модели при решении актуальной задачи переноса загрязнений над горными регионами и возникающих при этом процессе экологических проблемах вследствие образования застойных зон.

- оценка влияния пусков ракет-носителей с космодрома Байконур на окружающую среду.

Область исследования. Экологические процессы, связанные с влиянием неровностей поверхности Земли на аэрозольное загрязнение атмосферы.

Предмет исследования. Физические механизмы процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями.

Методы исследований. В качестве основных методов исследований в работе используются экспериментальные методы получения информации процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями, физических процессах в атмосфере путем организации экспедиционных исследований. На основе теоретического анализа результатов экспедиционных исследований были развиты методы численного моделирования задач обтекания. Статистический (корреляционный) анализ экспериментальных данных позволил выявить закономерности процессов аэрозольного загрязнения атмосферы над неоднородными поверхностями России, создать физическую модель отрыва тонкодисперсных (менее 400 нм) аэрозольных частиц от пустынной поверхности и предложить формулу оценки зависимости концентрации выносимых частиц от температуры поверхности при скоростях ветра менее 3 м/с. Проведенные исследования также дали возможность оценить влияние антропогенного загрязнения атмосферы на здоровье населения.

Научная новизна работы

2. Установлены основные механизмы выноса в атмосферу тонкодисперсного (<2,5 мкм) пустынного аэрозоля; определены причины и условия образования «неподвижных» вертикальных термиков, выносящих аридный аэрозоль.

Впервые выявлено и проанализировано явление выноса в маловетреную жаркую погоду из вновь опустыненных территорий Калмыкии и Приаралья субмикронной фракции (<400 нм) агрегатных аэрозольных частиц, особенно опасных для здоровья населения окружающих территорий. Выдвинута, обоснована и подтверждена измерениями сети доплеровских содаров новая гипотеза о пространственной структуре пограничного слоя атмосферы в аридных регионах.

4. Впервые сделана оценка среднего значения массовой концентрации аэрозоля как в летний период, так и в зимний периоды во всех природно-территориальных комплексах (ПТК) России.

7. Оценено влияние процессов опустынивания на состояние воздушной среды Пекина.

10. Впервые оценено влияние ракеты Протон на атмосферу с помощью самолета-лаборатории.

Научная и практическая значимость

• Созданные система оперативного медицинского прогноза погоды и модель количественной оценки патогенности погоды - Индекс патогенности погоды (ИПП), предусматривающие синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод, гелиогеомагнитных ситуаций, систему оповещения медицинских учреждений и населения используются Центральной клинической больницей РАН, Российским кардиологическим научно-производственным комплексом Минздрава и более чем 30 здравницами особо охраняемого эколого-курортного региона Российской Федерации - Кавказские Минеральные Воды.

• Разработанная параметризация выноса из пустынных поверхностей тонкодисперсного (<400 нм) аэрозоля позволяет включать в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу оценку выноса тонкодисперсного аэрозоля при малых скоростях ветра в зависимости от температуры поверхности, которая может быть получена из спутниковых данных.

• Впервые для решения задач обтекания воздушными потоками горных массивов, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений, создана численная модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, дающая более точную картину возможного распространения атмосферных загрязнений в расчётной области, чем модель несжимаемой жидкости.

• Предложенные на основании расчетов по созданной модели рекомендации о размещении крупных электростанций на территориях Израиля и Кипра были учтены Министерством энергетики Израиля и Высшим техническим советом Кипра, а созданные специальные версии модели для территорий этих стран были переданы для использования в практической работе метеослужб Израиля и Кипра.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической негидростатической жидкости, дающая более точную картину возможного распространения атмосферных загрязнений в расчётной области, чем модель несжимаемой жидкости.

• Разработанная параметризация оценки выноса из пустынной поверхности тонкодисперсного аридного аэрозоля (<400 нм) (при малых скоростях ветра в зависимости от температуры поверхности) позволяет включать ее в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу.

• Методические рекомендации для городских администраций по учету влияния загрязнения атмосферы Москвы и Пекина на здоровье населения.

• Созданная система оперативного медицинского прогноза погоды и модель количественной оценки ее патогенности - индекс патогенности погоды (ИПП), предусматривающие синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод, гелиогеомагнитных ситуаций, оповещение медицинских учреждений и населения для проведения экстренной профилактики метеопатических реакций.

1999); 6-й Научной конференции по Международному глобальному атмосферно-химическому проекту (IGAG) (Болонья, Италия, 1999); Международной конференции «Аэрозоли и здоровье», (Карлсруе, Германия,

2000); Второй международной конференции памяти А. М. Обухова «Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов» (Кисловодск, 2000); 7-й Международной конференции по атмосферным наукам и их приложениям к исследованиям качества воздуха и Выставке и рабочей группе по моделированию4 качества воздуха (Тайбей, Тайвань, 2000); Первой международной рабочей группе по пыльным бурям и связанному с ними' осаждению- аэрозоля (Сеул, Республика Корея; 2002); Третьей международной конференции к 200-летию Кавказских Минеральных Вод «Состояние и - охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов» (Кисловодск, 2003); IV Международной конференции "Естественные- и антропогенные аэрозоли" (Санкт-Петербург, 2003); Второй международной рабочей группе по минеральной пыли (Париж, Франция, 2003); Объединённой ассамблее Европейского геофизического общества, Американского геофизического общества и Европейского геофизического союза (Ницца; Франция, 2003); VIII Международной- конференции по наукам об атмосфере и качеству воздуха (Цукуба, Япония, 2003); Международной конференции по загрязнению атмосферы (Дубай, 2004); Г Генеральной- ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2004); Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 85-летию ФГУ «ПГНИИК Росздрава», (Пятигорск, 2005); Совещании-семинаре ГМЦ России «Специализированное гидрометеорологическое обеспечение туризма и отдыха: состояние и перспективы развития», (Кисловодск, 2005); Тайваньско-российском двустороннем симпозиуме по водным и экологическим технологиям (Тайбэй, Тайвань, 2005); II Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2005); Научной ассамблее Международной ассоциации по метеорологии и наукам об атмосфере (Пекин, Китай, 2005); Международной конференции «Погода и биосистемы» в РГГМУ (Санкт-Петербург, 2006); Международном научном конгрессе Всемирной федерации водолечения и климатолечения (Андорра, 2006); III Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2006); Международной рабочей группе Международного научно-технического-центра «Байкал-2006» (Иркутск, 2006); Рабочей встрече Американского геофизического союза (Сан-Франциско, США,

2007); IV Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2007); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологической безопасности и сохранение природно-ресурсного потенциала» (Ставрополь, 2007); Конференциях "Рациональное природопользование" (Москва, 2007, 2008); XXIV Генеральной ассамблее Международного геодезического и геофизического союза (Перужда, Италия, 2007); V Генеральной ассамблее Европейского геофизического союза (Вена, Австрия, 2008); IV Всероссийском форуме «Здоровье нации - основа процветания России» (Москва, 2008); Международной конференции «Физика атмосферы, климат и здоровье» (Кисловодск, 2008); Втором^ Санкт-Петербургском международном экологическом форуме «Окружающая среда и здоровье человека» (Санкт-Петербург, 2008). Исследования проводились при поддержке проектов программы РАН «Фундаментальные науки — медицине»; программ отделения наук о Земле РАН (код ОНЗ-11; ОНЗ-12), федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (в рамках государственного контракта от 01 августа 2007 г. № 02.515.11.5081), Международного Научно-Технического Центра (код 035: 1235: 3715) и проектам Российского фонда фундаментальных исследований (коды 97-05-65611-а, 97-05-79058-к, 98-05-79109-к, 99-05-64353-а, 99-05-79006-к, 00-05-79-004-к, 03-05-64775-а, 03-05-79021-к, 04-05-08010-офи а, 04-05-08047-офи а, 04-09-79067-к, 05-05-39012-ГФЕН-а, 05-05-66800-ЫЦНИЛ-а, 05-05-66808-НЦНИЛ-а, 05-05-74687-3, 05-05-79171-э к, 05-05-90596-ННС-а, 05-05-97232-р байкал а, 06-05-65216-а, 06-05-79100-к, 07-05-12069-офи).

Публикации. По теме диссертации опубликована 101 печатная работа, из них в рецензируемых журналах по списку ВАК 18, получен 1 патент.

Общая характеристика работы

Возмущения воздушного потока, вызванные неровностями поверхности Земли (рельефом) охватывают спектр от нескольких метров до масштабов, сопоставимых с крупномасштабными звеньями общей циркуляции атмосферы. По каждому участку воздействия спектра таких неровностей на атмосферу возникают различные экологические проблемы, физические механизмы ряда из них исследованы в представляемой диссертационной работе, как по эмпирическим данным, так и путем численного моделирования. В диссертации рассмотрены процессы в различных слоях атмосферы — пограничном слое атмосферы, приземном и приводном слоях, в верхней части тропосферы (самолетные измерения) и верхних слоях — влияние ракет на атмосферу.

В первой главе диссертации исследовано влияние на пограничный слой атмосферы толщиной ~1 км мезомасштабных (порядка сотен километров) горных массивов. Воздействие таких горных массивов простирается выше границы планетарного пограничного слоя, поскольку сила плавучести вызывающая смещения, зависящие от величины параметра плавучести в атмосфере, как в стратифицированной жидкости ~1 км) может генерировать вихри, которые могут вызывать как "захваченные" волны (горизонтальные вблизи слоя инверсии), так и вертикально распространяющиеся волны, которые могут проникать даже в верхние атмосферные слои, влияя на перенос пассивной примеси. Поэтому для исследования переноса примеси в регионах с большим количеством горных массивов, необходимо учитывать негидростатический характер процесса.

Для решения задач гидродинамического обтекания воздушными потоками реального горного массива (Украинских Карпат) автором была создана модель обтекания препятствий потоком несжимаемой жидкости

Затем для моделирования задач обтекания, которые включают в себя исследование проблем переноса примеси в пограничном слое атмосферы, автором была создана модель слабосжимаемой адиабатической расслоенной жидкости с использованием потенциальной температуры в качестве вертикальной координаты, которая использовалась для решения актуальной экологической проблемы переноса примеси над горными регионами Израиля и Кипра.

Далее в диссертации рассмотрено влияние на приземный слой атмосферы небольших неоднородностей рельефа - песчаных барханов, неравномерный нагрев которых создает термические неоднородности пустынных поверхностей, приводящие к возникновению микромасштабных циркуляционных ячеек типа бриза и горно-долинного ветра, вызванных градиентами температуры на малых пространственных масштабах, и вызывает конвективные процессы, приводящие к явлениям отрыва и выноса аридного аэрозоля. Поверхность песчаной пустыни практически всегда (даже в отсутствие неоднородностей состава почвы) является термически неоднородной. Соответственно, усиление термических неоднородностей стимулирует формирование механических неоднородностей в приземном слое атмосферы и появление пылевых эмиссий.

Приповерхностный слой атмосферы (до 2 м) в аридных районах в жаркую сухую погоду обычно характеризуется сильным вертикальным градиентом температуры (как показывают измерения в Калмыкии, его величина может превышать 10 К/см), что создает условия для преодоления частицами тонкодисперсного аэрозоля вязкого подслоя, поэтому этот фактор является одной из основных причин, способствующих эмиссии тонкодисперсного аэрозоля в атмосферу при слабом ветре и создает условия для формирования интенсивных вихревых структур, термиков и "неподвижных столбов" (вертикальных струй).

В целях изучения пространственного и временного распределения аэрозоля и малых газовых примесей в атмосфере в рамках мониторинга атмосферного воздуха над территорией России были проведены измерения пространственно-временного распределения аэрозоля с борта вагона-лаборатории.

Загрязнение атмосферы мегаполисов изучено в рамках исследования влияния региональной урбанизации на примере Москвы и Пекина на качество воздуха и экологию окружающей среды.

Исследование процессов аэрозольного загрязнения приземного слоя атмосферы завершают измерения загрязнения атмосферы в курортном регионе Кавказских Минеральных Вод.

Далее представлены результаты исследования аэрозольного загрязнения водных поверхностей: накопления и осаждения атмосферных примесей в Байкальской котловине и сопоставления элементного состава крупных частиц в обской воде с элементным составом приземного аэрозоля. Это исследование фактически выполнено для всего обследуемого региона Западно-Сибирской низменности в целом.

Для выполнения проекта YAK-AEROSIB, проводимого по Договору о франко-немецко-российском научном объединении по изучению углеродного и озонового цикла в Евразии (GDRE+) Институтом физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН (ИФА РАН) и другими российскими институтами, было необходимо создать технологии и методы информационного обеспечения стратегии и тактики трансконтинентальных самолётных измерений переноса атмосферных примесей из Европы над территорией Сибири, что и было сделано в следующем разделе диссертации.

В рамках участия в Совместной российско-казахстанской программе "Оценка влияния запусков ракет-носителей (РН) с космодрома "Байконур" на окружающую среду" были выполнены экспериментальные исследования влияния РН на загрязненность атмосферы и объектов окружающей среды компонентами ракетного топлива на территориях, прилегающих к районам падения ступеней ракет, запускаемых с космодрома «Байконур».

Учеными доказано наличие тесной связи между здоровьем человека и состоянием атмосферы. Различные сочетания параметров погоды, особенно при ее резких изменениях, вызывают различные виды ответных реакций. Физиологические реакции, появляющиеся у людей в связи с неблагоприятными погодными условиями, получили название метеопатических реакций (МПР) Зачастую МПР вызываются аэрозольным и газовым загрязнениями приземной атмосферы далее в количествах ниже установленного предельно допустимого уровня загрязнения атмосферы (ПДК). Особенно выраженными подобные МПР становятся при высокой температуре воздуха (25°С и выше), явлениях инверсии, малых скоростях ветра, так как при этом происходит быстрое накопление атмосферных загрязнений.

Важным способом профилактики метеотропных реакций является инициированное автором создание системы Медицинского прогноза погоды (МПП) (с учетом загрязнения атмосферы), основанного на климато-физиологических исследованиях влияния факторов внешней среды на состояние здоровья больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и разработке способов профилактики у них метеопатий. Эти результаты представлены в четвертой главе диссертации.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Гранберг, Игорь Григорьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации рассмотрены процессы в различных слоях атмосферы: пограничном слое атмосферы, приземном и приводном слоях, в верхней части тропосферы (самолетные измерения) и верхних слоях - влияние ракет на атмосферу.

Созданные автором трехмерные численные модели несжимаемой стратифицированной жидкости и слабосжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, использованы для решения не только гидродинамических задач обтекания горных массивов, но и для решения актуальной задачи о переносе примеси над горными регионами, так как при процессе переносе примеси над горными регионами, вследствие образования застойных зон, возникают экологические проблемы, приводящие к опасным последствиям для здоровья людей и сообществ. Модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, передана для использования в Высший технический университет Республики Кипр и может использоваться в настоящее время. При этом при дальнейшем моделировании задач обтекания реальных горных массивов (с учётом возросших вычислительных возможностей) для лучшего учёта орографических эффектов необходимо шаг сетки по горизонтали брать порядка 1 км.

В ходе проведенных исследований, результаты которых приведены во второй главе диссертации, установлено, что в жаркое время года в отсутствии пыльных бурь конвективные процессы поднимают в воздух из опустыненных территорий, барханные образования которых состоят из агрегатных частиц размером порядка 80-150 мкм, значительные количества долгоживущего аэрозоля размером менее 3—5 мкм (в том числе тонкодисперсного (0,01-0,4 мкм)), который оказывает существенное влияние на формирование аэрозольного загрязнения атмосферы, а значит, и климата. Вынос тонкодисперсного аэрозоля из пустынь можно оценивать по температуре поверхности, которую можно получить из спутниковых данных. Это позволяет включать в численные модели влияния опустыненных территорий на атмосферу оценку выноса тонкодисперсного аэрозоля при малых скоростях ветра, что ранее никогда не делалось. Вынос тонкодисперсного аридного аэрозоля растёт пропорционально росту температуры поверхности: С=кх-Т*+к2, где С - концентрация тонкодисперсного аэрозоля, Т* - температура поверхности, kh к0 - коэффициенты В ходе дальнейших исследований нужно установить зависимость коэффициентов kh кот Т*. Для этого необходимо проведение в опустыненной местности экспедиционных измерений (продолжительностью не менее 2-3 недель) по исследованию зависимости выноса аэрозоля от температуры поверхности в жаркое летнее время.

Проведение измерений пространственно-временного распределения аэрозоля с борта вагона-лаборатории позволило оценить среднее значение массовой концентрации аэрозоля в приземном слое атмосферы над территорией России вдоль железных дорог, как в летний, так и в зимний периоды. Регулярное повторение таких измерений безусловно даст информацию о динамике такого рода загрязнений.

В рамках исследования влияния региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды мегаполисов были исследованы механизмы и уровни загрязнения атмосферы Москвы и Пекина. В Пекине средние значения существенно превышают уровни загрязнения, наблюдавшиеся нами для Москвы. При этом существенная часть аэрозольного и сажевого загрязнения как в Пекине, так и в Москве обусловлена вкладом региональных источников. Эти работы проводились в рамках совместных исследований Российско-китайской лаборатории по физике атмосферы и их продолжение было рекомендовано на конференции «Рациональное природопользование - 2008» Роснауки.

Анализ полученных результатов наблюдений содержания аэрозоля, сажи и метана в атмосфере г. Кисловодска показал, что загрязнение атмосферы города преимущественно происходит в отопительный сезон за счет выбросов котельных, работающих на газе, а весной также за счет сжигания мусора. При этом средняя картина поведения примесей во всех обследованных городах Кавказских Минеральных Вод практически тождественна. В утренние часы по мере активизации автотранспорта в приземном воздухе быстро нарастает концентрация N0, субмикронного и сажевого аэрозоля. В заключение следует отметить, что наблюдения на специально оборудованной автомашине наглядно показали возможность довольно быстро (за несколько дней) провести комплексную оценку состояния воздушного бассейна в исследуемом регионе и охарактеризовать основные действующие в период измерений процессы загрязнения антропогенными источниками. На измерительный аэрозольный комплекс, используемый для таких маршрутных измерений, получен патент как на полезную модель. Исследования режимов аэрозольного загрязнения региона Кавминвод в настоящее время продолжаются в рамках Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки - медицине» для уточнения коэффициентов в системе ОМПП и ИПП.

Установлено, что проблема влияния атмосферных загрязнений на экосистему озера Байкал нуждается в серьезном исследовании на фоне региональных и глобальных климатических изменений и подтверждена целесообразность проведения комплексных научных экспедиций с целью исследования роли мезомасштабных движений воздуха в формировании "региональной" компоненты аэрозоля в приземном слое воздуха.

Полученные в ходе проведения комплексного экологического эксперимента «Пойма-99» результаты свидетельствуют о том, что во время отсутствия крупномасштабных вторжений воздушных масс на территорию Западно-Сибирской низменности содержание элементов в приземном аэрозоле в существенной мере коррелирует с их содержанием в веществе, взвешенном в обской воде. Тем самым констатируется общность механизмов обогащения этих взвесей химическими элементами: поступления в воду и воздух частиц почвогрунтов со сходным элементным составом на обширных пространствах водосбора и формирования приземной аэрозольной компоненты атмосферы.

Такие исследования необходимо продолжить и на других крупных водных бассейнах.

Результаты трёх измерительных кампаний показали важность и существенную необходимость использования стратегии определения благоприятных и неблагоприятных условий для проведения самолетных измерений трансконтинентального переноса атмосферных компонентов в рамках проекта YAK-AEROSIB. В настоящее время проект YAK-AEROSIB продлён до 2010 года, и при дальнейшем проведении самолётных измерений необходимо использовать развитую методику.

Химическое загрязнение атмосферы в связи с пусками ракет-носителей (РН) определяется токсичными компонентами ракетного топлива, продуктами его сгорания и разложения при штатных и нештатных выбросах, проливах, а также при падении фрагментов ракет-носителей, содержащих остатки топлива, на поверхность земли. Разработанная модель расчета распространения компонентов ракетного топлива протестирована при проведении самолетного эксперимента по лидарному зондированию выброса гарантийного запаса окислителя в результате разрушения второй ступени РН "Протон-К" при входе в плотные слои атмосферы (пуск от 16 июня 2001 г.), в котором велось отслеживание облака окислителя в атмосфере. Результаты эксперимента показали, что в определённых условиях облако рассеивается, не доходя до тропосферы, и на поверхность земли остатки КРТ практически не попадают. Для подтверждения этого вывода необходимы повторные эксперименты с уточненным расчетом изменения траектории полета отделяющихся ступеней ракеты-носителя на пассивном участке с учетом выбрасывания топлива.

Уникальный экспериментальный материал по региону Кавказских Минеральных Вод, накопленный в результате мониторинга состояния приземной атмосферы, синоптических и метеоусловий, а также выборочного целенаправленного сбора данных о состоянии здоровья населения, убедительно указывает на биотропное влияние загрязнения атмосферы, как на здоровых, так и на больных людей с заболеваниями органов кровообращения и дыхательной

В связи с этим по инициативе автора и при его непосредственном участии коллективом ученых ФГУ «ПГНИИК ФМБА России», ИФА им. А.М.Обухова РАН и Гидрометцентра России (ГМЦ) для региона Кавминвод была создана система оперативного медицинского прогноза погоды (ОМПП), предусматривающая синоптико-метеорологический мониторинг, оперативное выявление биотропных погод и гелиогеомагнитных ситуаций и установлена взаимосвязь метеопатий от погодных, геофизических и антропогенных факторов, которая представлена в виде комплексного индекса патогенности погоды. Система оперативного медицинского прогноза погоды получила положительную апробацию и высокую оценку курортологов на горных курортах Кавказских Минеральных Вод. В настоящее время такая система в рамках Программы Президиума РАН «Фундаментальные науки — медицине» создается для Московского региона. Для более широкого применения системы ОМПП необходимо продолжить исследования по уточнению методов расчета индекса патогенности различных элементов погоды применительно к другим типам территорий: мегаполис (на примере Москвы), Московскую область, как полурекреационный регион, прибрежные рекреационные территории (которые существенно отличаются от горных рекреационных территорий, имеющих такие природные особенности как высотный повышенный фон УФ солнечной радиации, гипобария, горно-долинная циркуляция и др.).

Результаты и выводы

1. Создана физическая модель механизма отрыва тонкодисперсных (менее 400 нм) аэрозольных частиц, предложена формула оценки зависимости концентрации выносимых частиц от температуры поверхности при скоростях ветра менее 3 м/с. Вынос тонкодисперсного аридного аэрозоля растёт пропорционально росту температуры поверхности: C=ki-T*+k2, где С— концентрация тонкодисперсного аэрозоля, 7* - температура поверхности, кь к2-коэффициенты. Количественная оценка потока выноса тонкодисперсного аридного аэрозоля составляет: F ~ 0,3 мкг/(м -с) для вертикального потока массы частиц с аридных участков поверхности.

2. Выявлено и проанализировано явление выноса субмикронной фракции (< 400 нм) агрегатных аэрозольных частиц в маловетреную жаркую погоду, что особенно опасно для здоровья населения окружающих территорий.

4. Создана численная модель слабосжимаемой расслоенной адиабатической жидкости, позволяющая решать задачи обтекания воздушными потоками горных массивов, связанных с анализом экологических ситуаций, возникающих вследствие переноса загрязнений. С использованием этой модели были решены актуальные задачи переноса загрязнений от крупных электростанций над территориями Израиля и Кипра, необходимые для разработки предложений об оптимальных с экологической точки зрения мест расположения этих источников атмосферных загрязнений.

7. Оценено влияние процессов опустынивания на состояние воздушной среды Пекина.

Библиография Диссертация по биологии, доктора физико-математических наук, Гранберг, Игорь Григорьевич, Москва

1. Dore A. J., Cholarton Т. W. A three-dimensional model of airflow and orographic rainfall enhancement, Q.J.R.M.S., v.l 18; N-508; 1992; p.1041-1056.

2. Miranda P. M. and James I. N. Non-linear three-dimensional effects on gravity-wave drag: Splitting flow and breaking waves // Quart. J. Roy. Met. Soc., 1992 , vol. 118, No. 508.

3. Хргиан A. X. Физика атмосферы // Л., Гидрометеоиздат, 1969.

4. Франк А. М., Огородников Е. Н. Метод частиц для несжимаемой жидкости // Доклады АН, 1992, т. 326, №6.

5. Нурумов С. Ж. Исследование обтекания орографии стратифицированным потоком // Алма-Атинский архитектурно-строительный институт, 1998, Per. № 01 860 108 950.

6. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания Карпат юго-западными потоками // Изв. АН СССР. ФАО, 1987, т. 23, № 3,стр.235-240.

7. Кибель И. А. К вопросу о переваливании циклона через горный хребет // В кн.: Избранные работы по динамической метеорологии. Л., Гидрометеоиздат, 1984.

8. Закарин Э. А., Крамар В. Ф. Программный комплекс моделирования случаев высокого загрязнения атмосферы города Алма-Аты // Метеорология и гидрология. 1991.-№ 12, - С. 11-19.

9. МенжулинаТ. В. Объективный анализ метеорологических полей в зоне влияния горного хребта // Препринт №91-01, Алма-Ата, 1991.

10. Ralph F. М., Crochet М., and Venkateswaran S. V. A study of mountain lee waves using clear air radar // Quart. J. Roy. Met. Soc., 1992, vol. 118.

11. П.Дородницын А. А. Влияние рельефа земной поверхности на воздушные течения.- Тр. ЦИП, 1950, вып. 21(48), 3-26.

12. Гранберг И. Г. Пространственная задача обтекания препятствия потоком несжимаемой стратифицированной жидкости (численное моделирование). Изв. АН СССР, ФАО, т. 19, №4, с.357-365, 1983.

13. Lyra G. Theorie der stationaren Leewellenstromung in freien Atmosphare -Z. Angew. Math, und Mech., 1943, 23, H. 1, 1-28.

14. Long R. R. Some aspects of the flow of stratified fluids, Pt. I. A theoretical investigation.- Tellus, 1953, 5, No. 1, 42-58. Pt III, Tellus, 1955, 7, No. 3, 341-357.

15. Пекелис E. M. Численный расчет орографических возмущений конечной амплитуды (плоская задача).- Изв. АН СССР, ФАО, 1966, 2, № 11, 1113-1125.

16. Кожевников В. Н. Орографические возмущения в двумерной стационарной задаче обтекания гор.- Изв. АН СССР. ФАО, 1968, 4, № 1, 33-52.

17. Кожевников В. Н. Обзор современного состояния теории мезомасштабных орографических неоднородностей поля вертикальных токов, -Тр. ЦАО, 1970, вып. 98, 3-40.

18. Гранберг И. Г., Дикий Л. А. Стационирование в нелинейной задаче обтекания гор воздушным потоком.- Изв. АН СССР. ФАО, 1972, 8, № 3, 264-269.

19. Гутман Л. Н. Введение в нелинейную теорию мезометеорологических процессов. Гидрометеоиздат, 1969.

20. Davis R. Е. The two-dimensional flow of a stratified fluid over an obstacle. J. Fluid Mech., 36, No. 1, 1969.

21. Pielke, R. A. Mesoscale Meteorological Modeling // New York, Academic Press, 1984, 612 pp.

22. Гранберг И. Г. Численное моделирование задачи обтекания гор воздушным потоком //Изв. АН СССР, ФАО, т. 15, №12, с. 1235-1243, 1979.

23. Пекелис Е. М. Численное решение пространственной нелинейной задачи обтекания препятствия воздушным потоком // Тр. ММЦ, 1966, вып. 14, с. 36-47.

24. Кожевников В. Н., Бибикова Т. И., Журба Е. В. Орографические возмущения атмосферы над Северным Уралом.- Изв. АН СССР. ФАО, 1977, 13, №5, 451-461.

25. Роуч П. Вычислительная гидродинамика //М.: Мир, 1980.516 с.

26. Klemp J. В., Lilly D. К. Numerical simulation of hydrostatic mountain waves // J. Atmos. Sci., 1978, v. 35. No. 1, p. 78-107.27.0rographic effects in planetary flows // GARP publication series. 1980, No.

27. Влияние Карпат на погоду // Будапешт, АН Венгрии, 1963.

28. Lilly D. К., Kennedy P. J. Obsevations of a stationary mountain wave and its associated momentum flux and energy dissipation // J. Atmos. Sci., 1973, V. 30, No. 6, pp. 1135-1152.

29. Агрометеорологическое обеспечение сельскохозяйственного производства УССР // Киев, Укр. УГКС, 1985.

30. Карпаты. Физическая карта // М.: ГУГК, 1983.

31. Гранберг И. Г. О влиянии сдвига скорости потока на характер обтекания препятствия несжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия АН СССР, ФАО, т. 19, № 11, с. 1139-1150, 1983.

32. Dobryshman Е. М., Granberg I. G. Numerical simulation of the tree-dimensional orographic flow over the Carpathians // Research activities in atmospheric and oceanic modeling. WMO Report, No 11, pp. 537-540, 1988.

33. Гранберг И. Г., Добрышман Е. М. Численное моделирование обтекания Карпат // Метеорология и гидрология, 1989, № 9, с. 33-41.

34. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания несжимаемой стратифицированной жидкостью реального горного рельефа (Карпат) // Моделирование в механике, т. 3 (20), № 6, сборник научных трудов, с. 136-139, 1989.

35. Федченко JI. М. Влияние рельефа Северного Кавказа на распределение опасных конвективных явлений погоды // Тез. докл. Всесоюз. совещ. по горной метеорологии. Киев, 1985, с. 32.

36. Wei M.-Y., Schaack Т. К. Seasonal distribution of mountain torques during FGGE // J. Atmos. Sci., 1984, V. 41, No. 20, pp. 3032-3039.

37. Добрышман E.M. Общие проблемы численного моделирования пространственного обтекания реальных горных массивов // Метеорология и Гидрология 1993, №12, с.25-39.

38. Гранберг И. Г. О моделировании атмосферных процессов обтекания горных массивов сжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия РАН, ФАО, 1997, т. 33, № 3, с. 409-411.

39. R. G. Barry, R. J. Chorley. Atmosphere, Weather and Climate (5th ed.), 1987.Methuen, New York.

40. Skibin D., Hod A. Subjective analysis of mesoscale flow patterns in Northern Israel // J. Appl. Meteo., 1979, V.18, P.329-338.

41. Shaia J. S., Jaffe S. Midday inversion over Bet Dagan // Israel Meteorol. Notes, ser. A, No 33, Israel Meteo. Service, 1976.

42. Lieman, R., Alpert, P. Investigation of the planetary boundary layer height variations over complex terrain // Boun. Layer Meteo., 1993, V. 62, P. 129-142.

43. Pielke R.A., Cotton W.R., Wallco R.L., Tramback C.J., Lyons W.A., Grasso L.D., Nicholls M.E., Moran M.D., Wesley D.A. A comprehensive meteorological modeling system RAMS. Submitted to: Modeling Atmos. Phys., 1992.

44. Smith R.B. The influence of mountains on the atmosphere // Advances in Geophys., 1979, V. 21, P.87-230.

45. Segal M., Mahrer Y., Pielke R.A., Kessler R.C. Model evaluation of the summer daytime induced flows over Southern Israel. // Isr. J. Earth Sci., 1985, V.34, P.39-46.

46. Phillips N. A. A simple three-dimensional model for the study of large-scale extratropical flow patterns // J. Meteorol., 8, No. 6, 1951.

47. Hashmonay R., Cohen A., Dayan U. Lidar observation of the atmospheric boundary layer in Jurusalem // J. Appl. Meteo., V.30, P. 1228—1236.

48. Barkan, J., Feliks, Y. Observations of the diurnal oscillations of the inversion over the Israeli coast // Boun. Layer Meteo., V.62, P.393-409.

49. Feliks Y. A numerical model for estimation of the diurnal fluctuation of the inversion height due to a sea breeze // Boun. Layer Meteo., 1993, V.62, P.151-161

50. Tokar Y., Goldstein J., Levin Z., Alpert P. The use of a mesogamma scale model for evaluation of pollution concentration over an indus-trial region in Israel (Hadera)//Boun. Layer Meteo., 1993, V. 62, P.185-193.

51. Shaia J. Upper air data for Be'er-Ya'agov // Meteorol. Notes, ser. A, No 19, Israel Meteo. Service, 1962.

52. I. Granberg, V. Ponomarev, A. Eidelman, M. Nagomy. Modeling of admixture transport in atmosphere and MHD-flow // Abstracts of The 8th Beer-Sheva International Seminar on MHD-flows and Turbulence, Jerusalem, Israel, February 25-29, 1996, p. 173.

53. Granberg. Numerical simulation of the three-dimensional orographic flow over Cyprus by inelastic fluid // Research activities in atmospheric and ocean modeling. WMO Report, 792, 25, 1997, p. 512-515

54. I.G. Granberg. Numerical simulation of possible extreme events due to orography at Cyprus // Phys. Chem. Earth (B), Vol. 24, № 6, pp. 649-652, 1999.

55. Finlayson-Pitts B.J., Pitts Jr. J.N. Tropospheric air pollution: ozone, airborne toxics, polycyclic aromatic hydrocarbons, and particles. In: Science, 1997, vol.276, p.1046-1052.

56. Andreae M.O., Crutzen P.J. Atmospheric aerosols: Biogeochemical sources and role in atmospheric chemistry. In: Science, 1997, vol. 276, p.1052-1058.

57. Нидюлин В.А., Райхман Я.Г., Борликов Г.М. Геогрпфические и экологические особенности онкологических заболеваний в Калмыкии. Аридные экосистемы, 1998, Том 4, № 8, с 128-133.

58. Синоптические процессы Средней Азии. Академия наук Узбекской СССР. Ташкент. 1957.

59. П.С. Захаров, Пыльные бури, Л. Гидромет. 1965, 140 с.

60. Кондратьев К.Я., Григорьев А. А., Жвал ев В.Ф., МелентьевВ.В. Комплексные исследования пылевых бурь в Приаралье // Метеорология и гидрология, 1985, N4, с.32-38.

61. В.А. Бугаев, В.А. Джорджио, Е.М. Козин, М.А. Петросянц, А.Я. Пшеничный, Н.Н. Романов, О.М. Чернышев, Синоптические процессы Средней Азии, АН УССР, Ташкент, 1957, 477 сд.

62. А.И. Воейков, Горные и степные сухие ветры, Метеор. Ассм. N 89,263-264, 1914.

63. Мониторинг природной среды в бассейне Аральского моря. СПб: Гидрометеоиздат, 1991, с.132-143.

64. Виноградов Б. В., Кулик К. Н. Аэрокосмический мониторинг динамики опустынивания Черных земель Калмыкии по повторным съемкам // Проблемы освоения пустынь, 1987г., №4, с. 45-53.

65. Бельгибаев М.Е., Некрасова Т.Ф., Можайцева Н.Ф. Прогноз формирования почвенного покрова обсыхающего дна Аральского моря. Природопользование Северного Казахстана АлмаАта: Кайнар, 1983, с.63-86.

66. Петренчук О.П., Ионина В.А., Нестерова Н.В. Химический состав атмосферных осадков и аэрозолей над акваторией Аральского моря и в некоторых районах Средней Азии. Труды ГГО, 1983, вып.467, с.117-124.

67. Дюнин А.К. Механика метелей,- Новосибирск: Изд-во СО АН СССР. 1963. 378 с.

68. Гидрометеорологические проблемы Приаралья. Под. ред. Чичасова Г. М. // JL: Гидрометеоиздат, 1990. 290 с.

69. Шапов А.П. О переносе солей в составе твердой фазы во время песчано-солевых бурь. Труды КазНИГМИ. 1988. вып.103, с.55-64.

70. Виноградов Б.В., Глазовский Н.Ф., Габунщина Э.Б. Программа действий по борьбе с опустыниванием в Калмыкии. Аридные экосистемы, 1996, том 2, №2-3, с.103-110.

71. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М., Изд. Наука, 1979, 143 С.

72. Джиджиков А.Н., Степанец И.Т., Шарапов Б.Т. Почвы Калмыкии и пути их освоения. Элиста, Калмыцкое книжное изд-во, 1972, 66 С.

73. Федиков А. Б. Природа Калмыцкой АССР, Элиста, 1969г., с. 134.

74. Бананова В. А. Растительный мир Калмыкии. Элиста, 1977г. 141 с.

75. Бананова В. А. Методы изучения очагов опустынивания на пастбищах Западного Прикаспия // Проблемы освоения пустынь, No. 4, 1987г. ,с.58- 64.

76. Ермошкина М. А., Лотов Р. А., Мазиков В. М. Изучение природных ресурсов Калмыкии по материалам космических съемок //Почвоведение, 1986г., №3, с.147-157.

77. Зотова Ю. А., Пузанова Т. А. Трансформация свойств почв солонцового комплекса под действием орошения в районе Черных земель Калмыкии// Вестн. МГУ, геогр., 1990г., Н.З, с.77-83.

78. Голынец Ф. Ф. Дефляционные котловины низменной Калмыцкой степи.// Изв. Краеведч. Инст., Саратов, 1927г., т.2, с.15-31.

79. Кулик К. Н. Изучение очагов дефляции на Черноземельских пастбищах по аэрокосмическим фотоснимкам / Бюлл. ВНИАЛМИ, Волгоград, 1991г., в. 1(62), с.40-47.

80. Зунгруев С. С. Улучшение Черноземельских пастбищ и их использование. Элиста, 1983г., с.66.

81. Шурубор Е.И., Геннадиев А.Н., Пиковский Ю.И. Карта условий аккумуляции, трансформации и миграции органических поллютатов в почвах Нижнего Поволжья. Аридные экосистемы, 1998, Том 4, № 8, с.109-117.

82. Сеттон О.Г. Микрометеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1958.

83. Смирнов В.В. Генезис и геофизические последствия пылевых бурь//Труды ИЭМ, 1997, вып. 29(164), с.339-357

84. Gorchakov G.I., Shishkov P.O., Kopeykin V.M., Emilenko A.S., Sidorov V.N., Zaharova P.V., Shukurov K.A. Aerosols in the convective boundary layer. In «Natural and antropogenic aerosols», edited by Prof. L.S. Ivlev. S.Petersburg, 1998, 408-413.

85. Gillette D.A., D.W. Fryrear, Т.Е. Gill, et al. Relation of vertical flux of particles smaller than 10 mem to total aeolian horizontal mass flux at Owens Lake. J. Geophys. Res., 102, D22, 26.009-26,015, 1993.

86. Семенов O.E. Исследование переноса песка в Восточном и Северном Приаралье, Отчет КазНИИМОСК, 226, 1995, Алма-Ата.

87. Granberg I.G., Suspension of dust aerosol in newly desertified area, Extended Abstr. of Int. Symp. on Atmos. Chemistry and Future Global Environ. Nagoya, Japan, 1997, 139-142.

88. Golitsyn, G.S., Granberg, I.G. Aloyan, A.E., Andronova, A.V., Gorchakov, G.I., Ponomarev, V.M., Shishkov, P.O., 1997, Study of emissions and transport of dust aerosol in Kalmykia Black Lands. J. Aerosol. Sci. 28, Suppl. 1, S725-S726.

89. D. A. Gillette, G. S. Golitsyn, I. G. Granberg, A. A. Pronin, A. V. Savchenko, V. V. Smimov. Investigation of interaction between droplet and dust-salt clouds // The 12 Intern. Conf. on Clouds and Precipitation, Zurich, Switzerland, September 1996.

90. Голицын Г.С.,Андронова А.В.,Виноградов Б.В.,Гранберг И.Г.Дудерина Т.М., Пономарев В.М. Вынос почвенных частиц в аридных регионах (Калмыкия, Приаралье),Физика атмосферного аэрозоля ,Труды конференции,стр. 127-13 8,1999,М

91. Гранберг И. Г., С. Г. Чефранов. Моделирование трансграничного переноса аэрозоля с использованием эйлерово-лагранжевой модели (HELM) // Международная конференция «Физика атмосферного аэрозоля», Москва, 12-17 апреля 1999, тезисы конференции, стр.96-97.

92. Granberg, G. Brasseur, G. Golitsyn, A. Gruzdev, V. Ponomarev, A.

93. Shao, Y., M.P. Raupach and P.A. Findlater. The effect of saltation bombardment on the entrainment of dust by wind. J. Geophys. Res., 98, 12,71912,726, 1993.

94. Alfaro S.C., Gaudichet A., Gomes L. and Maille M. Mineral aerosol production by wind erosion: aerosol particle sizes and binding energies. Geophys. Res. Letters, 25, No. 7, 991-994, 1998.

95. Семенов O.E. Экспериментальные исследования вертикальных профилей скорости ветра при песчаных бурях. // Гидрометеорология и экология. 1998. № 1-2.

96. Ковалев А.Ф. Некоторые характеристики поверхности земли, как источника атмосферного аэрозоля. Труды ИЭМ, вып. 51(142), 83-87, 1990

97. Greeley R., J.D. Iversen. Wind as a geological process on Earth, Mars, Venus and Titan. Cambridge University Press, 1988,

98. Nishimura K., Hunt J.C.R. Saltation and incipient suspension above a flat bed below a turbulent boundary layer. JFM, v. 417, 77-102, 2000.

99. Баренблатт Г.И., Голицын Г.С. Локальная структура развитых пыльных бурь. Препринт. АН СССР ИФА. 1973.

100. О.Е. Семенов, О критической скорости ветра , определяющей начало процесса дефляции, Тр. КазНИГМИ, N 49, 55-63, 1972.

101. Granberg, I., Golitsyn, G., Ponomarev, V., Yu. A. Ozorovich, Zilitinkevich, S. Study of correlation between aeolian dust injection and atmospheric surface layer structure // AGU Joint Assembly, Nice, France, April 2004.

102. Igor Granberg, George Golitsyn, Alexandra Andronova, Mikhail Iordansky, Meigen Zhang, Vasily Ponomarev. Air Pollution by Fine-Dispersed Arid Aerosol under Desertification Processes // Proceedings of IAMAS 2005, p. A-l 11.

103. Gillette D.A., Sinclair P. C. Estimation of suspension of alkaline material by dust devils in the United States. Atmospheric Environment, vol. 24A, 1135-1142, 1990.

104. Трухин В.И., Куницын B.E., Показеев K.B. Основы экологической геофизики, Уч. пособие, из-во МГУ, Физический факультет МГУ, 2000.

105. Бютнер Э. К. Динамика приповерхностного слоя воздуха. Л. Гидрометеоиздат, 1978. 158 с.

106. Кудерина Т.М. Миграция элементов с транспирационным потоком в аридных ландшафтах. // Изв. РАН, сер. географ., №5, 1999. С. 35-39.

107. А.Б. Казанский, А.С. Монин. О турбулентном режиме в приземном слое воздуха при неустойчивой стратификации. Известия АН СССР, серия геофизическая, №6, с. 741 751, 1958.

108. Ивлев JI.C. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: ЛГУ, 1982, 382с.

109. Кудряшов. В.И. Анализ элементного состава атмосферных аэрозолей физическими методами. Межвузовский сб. Проблемы физики атмосферы. Вып. 20. Физика и химия атмосферных аэрозолей. С-Пб.: Из-во С-ПбГУ. 1997. С.97-130.

110. Огородников Б.И., Будыка А.К., Скитович В.И., Бродовой И.В. Характеристики аэрозолей пограничного слоя атмосферы над Москвой. Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т.36. №2. С.163-171.

111. Ивлев Л.С., Жуков В.М., Кудряшев В.И., Погорский С.Н. Исследование микроструктуры и химического состава стационарных аэрозолей. Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1989. Т.25. №3. С.128-136.

112. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. Под Ред. проф. Л.К.Исаева. С-Пб. 1998.

113. Andronova A.V., Granberg I.G., Grisenko A.M., Gubanova D.P., Zudin

114. B.V., Iordanskii M.A., Lebedev V.A., Nevskii I.A. and Obvintsev Yu.I. Studies of the Spatial and Temporal Distribution of Surface Aerosol along the Trans-Siberian Railroad. Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2003. V.39. Suppl. 1. P. S27-S34.

115. Голицын Г. С., Беликов И. Б., Гранберг И. Г., Еланский Н. Ф., Копейкин В. М., Скороход А. И., Богданов В. М., Грисенко А. М., Мозгрин В.

116. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России в1998 г. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1999, 131 с.

117. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России в1999 г. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2000, 240 с.

118. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России в2000 г. С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2001, 182 с.

119. Ван Ген Чен, Гречко Е.И., Емиленко А.С., Копейкин, В.М., Фокеева Е.В. Результаты совместных измерений окиси углерода в толще атмосферы и субмикронного аэрозоля в приземном слое в Пекине. // Оптика атмосферы и океана, 2003, т. 16, N1, с.45-51.

120. Wang Gengchen, Bai Jianhui, Kong Qinxin, and Alexander Emilenko. Black Carbon Particles in Urban Atmosphere in Beijing. Advances in atmospheric sciences, vol. 22, No. 5, September 2005, Science Press, Beijing, China, pp 640-646.

121. Emilenko A.S.,Granberg I.G., Gengchen Wang,Kopeykin V.M., Obvintsev Yu.I., Sologub R.V. Optical Demonstration of Dust Darkness According to Observations in Beijing/ Proceedings of SPIE. Volume 5832, Part One. , pp 198-202.

122. Свириденков M. А., Емиленко А. С., Копейкин В. M., Ван Генчен. Трансформация оптических свойств и микроструктуры аэрозоля во время смогового эпизода в Пекине. Оптика атмосферы и океана. 2006. Т. 19. № 6. С. 522-525.

123. A.S. Emilenko, М.А. Sviridenkov, Wang Gengchen. Transformation of the optical properties and microstructure of aerosol during smog formation in Beijing. Proceedings of SPIE. V. 6160, part 1. P. 1R1-1R3.

124. Zifa Wang, Hiromasa Ueda, Meiyuan Huang. A deflation module for use in modeling long-range transport of yellow sand over East Asia. J. Geophys. Res., V. 105, No. D22, pp. 26947-26959, November 27, 2000

125. Байкал природная лаборатория для исследования изменений окружающей среды и климата // Тезисы докладов конференции, Т. 1, Иркутск, 1994 г., 71 с.

126. Аргучинцев В.К., Макухин В.Л., Оболкин В.А., Потемкин В.Л., Ходжер Т.В. Исследование распределения соединений серы и азота в приводном слое оз. Байкал // Оптика атмосферы и океана. 1996. 9, № 6. С.748-754.

127. Латышева И.В., Макухин В.Л., Потемкин В.Л. Исследование характеристик Азиатского максимума и его влияния на загрязнение атмосферы в регионе оз. Байкал II Оптика атмосферы и океана. 2005, 18, № 5-6. С.466-470.

128. Потемкин В.Л., Макухин В.Л. Математическое моделирование процессов аэрозольного загрязнения в регионе озера Байкал // Оптика атмосферы и океана. 2005. 18, № 1-2. С.176-179.

129. Корж В.Д. ДАН СССР. 1976. Т. 230. №2. С.432-435.

130. Корж В.Д. ДАН СССР. 1985. Т. 284. №4. С.827-830.

131. Корж В.Д. Океанология. 1971. Т. 11. Вып. 5. С.881-888.

132. Довгалюк Ю.А., Ивлев JI.C. Физика водных и других атмосферных аэрозолей. СПб: Изд-во С. - Петербургского университета. 1998. 324 с.

133. Копейкин В.М. Исследования вариаций характеристик атмосферного аэрозоля в пойме р. Оби летом 1999 г. Экология пойм сибирских рек и Арктики. Изд. СО РАН. Новосибирск. 1999. С. 135-141.

134. Ковальская Г.А., Микушин В.В., Федулкина М.А., Суторихин И.А. Исследование элементного состава атмосферного аэрозоля рек Оби и Томи по маршруту г. Томск г. Сургут. Экология пойм сибирских рек и Арктики. Изд. СО РАН. Новосибирск. 1999. С. 142-149.

135. Ковальская Г.А., Павлов В.Е., Карбышев С.Ф. Элементный состав крупного гидрозоля в поверхностных водах Средней Оби. Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия. Изд. НТИ. Томск. 2000. С. 217-220.

136. Junge С., Jaenicke R. New results in background aerosols from the Atlantic expeditions of the R.V. "Meteor", spring 1969.// J. Aerosol. Sci. 1971. V.2. p.305-308.

137. Добровольский B.B. Основы биогеохимии. Высшая школа. М. 1998. 413 с.

138. Голенецкий С.П. Мониторинг фонового загрязнения окружающей среды. Вып.1. Гидрометеоиздат. JI. 1982. С.61-74.

139. Миронов B.JL. Суторихин И.А. и др. Влияние климатических факторов и структуры подстилающей поверхности на микрофизические параметры приземного аэрозоля Алтайского края.// Физика атмосферного аэрозоля. Тезисы конференции. М. 1999. С. 230-231.

140. Павлов В.Е. Трансформации структуры и химического состава аэрозоля, вызываемые мезомасштабными динамическими процессами. Аэрозоли Сибири. Тезисы докладов. Томск. 1999. С. 7-8.

141. В. Е. Павлов, И. А. Суторихин, И. Г. Гранберг, С. Ф. Карбышев, Г. А. Ковальская, В. В. Микушнн. Соотношение концентраций элементов в аэро- и гидрозоле в бассейне Средней Оби // ДАН РАН, т. 380, № 6, 2001, стр. 813-815.

142. Houghton, R.A., Boone, R.D., et al. The flux of carbon from terrestrial ecosystems to the atmosphere in 1980 due to changes in land use: geographic distribution of the global flux. Tellus 39B, 122-139, 1987.

143. Ciais, P., Tans, P.P., et al. A large northern hemisphere terrestrial C02 sink indicated by the 13C/12C ratio of atmospheric C02. Science 269, 1017-1188, 1995.

144. Gurney, K.R., Law, R.M., et al. Towards robust regional estimates of C02 sources and sinks using atmospheric transport models. Nature 415, 2002.

145. Rodenbeck, C., Houweling S., et al. C02 flux history 1982-2001 inferred from atmospheric data using a global inversion of atmospheric transport. Atm. Chem. Phys., vol.3, n°, pp.1919-1964, 2003.

146. Shvidenko A. and Nilsson S.A. Synthesis of the impact of Russian forests on the global carbon budget for 1961-1998. Tellus 55B, 391-415, 2003.

147. Peylin, P., Bousquet, P., et al. "Multiple constraints on regional C02 flux variations over land and oceans. Global Biogeochem. Cycles, vol.19, n°, 2005.

148. Carlson, T.N. Mid-Latitude Weather Systems. Am. Meteorol. Soc., Boston, Mass., 1998.

149. Levin, I., P.Ciais, et al. Two years of trace gas observations over the eurosiberian domain derived from aircraft sampling a concerted action. Tellus 54B, 696-712,2002.

150. Cooper, O.R, at al. Trace gas composition of midlatitude cyclones over the western North Atlantic Ocean: A seasonal comparison of 03 and CO. J. Geophys. Res., V. 107, No. D7, 10.1029/2001JD000902, 2002.

151. Wild O. and Akimoto H. Intercontinental Transport of Ozone and its Precursors in a 3-D Global CTM. J. Geophys. Res. 106(D21), 27 729-27 744, 2001.

152. Grechko E.I., Granberg I.G. The study of atmospheric pollution transport from Europe to Pacific region using ground-based and satellite measurements //

153. Proceedings of International Workshop ISTC "Baikal-2006". Irkutsk, August 15-19, 2006, pp. 127-129.

154. Teffo J.L., Gerbig C., Nedellec P., Filippi D., Ciais P., Galdemard P., Granberg I., Camy-Perret C., Mondelain D. YAK-AEROSIB, Progress Report #1, Page 11/11, YAK-RP-00001-CEA, 19 May 2005.

155. Садовский А.П., Рапута В.Ф., Олькин C.E., Зыков С.В., Резникова И.К. К вопросу об аэрозолировании гептила в районах падения отделяемых частей ракет-носителей // Опт. атм. и океана, т. 13, №6-7, 2000, с.672-677.

156. Отчёт по научно-исследовательской работе «Проведение эксперимента по лидарному зондированию распространения остатков КРТ в атмосфере» (шифр «Струя»). Институт оптики атмосферы СО РАН, 2001, 72 с.

157. Абрамочкин А.И., ЗанинВ.В., Пеннер И.Э., Тихомиров А.А., Шаманаев B.C. Самолетные поляризационные лидары для зондирования атмосферы и гидросферы.// Оптика атмосферы, 1988, т.1,№2,с.92-96.

158. Абрамочкин А.И., Пеннер И.Э., Шаманаев B.C. Лидар для подспутникового исследования облаков./Юптика атмосферы, 1991, т.4,№3, с.332-334.

159. Зуев В.Е., Белан Б.Д., Кабанов Д.М. и др. Самолет-лаборатория АН-30 "Оптик-Э" для экологических исследований.// Оптика атм. и океана, 1992,т.5,№10,с.1012-1021.

160. В.М. Минашкин, А.В. Путилов. И.Г. Гранберг, В.М. Пономарев. Экологические аспекты применения газовых и аэрозольных компонентов ОНД // Тезисы доклада, Международная конференция, 1998, Анаполис, США.

161. Гартман Франц «Жизнь Парацельса и сущность его учения» М.: «Новый Акрополь» 1997 г. 233 с.

162. Александров В.А. Некоторые вопросы курортной климатологии и климатотерапии. М.: Советская медицина, 1952.

163. Воейков А.И. Исследование климата для целей лечения и гигиены. СПб, 1893.

164. Мезерницкий П.Г.Климатофизиология. К кн.: Основы курортологии. П., 1932. С. 366-394.

165. Assman D. Die Wetterfuhigkeit des Menschen. Jena, 1955.

166. Bartel J. Die Bedeutung meteorologischen Einfluss in der Human-pathologie. Wien. med. Wschr., 1925, 966, 2274-2283,

167. Halse T. Klimatische Einflusse in der Thrombombogenese. Dtsch. med. Wschr., 1948, 73, 125-127.

168. Андреев С.С.Экология человека. Ростов-на-Дону: Изд-во АПСН СКВШ ВШ, 2004. 144 с.

169. Мене Б. Общие вопросы изменения климата на здоровье//Сб. матер. Междунар. семинара 5-6.04.3004: «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке». М.: «Изд-во «АдамантЪ», 2004. С. 16-17.

170. Данилов-Даниэлян В.И. Изменения климата угроза биосфере//Сб. матер. Междунар. семинара 5-6.04.3004: «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке». М.: «Изд-во «АдамантЪ», 2004. С. 17-23.

171. Коренберг Э.И. Изменения климата: инфекционные и паразитарные заболевания//Сб. матер. Междунар. семинара 5-6.04.3004: «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке». М.: «Изд-во «АдамантЪ», 2004. С. 16-17.

172. Гранберг И. Г., Голицын Г. С., Ефименко Н. В., Поволоцкая Н. П., Погарский Ф. А. Разработка системы многофакторной оценки влияния глобального изменения климата на здоровье населения России // Технологии живых систем, 2008 г., т. 5, № 5-6, с. 11-19.

173. Домнин С.Г., Корсак М.Н. К оценке возможного влияния изменений климата на здоровье населения//Сб. матер. Межд.семинара 5-6.04.2004 г. «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке". М.: «Адамантъ», 2004. С. 199-201.

174. Биометеорология человека//Материалы Межд. конгресса 18-22.09.2000 г. СПб: Гидрометиздат, 1998. 235 с.

175. Руководство по медицинской географии/Под ред. А.А Келлера. СПб, 1993.

176. Новиков С.М., Аксенова О.И., Семутникова Е.Г. и др. Оценка ущербов здоровью населения г. Москвы, связанных с загрязнением атмосферного воздуха летом 2002 года. Гигиена и санитария, 2003.

177. Ревич Б.А., Шапошников Д.А. Высокие температуры воздуха в городах — реальная угроза здоровью населения//Сб. матер. Междунар. семинара 5-6.04.3004: «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке». М.: «Изд-во «АдамантЪ», 2004. С. 175-184.

178. Ревич Б.А., Малеев В.В. Потепление климата возможные последствия для здоровья населения// Климатические изменения: взгляд из России/Под ред. В.И.Данилова-Данильяна. М.: ТЕИС, 2003. С. 99-137.

179. Хайнес А., Ковац Р.Сю, Кэмпбелл-Лендрум Д., Корвалан С. Изменения климата и здоровье человека — воздействия, уязвимость и адаптация. Всемирная конференция по изменению климата. - М.Россия 29.0903.10.2003 г. - С.75-77.

180. Кухарчик Г.А., Головина Е.Г., Тенилова О.В., Реймова Ю.В., Пав//Сб. матер. Междунар. семинара 5-6.04.3004: «Изменение климата и здоровье населения России в XXI веке». М.: «Изд-во «АдамантЪ», 2004. С. 205-211.

181. Ревич Б.А., Шапошников Д.В., Галкин В.Т., Крылов С.А.Воздействия высоких температур атмосферного воздуха как факторы дополнительной смертности населения в Твери. // Гигиена и санитария, 2005, № 2. С. 20-24.

182. Лебедькова, С.Е. Роль факторов окружающей среды промышленного города в формировании сердечно-сосудистой патологии у детей / С.Е. Лебедькова, В.В. Быстрых, О. А. Неуменко и др. // Гигиена и санитария 2005-№6.

183. Ассман Д. Чувствительность человека к погоде. Л.,: Гидрометиздат, 1966. 248 с.

184. Голицын Г. С., Гранберг И. Г., Еланский Н. Ф. Инновационные методы оценки качества воздушной среды курортов Кавминвод // В кн.: Биоресурсы биотехнологии инновации юга России. Пятигорск. С. 125-134,2003.

185. Гокелен М. Атмосферные условия и здоровье человека (пер. с фр. В.Гинсбург)// Наука и жизнь, 1979, № 9.

186. Коробова О.С., Михина Т.В. Климат и человек: Учебное пособие. М.: РУДН, 2007. 136 с.

187. Беттен JI. Погода в нашей жизни. М. 1985.

188. Хромов С.П., Петросянц М.А. .Метеорология и климатология: Учебник. М.: Изд-во Колос, 2004. 582 с.

189. Прогнозирование медицинских типов погода и организация профилактики метеопатических реакций на кардиологических курортах. Методические рекомендации. Составители Поволоцкая Н.П., Новикова К.Ф., Скляр А.П. и др. Пятигорск:ПНИИКиФ МЗ РСФСР, 1989. -41 с.

190. Поволоцкая Н.П., Скляр А.П. Погода и наше самочувствие. Пятигорск: ПНИИКиФ МЗ РСФСР, 1991. 36 с.

191. Поволоцкая Н.П., Истошин Н.Г., Гранберг И.Г., Ефименко Н.В., Жерлицина Л.И., Кириленко А.А., Сеник И.А., Слепых В.В. К вопросу об оценке биоклиматических ресурсов горных курортов Юга России./ Журнал «Курортное дело», 2008, Т.2, № 4. С. 57-68.

192. Солимене У. Метеопатия: влияние атмосферных условий на здоровье и настроение. М.: Арнебия, 2003.

193. Бокша В.Г., Богуцкий Б.Г. Медицинская климатология и климатотерапия. Киев: Здоровья, 1980. 264 с.

194. Куприненко Н. Антифронт и любая погода не страшна // Международный неврологический журнал, 2005, № 4(4).

195. Васин В.А., Полушина Н.Д. Гормональные механизмы адаптации к действию факторов среднегорья. Пятигорск, 2000. 171 с.

196. Бокша В. Г. Справочник по климатотерапии // Киев: Здоровья, 1989. 208 с.

197. Атлас временных вариаций природных, антропогенных и социальных процессов. Том 2.Циклическая динамика в природе и обществе. М.: Научный мир, 1998. С. 278-281, 316-371.

198. Григорьев И.И., Парамонов И.Г., Тен И.М. Краткое руководство по составлению медицинских прогнозов погоды. М.: Гидрометеоиздат, 1974. 14 с.

199. Вопросы климатопатологии в клинике сердечно-сосудистых заболеваний/ Под ред. проф. Г.М. Данишевского. М.: Медгиз, 1961. 232 с.

200. Богословский В. Экологическая геофизика. МГУ, 2000.

201. Кутепов, Е.Н. Особенности воздействия факторов окружающей среды на состояние здоровья отдельных групп населения / Е.Н. Кутепов, В.В. Вашкова, Ж.Г. Чарыева //Гигиена и санитария 1999. - №6.

202. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В.Воздушный бассейн и здоровье населения городов// Журнал "Право и безопасность", 2007 №-2 (22-23), Июль.

203. Литвицкий П.Ф., Сандриков В.А., Демуров Е.А. Адаптивные и патогенные эффекты реперфузии иреоксигенации миокарда. М.: Медицина. -1994.-320 с.

204. Сенник И.А., Поволоцкая Н.П. Неблагоприятные экологические ситуации и медицинский прогноз погоды//Журнал «Ставрос-Юг», № 25-26.-2006.-С. 18-19.

205. Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов/ Сб. докладов Всесоюзного совещания ИФА АН СССР, ПНИИКиФ, курсовет -Кисловодск: АН СССР, 1990.

206. Granberg I.G, En-Route Measurements of Atmospheric Pollution in the Region of Caucasus Mineral Waters / Belikov I.B., Dobryshman E.M., D'yachkov

207. A.F., Elansky N.F. и др. // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2001. V. 37, Suppl. l.P. S102-S109.

208. Сеник И. А., Гранберг И. Г., Ильина Н. Б, Дьячков А. Ф., Ефименко Н.

209. Истошин Н. Г., Ефименко Н. В. Климат и здоровье // «Atmospheric physics, climate and health»: International Conference. Abstracts. Kislovodsk, October 6-8, 2008. Pp. 24-26.

210. Фундаментальные науки — медицине», тезисы докладов конференций и семинаров по научным направлениям Программы в 2008 году, С. 64-66.

211. Ли Н., Трубина М.А. Стратегия продвижения специализированных прогнозов погоды для медицинских целей // «Atmospheric physics, climate and health»: International Conference. Abstracts. Kislovodsk, October 6-8, 2008. P.91-92.

212. Радциг A.A., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. М. Атомиздат. 1980. 240 с.

213. Истошин Н.Г., Васин А.В., Ефименко Н.В., Поволоцкая Н.П., Чалая Е.В. Актуальные проблемы курортологии на Кавказских Минеральных Водах/Под общей редакцией проф. Н.Г.Истошина. Научное издание. Пятигорск: ФГУ «Пятигорский ГНИИК Росздрава», 2007. 236 с.

214. Голицын Г.С., Гранберг И.Г. Влияние региональной урбанизации на качество воздуха и экологию окружающей среды// Atmospheric,climate and health»: International Conference. Kislovodsk, Oktober 6-8. 2008. P. 18-19.

215. Григорьев И.И., Григорьев А.И., Григорьев К.И. Погода и здоровье человека. Москва, Академия труда и социальных отношений, 2001.

216. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир: В 2 т. — М., 1993.

217. Трубина М.А., Ефименко Н.В., Жерлицина Л.И., Истошин Н.Г., Кириленко А.А., Кортунова З.В., Поволоцкая Н.П., Резункова О.П., Резунков

218. Гранберг И. Г., Поволоцкая Н. П., Голицын Г. С., Васин В. А., Гинзбург А. С., Ефименко Н. В., Мкртчян Р. И., Жерлицына Л. И., Кортунова 3.

219. Шош Й, Гати Т., Чалаи Л., Деши И. Патогенез болезней цивилизации. Будапешт: Изд-во АН Венгрии, 1986. - 154 с.

220. Моисеев Н.Н., Александров В.В., Тарко A.M. Человек и биосфера -М.: Наука, 1985.

221. Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. М.: Молодая гвардия. 1990. 351 с.

222. Николаев Г. Климат на переломе // Наука и жизнь, 1995, № 6.

223. World Health Report 2002: Reducing the Risks, Promoting Healthy Life. — Geneva, 2003.

224. Сосунова И.А. Социально-экологические проблемы: концептуальный подход к анализу// Бюл. НИА ПР «Использование и охрана природных ресурсов в России. № 6(90)/2006. С.150-154.

225. Т. А. Дёмина Экология, природопользование, охрана окружающей среды. М., Аспект Пресс, 1996.

226. Валова (Копылова) В. Д. Основы экологии: Учебное пособие. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и КО», 2002. —264 с.

227. Чазов Е.И. «Болезни сердца и сосудов» в 4-х томах . М. 1992.

228. Никберг И.И.,вуцкий Е.Л., Сакали Л.И. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека. Киев: Здоровье, 1986.

229. Андропова Т.И., Деряпа Н.Р., Соломатин А.П. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека. Л.: Медицина, 1982.

230. Де Фритас Г.Р., Богусславский Дж. Первичная профилактика инсульта // Инсульт. 2001. - № 1. - С.7-31.

231. Hart R.G., Pearce L.A., Rothbart R.M. et al. Stroke with intermittentatrial fibrillation: incidence and predictors during aspirin therapy. Stroke Prevention in Atrial Fibrillation Investigators // J. Amer. Coll. Cardiol. 2000. Vol.35, N1. -P.183-187.

232. Чазова И.Е., Беленков Ю.Н. // От идеи к клинической практике: первые результаты Российского национального исследования оптимального снижения артериального давления (РОСА) // Consilium Medicum. 2004. Приложение № 2. С. 3-7.

233. Судаков К.В. Теория функциональных систем как методологическая основа оценки физиологических показателей состояния здоровья человека в различных условиях жизнедеятельности/ Здоровье здорового человека. -М.:2007. -81-91 с.

234. ЗМ.Воложин А.И., Субботин Ю.К. Адаптация и компенсация -универсальный механизм биологичекого приспособления. — М.: Медицина, 1988.- 177 с.

235. Григорьев К.И.,Боксер О.Я. Метеопрофилактика экологозависимых заболеваний и состояний у детей//

236. Методы закаливания детей школьного возраста с заболеваниями органов дыхания в условиях санатория. Информационное письмо (Составители Поволоцкая Н.П., Тихомирова К.С., Даниэльян Л.Г.) Пятигорск:ПНИИКиФ МЗ РСФСР, 1986.-18 с

237. Геофизические аномалии и здоровье человека. М., 1997.

238. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. М.: Наука, 1981, -278 с.

239. Чазов Е.И., Бокерия Л.А., Востриков В.А., Кучинская Е.А., Шлевков Н.Б. Руководство по нарушениям ритма сердца. М, 2008.

240. Бокарев И.Н. Ишемическая коронарная болезнь сердца и современные пути борьбы с ней//Русский медицинский журнал. 1996. № 3. С. 208.

241. Разумов А.Н., Бобровицкий И.П. Концепция восстановительной медицины нового профилактического направления в системе медицинской науки и практического здравоохранения/ Руководство «Здоровье здорового человека.». М., 2007. С.15-24.

242. Казначеев В.И. Современные аспекты адаптации. М.: Наука,1980. 146с.

243. Беленков Ю.Н., Мареев В.Ю. Принципы рационального лечения сердечной недостаточности. 2000, изд. «Медиа Медика», 263 с.

244. Медведев Ю.В., Толстой А.Д. Гипоксия и свободные радикалы в развитии патологических состояний организма. М.: «Медицина», 2003. 509 с.

245. Татенкулова С.Н., Мареев В.Ю., Зыков К.А., Беленков Ю.Н.Роль гуморальных воспалительных факторов в патогенезе ишемической болезни сердца// Ж-л Кардиология, 2009, № 1, Том 49. С. 4 8.

246. Медицинский прогноз погоды и профилактика метеопатических реакций у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями на курортах Северного Кавказа. Методические рекомендации. (Составители: Поволоцкая

247. Н.П., Новикова К.Ф., Белецкая Н.П., Гаврилова Л.Г., Скляр А.П.) Пятигорск: ПНИИКиФ МЗ РСФСР, 1984. - 34 с.

248. Состояние и охрана воздушного бассейна курортных районов/Тез. Всесоюзного совещания ИФА АН СССР, ПНИИКиФ, курсовет Кисловодск: АН СССР, 1989.

249. Состояние и охрана воздушного бассейна и водно-минеральных ресурсов курортно-рекреационных регионов:2-я Международная конференция памяти академика А.М.Обухова: Кисловодск, 8-14 окт. 2000:Тезисы. -М.:МАКС Пресс, 2000.

250. Использование естественной аэрофитотерапии и аэрофитопрофилактики в Кисловодском курортном парке. Информационное письмо для врачей и работников курорта, (Отв. исп. Н.П.Поволоцкая, В.В.Слепых. Исполнители З.В.Кортунова, А.А.Кириленко, А.П.Скляр,

251. И.Г.Гранберг, Н.Ф.Еланский). Пятигорск: ПОГО:КГЛЛ НИИгорлесэкол, 1990.-29 с.

252. Григорьев И. И., Григорьев К. И. Медико-погодное прогнозирование- важнейшая научная отрасль современной метеопатологии, 2000//Atmospheric, climate and health»: International Conference. Abstracts. Kislovodsk, Oktober 6-8, 2008.-P. 49- 50.

253. Воложин А.И., Чикин Ю.К., Чикин С.Я. Путь к здоровью. М.:3нание, 1990. 160 с.

254. Судаков К.В. Санатрон; система оценки и реабилитации ранних нарушений физиологических функций человека в реальных условиях жизнедеятельности/Под ред. В.К Судакова-М., 2001. 395 с.

255. Григорьев И.И., Григорьев А.И., Григорьев К.И. Григорьев И.И. Медицинская керосология (погода и организм человека. М. :АТиСО: ВГПУ, 1997.-53 с.

256. Мазурин А.В., Григорьев К.И.Метеопатология у детей. М.: Медицина, 1990. Григорьев И.И. Погода и здоровье. - М.: Медицина, 1996.

257. Григорьев И.И. Погода и здоровье. М.: Медицина,1996.

258. Григорьев К.И., Боксер О.Я. Метеопрофилактика экологозависимых заболеваний и состояний у детей//Atmospheric, climate and health»: International Conference. Abstracts. Kislovodsk, Oktober 6-8, 2008. P.49-50.

259. Григорьев И. И., Григорьев К. И. Медико-погодное прогнозирование- важнейшая научная отрасль современной метеопатологии, 2000.

260. Мазурин А.В., Григорьев К.И.Метеопатология у детей. М.: Медицина, 1990. Григорьев И.И. Погода и здоровье. - М.: Медицина, 1996.

261. Григорьев И.И., Григорьев А.И., Григорьев К.И. Григорьев И.И. Медицинская керосология (погода и организм человека. М. :АТиСО: ВГПУ, 1997.-53 с.

262. Литвицкий П.Ф. Концепция патогенеза коронарной недостаточности как совокупности ишемического и реперфузионного синдромов// Патогенез, т. 1, № 1,2003.-С. 15-25.

263. Новикова К.Ф., Бяков В.М., Михеев Ю.П., Поволоцкая Н.П., Толкачева Н.П., Плюто Л.И. Вопросы адаптации и солнечная активность//Проблемы космической биологии М.: Наука, 1982. - С. 9-47.

264. Лукьянова Л.Д. Митохондриальная дисфункция молекулярный механизм гипоксии//Патогенез. - 2003.- т.1, № 1. - С. 52-67.

265. Litvicki P.F. Adapcioni procesi I stress//Stress:zdravje-bolest. Beograd. -2001.-P. 53-74.

266. Лопатин М.Ю. Симпатико-адреналовая система при сердечнососудистой недостаточности: роль в патогенезе, возможности коррекции//Сердечная недостаточность. 2003. - - Т.З, № 3. - С. 20-21.

267. Медведев Ю.В., Толстой А.Д. Гипоксия и свободные радикалы в развитии патологических состояний организма. М., 2000. - 227 с.

268. Ribeiro H.,Shah P. Unstable angina: new insights into pathophysioligic characteristics, prognosis and management strategies// Current Probl. Cardiology. -1996/ Vol. 336. - P. 1769-1781.

269. Гранберг И. Г., Дикий J1. А. Стационирование в линейной задаче обтекания гор воздушным потоком. Изв. АН СССР, ФАО, 1972, т.8, №3, с. 264-269.

270. Гранберг И.Г. Численное моделирование задачи обтекания гор воздушным потоком // Изв. АН СССР, ФАО, 1979, т. 15, №12, с. 1235-1243.

271. Гранберг И. Г. Пространственная задача обтекания препятствия потоком несжимаемой стратифицированной жидкости (численное моделирование). Изв. АН СССР, ФАО, 1983, т. 19, №14, с. 357-365.

272. Гранберг И.Г. О влиянии сдвига скорости потока на характер обтекания препятствия несжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия АН СССР, ФАО, т. 19,№11,с. 1139-1150, 1983.

273. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания Карпат юго-западными потоками // Изв. АН СССР. ФАО, 1987, т. 23, № 3.

274. Dobryshman Е. М., Granberg I. G. Numerical simulation of the tree-dimensional orographic flow over the Carpathians // Research activities in atmospheric and oceanic modeling. WMO Report, No 11, pp. 537-540, 1988.

275. Гранберг И. Г., Добрышман Е. М. Численное моделирование обтекания Карпат // Метеорология и гидрология, 1989, № 9, с. 33-41.

276. Гранберг И. Г. Численное моделирование обтекания несжимаемой стратифицированной жидкостью реального горного рельефа (Карпат) // Моделирование в механике, т. 3 (20), № 6, сборник научных трудов, с. 136-139, 1989.

277. D. A. Gillette, G. S. Golitsyn, I. G. Granberg, A. A. Pronin, A. V. Savchenko, V. V. Smirnov. Investigation of interaction between droplet and dust-salt clouds // The 12 Intern. Conf. on Clouds and Precipitation, Zurich, Switzerland, September 1996.

278. Granberg, V. Ponomarev, A. Eidelman, M. Nagorny. Modeling of admixture transport in atmosphere and MHD-flow // Abstracts of The 8th Beer-Sheva International Seminar on MHD-flows and Turbulence, Jerusalem, Israel, February 25-29, 1996, p. 173.

279. Granberg. Numerical simulation of the three dimensional orographic flow over Cyprus by inelastic fluid // Research activities in atmospheric and ocean modelling, WMO Report, 792, 25, p. 512-515, 1997.

280. Granberg I.G., Suspension of dust aerosol in newly desertified area // Extended Abstr. of Int. Symp. on Atmos. Chemistry and Future Global Environ. Nagoya, Japan, 1997, 139-142.

281. G.S Golitsyn., I.G. Granberg, A.E. Aloyan, A.V. Andronova, G.I. Gorchakov, V.M. Ponomarev, P.O. Shishkov. Study of emissions and transport of dust aerosol in Kalmykia Black Lands // J. Aerosol. Sci., 1997, vol. 28, Suppl. 1, pp. S725-S726.

282. Гранберг И. Г. О моделировании атмосферных процессов обтекания горных массивов сжимаемой стратифицированной жидкостью // Известия РАН. ФАО. 1997. Том 33. №3. С. 409-411.

283. В.М. Минашкин, А.В. Путилов. И.Г. Гранберг, В.М. Пономарев. Экологические аспекты применения газовых и аэрозольных компонентов ОНД // Тезисы доклада, Международная конференция, 1998, Анаполис, США.

284. Гранберг И. Г., С. Г. Чефранов. Моделирование трансграничного переноса аэрозоля с использованием эйлерово-лагранжевой модели (HELM) // Международная конференция «Физика атмосферного аэрозоля», Москва, 12-17 апреля 1999, тезисы конференции, стр.96-97.

285. I.G. Granberg, Numerical simulation of possible extreme events due to orography at Cyprus // Phys. Chem. Earth (B), Vol. 24, № 6, pp. 649-652, 1999.

286. В. E. Павлов, И. А. Суторихин, И. Г. Гранберг, С. Ф. Карбышев, Г. А. Ковальская, В. В. Микушин. Соотношение концентраций элементов в аэро- и гидрозоле в бассейне Средней Оби //ДАН РАН, т. 380, № 6, 2001, стр. 813-815.

287. Granberg, G. Brasseur, G. Golitsyn, A. Gruzdev, V. Ponomarev, A.

288. Голицын Г. С., Гранберг И. Г., Еланский Н. Ф. Инновационные методы оценки качества воздушной среды курортов Кавминвод // В кн.: Биоресурсы биотехнологии инновации юга России. Пятигорск. С. 125-134, 2003.

289. Естественные и антропогенные аэрозоли», Тезисы докладов. Санкт-Петербург, 6.10-9.10.2003, с. 8-9.

290. Emilenlco A., Granberg I., Gengchen V., Kopeikin V., Obvintsev Yu., Sologub R. Optical demonstration of dust darkness according to observation in Beijing // Optical Technologies for Atmospheric, Ocean, and Environmental Studies.

291. Proceedings. SPIE The International Society for Optical Engineering, v. 5832, pp. 198-202, 2004.

292. Granberg, I., Golitsyn, G., Ponomarev, V., Yu. A. Ozorovich, Zilitinkevich, S. Study of correlation between aeolian dust injection and atmospheric surface layer structure // AGU Joint Assembly, Nice, France, April 2004,

293. Granberg, G. Golitsyn, A. Andronova, М. Iordansky, М. Zhang, V. Ponomarev. Air Pollution by Fine-Dispersed Arid Aerosol under Desertification Processes // Proceedings of IAMAS 2005, p. A-l 11.

294. Teffo J.L., Gerbig С., Nedellec P., Filippi D., Ciais P., Galdemard P., Granberg I., Camy-Perret C., Mondelain D. YAK-AEROSIB, Progress Report #1, Page 11/11, YAK-RP-00001-CEA, 19 May 2005.

295. Jean-Daniel Paris, Philippe Nedelec, Michel Ramonet, Georgy S. Golitsyn, Boris D. Belan, Igor G. Granberg, Mikhail Y. Arshinov, Gilles Athier, Fridric Boumard, Jean-Marc Cousin, Philippe Ciais. Lower Troposphere Stratification and

296. Pollutant Transport over Siberia in April 2006 // Eos Trans. AGU, Fall Meet. Suppl., 2006, Vol. 87, No. 52, Abstract A34A-07.

297. Grechko E.I., Granberg I.G. The study of atmospheric pollution transport from Europe to Pacific region using ground-based and satellite measurements // Proceedings of International Workshop ISTC "Baikal-2006". Irkutsk, August 15-19, 2006, pp. 127-129.

298. Поволоцкая Н.П., Истошин Н.Г., Гранберг И.Г., Ефименко Н.В., Жерлицина Л.И., Кириленко А.А., Кортунова З.В., Мкртчян Р.И., Сеник И.А.

299. Система медицинского прогноза погоды на курортах Кавказских Минеральных Вод // «Atmospheric physics, climate and health»: International Conference. Kislovodsk, October 6-8, 2008, p. 82-84.

300. Гранберг И. Г., Голицын Г. С., Ефименко Н. В., Поволоцкая Н. П., Погарский Ф. А. Разработка системы многофакторной оценки влияния глобального изменения климата на здоровье населения России // Технологии живых систем, 2008 г., т. 5, № 5-6, с. 11-19.

Информация о работе

Гранберг, Игорь Григорьевич
доктора физико-математических наук
Москва, 2009
ВАК 03.00.16

Диссертация

Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями - тема автореферата по биологии, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы