Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование переноса примесей, образования и искусственного рассеяния туманов и низких облаков в орографически неоднородном атмосферном пограничном слое с применением трехмерной численной модели

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование переноса примесей, образования и искусственного рассеяния туманов и низких облаков в орографически неоднородном атмосферном пограничном слое с применением трехмерной численной модели"

■ V 4- Г; Г, о л

ЦЕНТРАЛЬНАЯ АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

БОНДЛРЕН!СО ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕКОСА ПРИМЕСЕЙ, ОБРАЗОВАНИЯ Н ИСКУССТВЕННОГО РАССЕЯНИЯ ТУМАНОВ Н НИЗКИХ ОБЛАКОВ В ОРОГРАФИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОМ АТМОСФЕРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТРЕХМЕРНОЙ ЧИСЛЕННОЙ • МОДЕЛИ

Специальность 04.00.22. - Геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ДОЛГОПРУДНЫЙ - 1992

работа выполнена в центральной Аэрологической обсерватории роскоыгилроиета

Научный руководитель- доктор физико-математических наук

В.И.Хворостьянов

Официальные оппонента: доктор физико-математических наук

мСду5|<» 5;ауч::ий сотруаних • в» Бу»»«со*5

кандидат физико-математических наук старший научный сотрудник Р.с.Пастушков

Ведуцая организация - НПО 'Тайфун' Роскомгндромета

Зашита состоится на заседании

специализированного совета К 024.0S.0t Центральной Аэрологической

Обсерватории /7£> С ¿1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центральной Аэрологической Обсерватории

Автореферат разослан

Л&, о&.ЯЛг.

Ученый секретарь специализированного совета

УСО т.В.Трутко

•, , л

1 'ойАя ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

'..:; .Актуальность работы

Повышение требований к метеорологическим прогнозам погоды для обеспе-сння безопасности полетов и эффективной работы авиации в сложных метеоро-эгических условиях обуславливают необходимость дальнейшего совероенство-ания методик прогноза опасных явлений погоды.таких, как низкая Элачность, туманы, осадки, ухудваююоих полетные условия, а также локаль-ах мезоциркуляций, интенсивности турбулентности и сдвига ветра в районах зропортов,нахолящихся в условиях сложной орографии.

Представляют интерес исследования структуры обтекания орографических репятствий и деформации воздушного потока в нижних слоях атмосферы -пенно к этой области предъявляются повывенные требования при прогнозиро-инни опасных' метеоусловий, способствующих накоплению внтропогенных заг-эзнений, либо влияюаих на безопасность полетов авиации. Это связано с ;м,что вблизи земли резко возрастают градиенты метеорологических величин, и влиянием неоднородностей подстилающей поверхности (элементов рельефа, :ипературной неоднородности) происходит деформация воздушного потока образование мезомасвтабиых (локальных) циркуляцнй, сильных вертикаль-лх и горизонтальных сдвигов ветра,вызываювих болтанку воздушного судна, вменение температурной стратификации.

Вторая группа проблем относится к ухудшению информирования пилота при )садке и взлете, связанному с наличием тумана или низкой облачности, условии видимости у зенной поверхности, что приводит к резкому возрастанию ве-)ятности авиационного происшествия. Прогнозирование отмеченных факторов (ска затруднено вследствие их зависимости от большого числа многопарамет-шеских обратных связей н местных условий.

В ряде зарубежных стран и в СНГ развиваются методы рассеяния облаков переохлажденных туманов. Операции по рассеиэанию проводятся над взлетно-)спдочными полосами (ВПП) аэропортов для обеспечения бесперебойной работы мации,- а также в карьерах и местах открытых горно-рудных разработок, в гваторнях морских портов в холодные периоды года, на горнолыжных трассах т.д. Планирование операций и прогнозирование результатов проведения ис-гсственного рассеяння туманов затруднено вследствие отмеченной неодноз-пшости тенденций развития процессов в атмосфере.

В то же время еще недостаточно изучены различные аспекты воздействия гмосферных процессов на перенос загрязнений в атмосфере. Задачи распростра-мтя примесей в атмосфере необходимо решать с учетом естественной перноди-тсти метеорологических процессов, опасных метеорологических явлений, по-:ольку влияние метеорологических условий на распространение загрязнений !лястся определяющим.

цель работы и залечи исследования

Целью настоящей диссертационной работы является разработка трехмерно! нестационарной численной модели термически и орографически неоднородной атмосферного пограничного слоя (АПС) для решения задач диагноза и прогноз! состояния атмосферы, исследования детальной структуры воздушных течений образования и эволюции туманов, низкой слоистообразной облачности, изучение закономерностей переноса примесей, разработки методического обеспечения г.р;:-г::г;:;:г. систем диссипации туманов в аэропортах с учетом конкретны! особенностей полигонов.

При этом решаются следующие задачи:

- построение трехмерной численной модели с детальным разрешением п< вертикали, с учетом влияния неоднородности подстилающей поверхности на атмосферные процессы и перенос загрязнений;

- исследование динамики термически и орографически неоднородного АПС I ее влияния на образование и эволюцию туманов, облаков;

- исследование характерных особенностей распространения примесей в го рнзоптально неоднородном АПС и загрязнения подстилающей поверхности;

- разработка способов параметризации микрофизических процессов в туманах и облаках с учетом жидкой и ледяной фаз;

- изучение закономерностей распространения неконсервативных приме сей(искусственных кристаллов) в атмосфере с учетом характерных особенное тей рельефа подстилающей поверхности;

- исследовать мезоциркуляционные особенности ряда аэропортов СНГ, раз работать методики применения наземных генераторов для искусственного рас сеяния переохлажденных туманов с учетом неоднородностей рельефа и местны условий.

Научная новизна и основные результаты. Разработана трехмерная негид ростатическая численная модель с детальным разрешением по вертикали, с па раиетризацией микрофизических процессов образования и искусственного рас сеяния облаков и туманов, переноса гнтропогенного и облачного аэрозоля учетом взаимодействия динамических, радиационных и микрофизических факто ров. новым является разработанный ыеТод параметризации микрофизйче>-ки процессов в облаках н туманах, позволяющий корректно рассчитывать гигро термодинамику трехфазных систем(водяной пар.капли,лед), фазовые переход влаги, применение разработанного метода параметризации микрофизическн процессов позволило уточнить теорию диффузионного роста кристаллов в пере охлагденной видкости; пересмотрена роль с I алии сублимационного роста крис талла а общем балансе массы трехфазной системы. Уточнены механизмы образо вания низкой слоистообразной облачности и туманов в условиях тепловой орографической неоднородности подстилающей поверхности. Исследованы эако номерности распространения примесей в орографически неоднородном АПС, пе

зенос многокомпонентного аварийного выброса, п атмосфере и загрязнение тодстнлающей поверхности, разработана методика восстановления по градиенту накопленного осадка среднего размера аэрозольных частиц (при сопоставлении с данными натурных измерений). Проведено исследование процессов искусственной диссипации переохлажденных туманов в орографически неоднородном »ПС. Предложены методы оптимизации раскрытия аэродромов на посадку путем 5олее эффективного применения генераторов искусственных кристаллов, впервые проводилось моделирование эффектов искусственного рассеяния переохлажденных туманов с учетом конкретной орографии объектов! проведено комплексное исследование мезоциркуляционных особенностей ряда аэропортов СССР, ибусловленных орографией и нестнымн условиями, разработаны уточненные методики применения комплексов наземных генераторов для искусственного рассеяния переохлажденных туманов.

Научная и практическая ценность работы.

Полученные результаты используются при прогнозе образования и эволюции туманов и облаков - проведенное исследование механизмов образования внутри-массовых слоистообразиых облахов и туманов используется для уточнения схем прогноза этих явлений, результаты численного моделирования используются в практике краткосрочного прогноза, включены в руководство и наставление гидрометеорологическим службам и постам, используются в практической работе по искусственному рассеянию туманов, при планировании и проведении работ по рассеянию слонстообразной облачности. Разработка трехмерных иегидростатичес-ких численных моделей и проведение численного моделирования процессов искусственного рассеяния переохлажденных туманов в ряде аэропортов СССР с учетом их конкретных климатических и физико-географических условий орографии позволили детально исследовать мезоцирхуляциониые особенности полигонов и их влияние на процессы образования и искусственного рассеяния тунанов.

Результаты численных расчетов внедрены и используются в настоящее время при проведении оперативных работ в аэропортах Шереметьево,Алма-Ата, включены в Методики и Инструкции по примененению комплексов наземных генераторов по рассеянно переохлажденных туманов.

Проведенное комплексное исследование изменения метеорехимов подстилавшей поверхности и термодинамики атмосферы в зонах рассеяния облачности позволяет детально оценить побочные эффекты, связанные с крупными проектами по активным воздействиям на облака (с целью изменения режима осадков, например). Исследование особенностей переноса аэрозолей от различного типа источников при регулярных и аварийных выбросах позволяет усовервенствовать методики прогноза загрязнений. Они также могут быть использованы при оценке степени загрязнения окружаюоей среды в результате утечек и аварийных выбросов загрязняющих веществ, а также для уточнения степени возрастания экологических нагрузок промышленных или энергетических объектов ня окружп-

- « -

шук> среду.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции по авиационной метрологии и авиационной климатологии, Москва, ВДНХ, 1982г.i на IX международной конференции по физике облаков, Таллинн, )«84г.; на XII совеаанни по актинометрии 'Радиация, облачность, аэрозоль в атмосфере и методы их исследования', Иркутск 1984г.¡ на Всесоюзной конференции по активным воздействиям иа гидрометеорологические процессы, Киев, 1987г.; на международном симпозиуме КПГ 'Взаимосвязь региональных и глобальныхт процессов в атмосфере игидросфере, Тбилиси, 1988г.i иа конференции 'Прогози-рование загрязнения атмосферы города н его климато-экологических последствий" , Киев, 1989г.; на X всесоюзном симпозиуме по распространении лазерного излучения в атмосфере,Якутск,1989г.¡на Всесоюзном научнотехни-ческом совещании 'Исследование влияния гидроузлов на ледовый и термический режимы рек и окружающую среду' .дивногорск,Красноярский край, 1989г. ¡ lia Всесоюзной конференции по активном воздействиям на гидрометеорологические процессы, Нальчик, октябрь 1991г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

на защиту выносятся

- трехмерная численная модель низких облаков и туманов с детальным разрешением по вертикали, с учетом влияния неоднородности подстилающей поверхности на атмосферные процессы и перенос загрязнений-,

- полученные с применением данной модели результаты исследования дини-микн горизонтально неоднородного АПС -, ее влияния на образование и эволюции туманов, облаков, особенности распространения примесей ¡

- результаты исследования закономерностей распространения искусственнь кристаллов в атмосфере с учетом характерных неоднородностей рельефа, разраБ тайные методики применения наземных генераторов для искусственного рассеян» переохлажденных туманов с учетом местных условий, мезоциркуляционных особенности ряда аэропортов СНГ.

Структура и обьем диссертационной работы, диссертация состоит из в ;е-дення, S глав, заключения и списка использованной литературы. Работа изложена на 208 страницах, включает 49 страниц с рисунками и таблицами. Список литературы содержит 162 наименования на н страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во Введении обсуждается актуальность работы, ее цель и задачи.

Первая глава содержит обзор методов моделирования локальных и мезо-•масштабных процессов в атмосфере, низких облаков, туманов, распространений

загрязняюинх выбросов.

Исследуются различные класса моделей горизонтально неоднородного U1C: модели обтекания орографических препятствий — гидростатические, 1 также негилростатическне модели апс над холмами, которые различаются спорами замыкания и методами аппроксимации коэффициентов турбулентного эбмена ( двумерные и трехмерные модели Тейлора, Менсона и Сайкса, Гутмана, 1ерова, комплекс моделей Кларка / и /). в последние голы в air интенсивно зазвиваются работы, сочетаюине в себе моделирование большого комплекса метеорологических процессов: динамики атмосферы, турбулентного переноса, провесов тепловлагообмена;взаимодействия с подстилающей Поверхностью, переноса ■римесей. Построение комплекса численных моделей горизонтально неоднородного АПС в работах Вагера, Надежиной 12 1, Марчука, Пен?нко, Алояна /4,6 / юзволило исследовать особенности дннаиики атмосферы при различных условиях.

При учете фазовых переходов в моделях АПС развиваются два подхода . В 1ервом из них, связанном пргжде всего с достижениями советской вколы физики |блаков /10 /, термогнгродннамика и микрофизика облачности и туманов учнты-1ается путем решения системы кинетических уравнений для функций распределе-ия капель и кристаллов по размерам. Работы, посвяиенные развитию теории на-альной стадии конденсации ( Седунов, Мазин, Смирнов, Сергеев).теории коа-уляции дисперсных систем (Волоаук, Степанов, Меркулович ) углубили понима-не микрофнзическнх процессов, пронсходяпих з облаках и туманах. В работах киевского* направления (Буйкова и сотрудников) развита теория кинетики трех-азных систем /1 /, разработаны эффективные численные алгоритмы решения инетическнх уравнений для функций распределений капель и кристаллов по азмерам /ifa) ¿"4* <успешно применяющиеся в ряде исследовательских задач, применением метода детального описания микрофизнческих процессов В.И.Хворо-тьяновым и сотрудниками построены численные модели различных типов туманов облаков: слоистообразных. орографических, конвективных, в которых проводит-я корректный расчет радиационных эффектов в АПС наряду с моделированием мак-эмасштабной и микрофнзнческой эволюции туманов или облачности / 7-9 /.

Одновременно с детальным описанием микрофнзическнх процессов развивались :тоды их параметризации, основанные на упроваюпих предположениях, с выделе-¡ем групп домнннруюпнх факторов. Так, наиболее репрезентативной характеристики облаков является их водность. В методе инвариантов, развитом Матвеевым, золятся величины статической энергии П и полного влагосодержання S в воэ-гхе. Уравнения для этих величин инвариантны при фазовых переходах, их можно жеариэовать и процесс вычислений П и S становится достаточно простым.Этот :тод вследствие его физической обоснованности и экономичности широко применя--ся в ряде численных моделей облаков, а также в моделях прогноза /5 /. Вто-III подход (наз. Saturation adjustment), широко применяемый в зарубежных молях /10 развит мяк-дональлом .

Весьма плодотворным оказался метод аппроксимации спектров облачных элементов функциями статистических распределений, который позволяет обойти проблему дискретного описания микроструктуры облачности ( Дьяченко, Хр1иан, Ма-зин, Бест, Левин).

Численное моделирование является весьма эффективным и экономичным средством, применяемом для планирования работ и контроля эффекта активных воздействий на облака и туманы. В циклах работ Буйкова, Хворостьянова и сотрудников исследованы процессы искусственного исадкооиразогакня из слснстсобргзних облаков, особенности рассеяния переохлажденных туманов в вирохои диапазоне метеоусловий /1,9 /, разработаны типовые схемы зон просвета при рассеянии туманов » плоской подстилающей поверхностью /8. /.

В серии работ,выполненных под руководством Берлянда, Бызовой развиваются методики расчета переноса примесей в турбулентной среде, основанные на решении полуэыпирического уравнения турбулентной диффузии примеси.

В последние годы о работах Иарчука, Пенекко, Алояна были развиты подходы комплексного исследования загрязнения атмосферы на фоне гидрометеорологического рех-ша регионов, разработана идеология решення обратных задач модели рования загрязнения атмосферы /4,6 /. При моделировании атмосферных процессов и переноса загрязнении применялся метод расцепления /3 /, что позволило зффек тивно решать поставленные задачи неявными методами, построение Хворостьяновым и сотрудниками иатенатичгских моделей с детальным учетом взаимодействия дина мических, радиационных факторов, фазовых переходов в атмосфере позволило исследовать суточную и сезонную изменчивость иетеоэлементов, развитие и диссипа цию туманов и облачности,режим осадкообразования, а также оценить влияние суточного хода метеозлементов на распространение примеси в АПС /7-9/.

Вторая глава посвящена формулировке численной модели,описанию методов решения систем уравнений.

В данной главе представлено описание трехмерной нестационарной мезо-масштабнон модели динамики, термогигродинамики горизонтально неоднородного апс переноса антропогенных и облачных аэрозолей с параметризацией микро-фнзических процессов в облакпх и туманах.

В разделе 2.1 формулируется модель динамики АПС. Так, представив пол« метеоэлементов в виде сумм фоновых крупномаситабных составляющих и пульсаций (со втрихои)!

f-f.tr' I где У- , . (1)

подставляя (1) в уравнения движения , отбрасывая малые величины, получаем исходную систему уравнений движения мезометиорологнческого и локального масштабов, в криволинейной,связанной с профилем рельефа 2Х *

^(*<).системе координат уравнения движения преобразуются к виду:

ix эу * f¿ u' (j)

ífr* u/^-uíj - rfy ■

* ' (6) где Fu{ - оператор, описываюяий турбулентные пульсации второго порядка,

Компоненты теизора горизонтальной турбулентной диффузии %(<¿/-1,2) ВЫЧИСЛЯЮТСЯ В приближении, получеияом СМЯГОрЯИСГКМ(19«3) И Дирдорфои (197!)

= С (АХ,) (АХ.) /£&/ ^ (7)

Недиагональные компоненты

Kt/- С-(ЛЪ)(АЛУ) {/**•/+/*&/} ; IJ.-'.' ; i+S J (8)

Ту А ш Км ( I ТПс, ) i J-

Члены, опись/ваюиие вертикальные турбулентные пульсации, вычисляются через коэффициенты вертикального турбулентного обмеия моментом импульса Км

При переходе к криволинейной системе координат в < 7)—(9) вводится преобразование v- , ¡ в случае квазилотеициальных безотрыв-

ных течений bS'&r коэффициент турбулеи-

гного обмена и скорость диссипации турбулентной энергии в тепло выражаются череа кинетическую энергию турбулентности ' и масвтаб турбулентности £ .

Кн г? (i/ ё* . (10)

(привлекается гипотеза приближенного подобия Л.Н.Колмогорова(1Í 41)). 1ля определения b решается уравнение баланса кинетической энергии турбу-\ентности

<асштаб турбулентности рассчитывается по обобвенной гипотезе Прандтля «срез локальные средние характеристики потока

¿'- -Ж'* hf/u^/r^J ' - <«2>

В разделе 2.2 описана модель параметризации облачных процессов. В об-случае при наличии в облаках капель и кристаллов уравнения тепло- и )лагопереноса записываются в виде

Параметризация мезомаситабных облачных процессов производится : применением метода адаптации,предложенного иак-Лоаам,АОШ(1971). ® разра-ютанной модели спектры распределений жидкокапельиих * ледяных частиц по »азмерам и массам аппроксимируем функциями гамма-распределений

- В -

/ Ж г , ) (15)

■3 Г taTi)

/ <п>

ГАС i-l - жидкие частицы; i-2 - твердые частицы.

Основными рассчитываемыми параметрами распределений при заданных сред:::::: параметрах фориы являются концентрация частиц N.(p=Q), водность Mi ( ледность Mi ) капель (кристаллов),(р=3).

* Jiff. U К' +h ** № ш & К ; (is)

«г Ttf п.)Jr, ^ 7к<»*)*

Tn^^Jm, (20)

Перенос седнментирующих аэрозолей и газов, взаимодействующих с облако«, описывается полуэипирическнм уравнением турбулентной диффузии

Р + Jiira uSt + (Z-u?sc (*>))rf - ^ , (2*)

Isc в правой части ( 21 ) описывает источники н стоки аэрозоля; «4,- S,- --описывает сток аэрозоля вследствие поглощения его каплями.

** - Titiffa. *l) JtL (22)

где ) - коэффициент коагуляции (вымывания) частиц аэрозоля радиуса

fa каплей радиуса &

Для учета суточного ходи температуры решается уравнение теплопровод ности в почве ^77/ у ¿71/

7Г " iJ >*V ' (23)

Уравнение (23) решается с учетом неоднородной температуропроводности в почве (снеге) путем 'сшивки' решений на границе раздели снег-почиа.что позволяет более корректно учесть потоки тепла и водяного пара и приземном слое воздуха.

¿ля сшивки уравнений териогигродннамикн атмосферы и уравнения переноса тепла в почве применяется уравнение теплового баланся подстилающей поверхности

вт+вр ' (24)

Лри расчете процессов радиационного теплообмена в АПС при наличии об-лачиос1И(тумаиа)испольэуютс5. модели, развитые В.Н.Хворостьяновым П I.

Интегрирование системы уравнений модели проводится путем редукции мно гомерной задачи к решению более простых,- применяется метод расщепления по 'пространственным переменным и физическим процессим, впервые предложен-

ый акад.Г.И.МарчукоМ. На первом этапе расцепления производится расчет провесов переноса и турбулентного обмена по трем пространственным переиеннным. а последней этапе решения проводится согласование рассчитанных в результа-е адвективного переноса полей скорости ветра температуры и гра-

«ентов давления, производится переход (в рамках выполнения уравнения не-аэрывности) к трехмерному эллиптическому уравнению для воэмуиения давления /равнению Пуассона)

Л У'= З1' (25)

Уравнение (26) решается итерационным методом верхней блочной релакса-

ш.

система уравнений микрофизики (18),(19) такте решается методом распе-чення по пространственным переменным и физическим процессам.Решаются ура-«ния трансформации моментов распределений капель (кристаллов) по разме-ш (массам) совместно с уравнениями для пересыщения и тепловлагообмена эи фазовых переходах.

При решении уравнения переноса примеси в турбулентной атмосфере (ура-»ение (22)) для обеспечения монотонности и консервативности разностных (ем применяются гибридные саморегулнруюаиеся вычислительные схемы повы-;нного порядка точности ,

в разработанной численной модели моделируется процессы мезометеороло-!ческого масштаба с горизонтальной протяженностью от 15 до 400 лсм (ваг по )риэонтали варьируется от л*»*/ »0,75 км до 20 км).

■счет динамики ЛПС проводится иа учавенной, переменной по высоте сетке с мызой дискретностью по вертикали (128 уровней).

В третьей главе исследуется динамическая трансформация воздушных масс областях орографической неоднородности АПС для различных типов рельефа: :следовались( следуя т.р.0ке(1984)) особенности обтекания трех выделенных фактерных типов рельефа:' -моделируется обтекание одиночных препятствий :тойчиво стратифицированным потоком при малых числах Фруда(п.3.1.1): - ис-.едовалась динамика атмосферного потока при его прохождение через сужение 1лины (для аэропорта, расположенного в долине реки,ограниченной с боковых ■орон грядами холмов, с переменным сечением русла)(п.3.1.2); - в эксперн-нтах третьей серии нсследовалнсь особенности формирования склоновых ветров ш развитии горно-долнной циркуляции в условиях значительных горизонтальных 1адиентов орографической неоднородности- для аэропорта, располагаюяегося у лножия горного хребта(гл.5): в рамках указанных исследований проводилось делнрование влияния орографии на процессы формирования и меэоструктуру мана, облачности.Численные расчет« в эксперименте по моделированию дииа-ки обтекания модельных холмов (задавалась куполообразная форма препятст-

ВИЙ {*£) .где * (О, V, А, .

показывают, что в нижних сдоях атмосферы динамика течений определяется структурой местных сил давления. Аля термически неоднородной искривленной поверхности аэродинамическое сопротивление потоку со стороны препятствия определяется соотноиеннем динамического и гидростатического градиентов давления. В случае невысоких препятствий термически индуцированный градит ент давления много меньше динамического,- в этой случае превалируют эффекты аэродинамического сопротивления потоку. Расчеты показмваиТ, что к» наветренном склоне холма локализована зона дивергенции линии тока,-с подветренной стороны -зона отрицательных пульсаций (гидравлического скачка) давления -область аэродинамической тени препятствия. Перемещение частиц воздуха в вертикальной плоскости определяется суперпозицией >.вынужденных орографических движений, обусловленных подъемом потока по склону препятствия,^ где С. ^ -тангенсы углов наклона склонов вдоль координат*; н^-2, вертикальных движений ¿Г/обусловленных дивергенцией (конвергенцией) линий тока в горизонтальной плоскости вследствие бокового обтека- ^ ния потоком препятствий,- таким образом,в декартовой системе координат рассчитанные в модели закономерности обтекания устойчиво стратифицированным потокам колоколообраэиых препятствий согласуются с физическими экспериментами и моделированием.

При обтекании препятствий возникают возмущения, которые не описываются теорией квазнпотенцнального обтекания и носят характер внутренннх гра -витационних волн (ВГВ). Деформация поля скорости ветра при этом приводит к появлении вторичного максимума восходящих дпижеиий за препятствием (рис.1а). При перетекании через холм происходит турбулнзация потока, возрастает в 1,5-2 раза (рис.1в). Такие особенности структуры потока обуславливают образование тумана с наветренной стороны препятствия и приподнятой облачности за ним в областях восходящих движений (рис.1д ). Потоки длинноволнового излучения, поля конденсата представлены на рис.1г,е.

Во второй серии численных экспериментов проводился модельный расчет динамики потока в сужающемся русле долины н условий образования туманов в окрестностях аэропорта Мин.Воды. Фоновый поток, зажатый в узкой горловине между холмами, в расширяющейся части долины реки претерпевает существенную деформацию: дивергенция линий тока приводит к резкому (более чем в 2 раза) уменьшению горизонтальной составляющей скорости ветра (наблюдается выполнение закона Бернулли для течений с изменяющимися границами).При вторичном сужении русла реки в районе аэропорта скорость потока возрастает до первоначальной величины. При этом натекающий на территорию аэропорта поток изменяет свое направление в наветренной (по отношению к объекту) его части, что необходимо учитывать при размещении комплексов наземных генераторов для искусственного рассеяния туманов. Характерная особенность формирования пространственной,не-

-и-

Л Г)

0 3 6 9 й 15 X« 0

Рис.1. Разрезы полей вертикальных движений си/с (а), вертикального коэффициента турбулентности Кг см'/с 'б), температуры Г, град.с (в) и нисходящей длинноволновой радиации Вт/и*(г) над холмом (завтрихованная область) в плоскости хог при Х-23 км .

однороАНости полей тумана: максимальная водность локализована в области воз вывенностей, где конденсат генерируется орографическими возмущениями. Перено симый вдоль линий тока конденсат приводит к уплотнению тумана у подлетренног росточного сектора ВПП, где значения водности в 2- 2,5 раза превышают значе ния вдоль остальной части ВПП. Следует отметить, что эффекты переноса тумай с возвышенностей в район аэропорта отмечались при рассеянии переохлахденны туманов на XIV зимних Олимпийских Играх в Сараево, 1984 г. (Фукута I др., 19 Е 4). 5 разделе 1.2 с применением двумерной модели низких облаков и ту манов, разработанной Хворостьяковым III, детально исследованы механизмы образования слоистообразной облачности при адвективных внутримассовых синоптических процессах над различными типами подстилающей поверхности.

четвертая глава посвящена исследованию особенностей распространения при месей в горизонтально неоднородном пограничном слое атмосферы, а также исследованию распространения многокомпонентного аэрозольного аварийного выброса I атмосфере. С применением описанной в главе 2 численной модели проведены тр| серии численных экспериментов. з экспериментах первой серии исследовалоа влияние степени наклона склонов модельного рельефа на распространение аэрозолей от приземного н приподнятого точечных, а также линейного протяженного ш высоте источников. В третьей серии моделировались перенос в атмосфере и осаждение на плоскую подстилающую поверхность газо-аэроэольчых примесей от приподнятых линейного протяженного по вертикали и точечного источников в результате аварийных быбросов. для расчета такой ситуации в принципе непригод 1Ь модели типа Пасквилла со средним ветром, поскольку при линейном по вертикал! источнике ветер на разных высотах направлен в разные стороны, для того, чтобь корректно рассчитать перенос полидисперсного выброса как в ближней зоне, та» и на значительные расстояния, применяются модели локального и мезо-масштабов;

• При исследовании переноса примесей на расстояния до нескольких десятков километров (¿¿-»10 кы) применяется негидростатическая модель лохального масштаба! при моделировании переноса газо-аэрозольных компонент выброса на значительные расстояния применяется численная модель регионального масштаба, для описания линейного протяженного по вертикали источника р высотами нижнего^и^верхнеге уровней и соответственно Вводится -функция н правая часть (21) преобразуется к виду

$(*-«>.

подъем факела практически невесомой примеси с «1 мкм происходит до высот 600 м (рис.2в). Практическое отсутствие седиментации аэрозоля приводит к тому, что примесь распространяется в горизонтальном направлении выше слоя приземной инверсии температуры (га высотах 300-600 м) на значительные удаления от источника. Рост температуры до высоты 200 ы обуславливает слабую степень турбулнэации АПС (профиль, рис.2а) и изменения с высотой угла отклонения приземного ветра от фонового (рис.2б). Такие особенности ветрового переноса

• о -

I 111 сюо

/

о)

- - - - - - -=-

<60 200

Укн

УжЧт о

25 Й ТК |п 1тг ш

У) 80 (20 160 200

X««

Рис.2. Вертикальные разрезы полей концентрации примеси в плоскостях ог при х-ив км (а), хог пря у-юо км(б), распространявшиеся в результате вприйного выброса ( I- легкая фракция, К «I мки; 2 - тяжелая фракция, Я «40 мкм); ектора ветра- //, IГ, м/с, коэффициент турбулентности ^ (я), м*/с, угол отклоне-ня приземного ветра от геострофического , град, б).

факела легкого аэрозоля обуславливают его дальний вынос, оседание под воздействием турбулентной диффузии на подстилающую поверхность и формирование пятна загрязнений, вытянутого в направлении среднего ветра. В результате Ю-часового поступления аэрозоля в атмосферу на поверхности земли накапливается незначительное количество осадков, основная масса которых диффундирует от приподнятого факела, концентрация накопленного осадка убывает на порядок через каждые $0-70 км вниз по потоку (рис.2Г).Траектории переноса более тяжелой компоненты аэрозоля со средними модальными размерами £«=25 мкм и 40 мкм вследствие Солее интенсивного гравитационного оседания седиментирующей примеси направлены по нисходящим трассам от линии выброса до поверхности земли (рис.га). Правый поворот ветра с высотой и ЛПС (^-25-35) обеспечивает 'веерообразное' распространение оседающего аэрозоля (рнс.гг ).Накопленное количество осадкана поверхности распределяется в виде 'веерообразного' пятна н/, уменьшается в среднем на порядок через каждые 30-30 км вниз по потоку (рис.гг). Проведенные эксперименты показывают, что при значительной высоте источника примеси существенную роль на распределение загрязнения вблизи подстилающей поверхности оказывает поворот ветра с высотой, наблюдаемый в ЛПС, а также фракционирование частиц в факеле выброса по весовым характеристикам. Разработана методика восстановления среднего размера частиц примеси по данным о структуре ветра и измерениям наземной концентрации, полученные результаты применимы при планировании экспериментов по засеву, облаков хладореа-гентами на больших высотах н при оценке экологических последствий проекте» искусственного вызывания осадков из облачности.

Пятая глава содержит результаты численного моделирования фазовых переходов в системе водяной пар - капли - кристаллы,процессов переноса неконсервативной Примеси в атмосфере, искусственного рассеянья переохлажденных туманов с •учетом орографической неоднородности подстилающей поверхности, результаты расчетов мезоциркуляиионицх особенностей ряда аэропортов СССР, расположенных в условиях сложной орографии, а также рекомендации по оптимальному использовании технических средств в'процессе искусственных воздействий.

для описания гигротермодинамики трехфазной системы в модели- разработан метод параметризации процессов взаикодействия жидкокапельных и кристаллически гидрометеоров, В микрофизическом блоке модели совместно с решением уравнения д, пересыщения рассчитываются процессы трансформации моментов спектров часп с учетом выбранной аппроксимации формы распределений частиц по размерам (мас( т; ) трехпараметрическими гамма-распределениями,- скорость трансформации моментов сгектров выражается в виде:

—' - ? * л > Г«-<*-*)) + * Г -*) ^ г-л

V 'А • ПО - *-гцг,- А . (30)

/! - о, 1, з -моменты спектров гидрометеоров.

Для' тестирования раработанного алгоритма параметризации микрофизнческих про-

ессов проведены несколько серий численных экспериментов по исследованию ектоп гигротермодиианики трехфазной системы. Задача решалась в лагранжевой остановке/^. При анализе результатов численных расчетов обращает на себя внн-анне факт роста размеров (массы) кристаллов после полного испарения коллектив апель! так, по достижении в момент испарения капель(/ значений ? "ДП^/^ бсолютная влажность в системе пар-кристаллы продолжает быть больше насыщающей пЛ Т!р ) на* поверхностью льда и кристаллы продолжают расти вследствие субли-ации водяного пара до достижения в момент времени ¿«¿^ риХТ.Р) и прирост ассы кристаллов на сублимационной стадии А^ составляет от 25 до 60 % общего рироста массы кристалла (рис.3). Этот очевидный результат поправляет устарев-ие представления,тиражируемые в учебной литературе.даже предварительные оценки аланса массы пара показывают, что при харак:;рных значениях пересыщенияЛ-0.01 %

насыщающей удельной влажности при температуре t —10*С порядка -1 г/кг со

г -л

тавляет 0.1- 0.2 г/кг. Так, для типичных значений концентрации Ю си

рирост средних размеров кристаллов за счет сублимационных эффектов составит 0-50 мкм.Таким образом, вывод, сделанный Л.Я. Перельманом (1961) о том,что су-лнмацнонная стадия существенного значения для роста кристаллов не имеет, непра омерен.Это заключение подтверждают, в частности, проводимые комплексные иссле-овнния процессов естественного и искусственного осадкообразования, которые по азали, что оценки интегрального водозапаса облаков меньше общего количества садков,- при этом следует учитывать дополнительное уменьшения сумм выпадающих садков за счет их естественного испарения до достижения поверхности земли, роведенный Буйковым, Буйковым и Пнрнач (1983), Хворостьяновым и Юдовым(1986) 9/тщательный анализ процессов фазовых переходов при кристаллизации слоистооб-азных обликов также подтверждает сделанный вывод,- было сделано заключение о начительном влиянии пересыщения надо льдом в балансе влаги трехфазной системы

Проведение экспериментов с разработанными (Гл.2) моделями позволило деталь-о исследовать эффекты искусственного риссеяния туманов н облачности чал взлет о-посадочныыи полосами аэропортов, мнкрофизкческие процессы, происходящие в онах искусственного рассеяния облачности. В серии численных экспериментов роводился модельный расчет искусственной кристаллизации тумана, миделирова-ись распространение зон искусственной крнсталлнэации(ИК) и улучшенной вндн-остн(УВ) при различных метеорологических режимах ЛПС, то позиолилс опреде-ить геометрические размеры зон просвета.сравнить их с наблюдаемыми в кспериментах по рассеянию тумана,н после верификации моделей применить их для етодического обеспечения операций по рассеянию туманов в ряде иэроморюв НГ. В модели определяются следующие характеристики водной.и ледяной фаз: горн-онтальная дальность иидимости/^раднолокацнонная отражаемость гидрометсорои.им-енснвность осадков I,. при выбранной аппроксимации спектрои капель тумана и нс-уествешшх кристаллов гамма-распределениями частиц по размерам (миссии| 1.0-

Рис.3. Трансформация моментов спектров гндрометеоров при диффузионном росте кристаллов сферической формы (к^-1) в хилкокапельной среде;

- средние размеры частиц, и1 - масса. 1-1 - капли. 1-2 - лед), й,-- пересыщение над водой (1-1). льдом (±-2) (из/4*/,) .

гласно параметризации Охтейка и Хаффмана (1973) и позднейшим обобщениям

/ - 5Г P/fit' 'ШгГ -*)3";

I~(-f Гг?кУи■ (Г{)-/,-{*,• ¡J*>- /е. о •

Проводились эксперименты по моделирование рассеяния туманов над модельными препятствиями: круглым и продолговатым в плане холмом,плато - характерными типами возвышенностей, выбираемых для расположения аэропортов.Первая серия численных экспериментов проводилась для исследования влияния куполовидного препятствия на фронт зоны искусственного рассеяния и конфигурацию зоны улучшенной видимости. При обтекании указанных форм препятствий зона искусственных кристаллов с наветренной стороны холмов не получает возможности развития в вертикальном направлении вследствие конкуренции упорядоченных восходяиих движений, обусловленных орографией (и£г) и локальных нисходящих движений воздушной массы в зоне дивергенции воздушного патока(&Г), в зоне разделения патока, обтекающе го рельеф, в этой области зона ИК и связанная с ней зона УВ распространяются до высот 30-50 м, выше располагаются невоэмушенные слои тумана, "натекающего" на препятствие с ведущим потоком (рис.4а ). Кристалы в зоне ИК вырастают до средних размеров Л^~70 - юо мки; процесс формирования зоны УВ существенно нестационарен: в первые 0,5 ч после засева максимум МЛВ (¿~3г4км) наблюдается с наветренной стороны препятствия, в "лобовой" части холма, а через 1 час эво \юшш зон ИК н УВ локальные области УВ с ¿¿~6-10 км разводятся по боковым скло tau холмов (рис.46),-вследствие конкуренции процесссов искусственного рассея-*ия кристаллов н генерации конденсата в области орографического возмущения потока. При дальнейшем движении над препятствием воздушная масса и зона ИК попа-vaioTB область аэродинамической тени с подветренной стороны холма,-зону гидрав \нческого скачка л, характеризующуюся интенсивной турбулизиииен и вертикальным движениями, в этой зоне наблюдается максимально "прориботка" слоя туиииа по зысоте(рнс.4а,б). Также исследовалось влияние скорости ветра на процессы распространения зон ИК,-показано,что при уменьшении скорости ветра факел распространения зоны ПК существенно шире,чем при значительных скоростях ветра: вследст зие сильной дивергенции линий тока увеличивается угол растекания факелоЕ ИК в «правлениях, поперечных приземному ветру,- в этом случпе зона Уь обтекает пре 1ятствие по боковым склонам холма, максимальное увеличение MAB -до значений 1-1.5 км- по боковым склонам холма (рис. 4в). Таким образом, наличие орографи-(еских препятствий модифицирует структуру зон ИК и УВ, приводит к существенной ^однородности зон просвета в тумане.

Отмеченные закономерности распространения зон ИК и УВ исследуются приме-штельно к конкретным формам рельефов аэропортов Кишинев,Шереметьево, Лл-ia-Ата.Предложены обоснованные рекомендации по раэмевению комплексов наземки*

16 й

8 4

0 4 812 <6 Хли

Рис.4. Поля метеорологической дальности видимости Ь,ки (а) и водности тумана ^,г/кг (б) при искусственном рассеянии переохлажденного тумана (скорость геострофического ветра и - $ м/с , »2 ч).

иераторов в указанных аэропортах, расположенных на всхолмленной н в горной стностн.

Аля полного обеспечения операций по рассеянию тумана в аэропортах Лл--Лта, Шереметьево проводятся серии численных экспериментов по моделированию оцессов искусственной кристаллизации и особенностей образования зон улучшен-й видимости в широком диапазоне изменений метеопараметров, для различных правлений и скоростей приземного ветра, с учетом конкретных особенностей льефов аэропортов.

Во второй части гл.5 (п.5.5) в серии численных экспериментов решались эа-чи изучения перестройки радиационного режима ЛПС и подстилающей поверхности и рассеянии слоистообразной облачности , влияния локальных и мезомасштабных пловых возмущений на термодинамику ЛПС, условия восстановления облачности, именение двумерной адвективно-радиационной модели жидкокапельных облаков Хворостьянов, 1982/7/ ) в серии массовых экспериментов позволило пррмоделн-вать климатические эффекты, связанные с рассеянием облачности на больших пло дях для различных сезонов в широком диапазоне метеоус/овий, в разд. 5.5.2 не едованы основные закономерностей процесса восстановления облачности после ее кусственного рассеяния. В разд. 3.5.3 с применением трехмерной численнщй моли, описанной в главе 2, были проведены численные'эксперименты по детальному следованию влияния тепловых возмущений локального и мезометеорологического сштабов на термодинамику ЛПС в широком диапазоне метеопарамгтров. Так, были следованы особенности температурно-ветрового режима в зонах рассеяния облач-стн в зависимости от различных динамических характеристик (скорости натекаю го потока, степени турбулизации ЛПС) и масштаба зон просвета в облаках, т.е сштаба термических возмущений. *

В заключении обобщены основные выводы по каждому из разделов днссертаци-нной работы.

1. Построен комплекс трехмерных негидростатических численных моделей го-эонталыш-неоднородного ЛПС локального и мсзиметеорилогического масштабов с талькым описанием структуры приземного слоя атмосферы, который эффективно штывает влияние тепловых, орографических возмущений на термодинамику ЛПС и 1кроклимат региона.

2. В ходе серии численных экспериментов исследованы процессы образования юлюции низких облаков и туманов под влиянием орографической неоднородности устилающей поверхности различных типов ( разд; 3.1), а также при адвекции плой влажной воздушной массы над более холодной пйдстилаюмей поверхностью 1И наличии суточного хода температуры( разд. 3.2). Сстш.'ле результаты провесного исследования сводятся к следующему:

2.1. В орографически неоднородном ЛПС под влиянием рельефа при определен-ix динамических режимах происходит формирование двухслойной системы облач-1Сть-туман, ^оюрия разинвается под влиянием динамических :>ффектои обтекания

- 20 -

препятствий и радиационных эффектов.

2.2. При адвективной трансформации воздушной массы происходит конкурент» двух процессов - адвективного притока тепла и влаги с максимумом на некоторо! высоте и турбулентного стока тепла и влаги на подстилавшую поверхность. Образование облачности начинается в области, где скорости адвективного притоке влаги и турбулентного оттока тепла максимальны.

До начала образования облачности вертикальная турбулентность не мохет разрушить инверсий температуры к влегиости, потоки тепла и пара направлень вниз, а притоки отрицательны от поверхности до высот 400-600 м . Этот результат существенно отличается от распространенной схемы образования низкой облачности, согласно которой турбулентные потоки пара перед образованием облака направлены снизу и сверху в слой, где впервые начинается конденсация. После образования облачности происходит разрушение инверсий температуры и влажности, а потоки Н ; в нижней части ЛПС (до 300-500 м) меняют знаки. Однако это является не причиной, а следствием образования облака. Более подробные данные зондирования свидетельствуют о наличии инверсий Перед образованием облачности при адвекции тепла, что согласуется с данными расчетов,и не согласуется со схемой из Наставлений гидрометстанциям и постам, гл.10. Поэтому представляется целесообразным модификация схемы образования низкой облачности.

2.3. Процессы, обуславливающие уменьшение дефицита точки росы, происходит одновременно, хотя и с различной скоростью, на большом горизонтальном протяжении вдоль потока. Вследствие этого образования облачности н тумана также происходит за 1-2 ч сразу на большой территории.Причина этого - суммарное действие адвективного и радиационного охлаждения. Поэтому при прогнозе облачности в данном пункте вместо формулы для изменения дефицита точки росы целесообразно использовать формулу типа Т>~К) ~

- ГГ^ГТ'-ГТУ0)- <Г£ ^ , где ГГ" , Г Г/"- адвективные

изменения температуры т и точки росы 71 , радиационное изменение темпе

ратуры, трансформационное изменение точки росы.

Проведенное исследование условий образования и последующей эволюции низкой облачности и тумана под влиянием горизонтальной неоднородности подстилающей поверхности позволит усовершенствовать методики прогноза этих явлений.

3. Разработанный метод параметризации микрофизических процессов в туманах и облаках с учетом жидкой и ледяной фаз позволяет корректно рассчитывать эволюцию микрофизических параметров в поляк конденсата с существенной экономней вычислительных ресурсов (обьемов памяти) ЭВМ .

4. Уточнена теория диффузионного роста кристаллов в капельножидкой среде: показано, что(в отличие от существующих представлений (Шифрин, Перельман,1961; ор сН в / 5 а,б /), на стадии сублимационного роста кристалл получает возможность дополнительного приращения массы (от 25 до 60 %) за счет потребления пара из окружающего воздуха (вследствие существующей разницы пересыщений отпо-

нтельно волы и льда на стадии сублимационного роста ).

5. разработаны принципы применения численных моделей ¿ля усовершенствова-ия прогнозов метеоэлеиентов, прогнозирования опасных явлений погоды, туманов, иэкой облачности; использования численного моделирования как средства оптимиза• ни процесса рассеяния туманов для обеспечения безопасной посадки воздушных удов.

6. исследованы основные закономерности распространения зон ИК и УВ над аэлнчными формами рельефов для выбранных категорий форм ландшафта: одиночных репятствий, долин, основании горных хребтов, -как для модельных препятствий, ак и для рельефов конкретных аэропортов СНГ (Кишинев,Шереметьево, Алма-Ата).

7. Сопоставление результатов моделирования и данных натурных опытов позво-ило верифицировать разработанную модель и п^.шснить ее для разработки обосни-анных рекомендаций по размещению комплексов наземных генераторов для рассеяния ереохлахденних туманов в указанных аэропортах.

Применение численного моделирования позволяет сократить операционные рас-оди на обеспечение и проведение опытов по рассеянию туманов и добиться эначи-ельного повышения эффективности применяемого метода улучшения вэлетно-поси-очных условий (поддержания улучшенной видимости более длительные сроки, птимнэацня алгоритма рассеяния тумана).

8. При исследовании микроклиматических эффектов, связанных с проведением скусственного рассеяния слоистообраэной облачности детально изучены процессы емпературно-ветровой трансформации АПС в областях локальных и мезоиасштабных стровов тепла, как показывают результаты серии численных экспериментов,высо-а подъема значительных тепловых возмущений ( 4 V> 1-2К) при возрастании ско ости фонового Петра уменьшается, н, напротив, высота подъема небольших цозму-еннй температуры (Л7'~1К) при этом увеличивается (рис.5). Можно сделать вывод то бюджет кинетической энергии среднего движения расходуется следующим образом рн малых скоростях ветра возмещения температуры порядков 1-2К распространятся на большую высоту; при этом возмущение температуры малых величин ¿'/'¿2К) имеют значительно меньшую высоту подъема, чем при больших скоростях етра. Т.е. при небольших скоростях ветра "лучше" прогреваются приземные слои тмосферы. С ростом же скорости ветра возрастает высота подъема малых (до |'с > озмущеннй температуры,т.е. энергия среднего движения расходуется на грогпеи тмосферы до более значительных высот, но при этом "падает■ эффективность ло-вльного прогрева на малых высотах. Эти выводы могут уточнить результаты радио-ондовых измерений температуры городских островов тепла, вернее, их истолкование Аандсберг, 1981),когда с увеличением скорости ветра однозначно связывают синение высоты подъема локального перегрева: погрешности измерений малых откликени вмпературы при днетинционном зондировании приземных слоев атмосферы велики

в то время как амплитуды отклонений температуры городских островов тепла Еэиачнтелыш).

-гг-

Рнс.5. Высоты польема тепловых возмущений ( ¿Т- градации перегрева) над локальным островом тепла ( кривые соответствуют: 1- 0-4 м/с; г- 0-8 и/| ( Б-ЗОХЗО км'); 3- 0-4 М/С; 4- 0-8 М/С ( 8-100X100 КМ*) )

9. Полученные результаты показывают,что раэраоотаниая модель является эфф шным средством исследования многообразных динамических, микрофизических, ра-шционных связей в горизонтально неоднородной атмосферном пограничном слое.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работ

1. Бондаренко В.Г. Исследование влияния локальной орографии на процессы ис-'сственного рассеяния переохлажденных туманов с применением трехмерной негид->статической модели с параметризацией ыикрофизических процессов. - V всесоюз-1Я конф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы,Нальчик, 191. тезисы докладов.с.89.

2. Бондаренко в.Г..Хворостьянов В.И.Трехмерная численная модель облаков и 'манов п пограничном слое атмосферы с учето». орографии и параметризацией мик- , ¡физических процессов. -Труды цло,1989,вып. 172,с.33-42.

3. Бондаренко В.Г. Применение численного моделирования в задачах обеспечения :зопасности полетов и методического сопровождения операций по рассеянию тума-ш в аэропортах. -VI Всесоюзная научно-практическая конф. 'Безопасность поле-щ и человеческий фактор в авиации', Санкт-Петербург, 1991. Тезисы длкладов, ЖЦ.9.2, с. 29.

4. Бондаренко В.Г. Уточнение теории кристаллизации переохлажденной жидкости переоценка роли сублимационной стадии роста кристаллов, цло, 1992 (рукопись зонирована в ИЦ ВНИГМИ-ЫЦД 06.92, 12с.).

5. Бондаренко В.Г., Власюк И.П, ыукий Н.Г. Применение трехмерной численной (дели для исследования ыеэоциркуляцношшх особенностей, их влияния на. процес-I искусственного рассеяния туманов в аэропортах Шереметьево и Ллма-Лта. .- V хсоюзиая коиф. по активным воздействиям на гидрометеорологические процес-I,Нальчик, 1991. Тезисы докладов.с.90.

6. Бондаренко В.Г..Хворостьянов В.И. Моделирование зоны рассеяния большой .ощадн при наличии горизонтального обмена с окружением, -."р.цло,вып. 162,1986

7. Бондаренко В.Г..Хворостьянов В.И. О формировании облаков и тума.шв в го-!ЗОНтально-неоднородиом пограничном слоо атмосферы при адвекции тепла. -Труды .0,1987, ВЫП .163,С.6 9-81,

8. Бондаренхо В.Г.,Хворостьянов В.И, Об изменении метеорежнма пограничного оя атмосферы при диссипации облаков на больиой терргторчи, р.ЦЛО,ВЫП.163,1987.

9. Бондаренко В.Г..Хворостьянов в.И. Искусственное рассеянно и восстановлен е слоистых облаков на больной площади при горизонтальной обмене с окружением исленный эксперимент). -Тр.ЦЛО,1981, вып.162,с.82-93.

10. Бондаренко В.Г..Хворостьянов в.и. Трехмерная модель-распространения сс-ментируюней примеси применительно к исследованию зон искусственной кристал-зации в тумане с учетом рельефа конкретного аэропорта. -Сб.'Проблемные воп-сы активных воздействий на атмосферные процессы в Молдавии-.Кнмннсв.штишша,

1989,с.17-27

И. Бондаренко в.Г. .Хворостьянов В.И. Трехмерная численная модель перено седиментирующих примесей в орографическом неоднородном пограничном слое атмо феры. -труды НЭМ,1989,вып.48(138),С.47-56

12. Кондратьев К.Я., Бондаренко В.Г., Хворостьянов В.И. Трехмерная мезомас табная модель переноса антропогенного и облачного аэрозоля с учетом взаим действия радиационных,микрофиэичесКих процессов и орографии. -Оптика атмосф ры, 1989, т. 2, 2,4.1.,С.¡15-121, Ч. 2,С. 122-432

13. Кондратьев К.Я.,Хворостьянов В.И..Бондаренко В.Г. О влиянии микростру туры и водности облаков на их радиационный реким в различных широтах. -Докла лн СССР,1984,т.276,N 1,С.92-95

14. хворостьянов в.Н..Бондаренко В.Г.,Котова О.П. Комплекс трехмерных и дв мерных моделей облаков и туманов в орографически неоднородном пограничном сл атмосферы. -Тр.Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидромете рологические процессы,Киев,1987. -А..Гидрометеоиздат,1990,с.124-129.

15. Khvorostyanov V.I.,Bondarenxo V.O.,Kotova O.P. Л two-dimension time-dependent model of low clouds and fogs with account for dynamic microphysics, radiation and ice phase. -Proc. 9-th internat.Clo Phys.Conf..Tallinn,1984,V.II,ру.623-628

Список основных условных обозначений

U,j- горизонтальные компоненты скорости ветра ( i, j - 1,2) l>) , U} - вертикальная компонента скорости ветра ¿иГ)

Á- параметр Кориолиса, учитывающий влияние отклоняющей силы вращения зеил!

плотность воздуха р - давление О - сила тяжести Pls- параметр конвекции

- горизонтальные составляющие фонового ветра Jiir^ - оператор горизонтальной адвекции

$zt - тангенсы углов наклона склонов рельефа вдоль координат н К- коэффициент турбулентного обмена для турбулентности {- масштаб турбулентности f. - массовая доля влаги

удельные скорости конденсации и сублимации (испарения) Qtci - фазовые притоки (оттоки) тепла за счет фазовых переходов в атмосфере (<«1 -капли, i -2 -кристаллы) ^Л^-турбулентные потоки тепла и влаги N ¿ , M¿ - концентраций (масса) капель (кристаллов) oti- параметр формы гамма- распределения

fít}- гамма-функция

Ufr; , <^н< - скорости седиментации моментов распределений irerj лГ^л-скорости гравитационного оседания частиц с размерами (массами)

t, ("г )

, Jvtií , Zm- , It*- скорости трансформации моментов спектров частиц следствие диффузионного роста (испарения).нуклевцнонных процессов

[, (Ь) - скорость седиментации аэрозоля со средним эффективным радиусом & Tíj - температура слоев почвы (j-l), снега (J-2)

xyj - координаты в слоо почвы (снежного покрова) по оси, нормальной к поверх-юсти Г (х.у)

K¡j - коэффициенты температуропроводности п^чвы,снега % - поток тепла в почву

- коэффициент теплопроводности т ,

Вг - турбулентный поток тепла в приземном слое бт~<»/я *5»'73 4(tn) Bp - скрытый поток тепла A

- радиационный баланс

список литературы

1. Буйков М.В. Баланс влаги в трехфазных слоистообразиых облаках. -Тр Укр-:ГМИ,1970.ВЫП.89

2. вагер В.Г.,Надежниа В.д, Пограничный слой атмосферы в условиях горнэои-1ЛЫЮЙ неоднородности. -Л.,Гидронетеонздат,)979,136с.

3. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. -М..Наука,1984

4. марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме охраны окружиг/цен -еды. -Новосибирск,Наука, 1981,289 с.

5. Матвеев л.Т. Курс обшей метеорологии.♦изика атмосферы, -л., Гндрометео-дат,-а)I96J ,86 J е., б) 1984, 673 с.

6. Пененко В.В.,Ллоян Л.Е. Модели и методы в задачах охраны окружиющен среды воснбирск,Наука,1985,256 с.

7. Хворостьянов В.Н. двумерная нестационарная микрофнзнческвя модель низких лаков и адвектнвно-радиационных туманов. -Метеорология и гидрология, |9»2,N с.16-28

8. Хворостьянов В.Н. Моделирование к схемы зон просвета i.pH на земном рас-яннн переохлажденных туманов. "Метеорология и гидрология, 1986,N 1,с.21-30

9. Хворостьянов В.И. .Вдов A.M. 00 увеличении и перераспределении о^ад..ов н засеве фронтальной слоистообразной облачности (числеигдй эксперимент). -i¿орология м гидрология,!»•!,и 7

10. Численное моделирование облаков. /Ногам 1.В. .Маэнн H.I1. .Сергеев Б.Н. оростьянсв В.И./ -М..Гнлрометеонздат,1914,115с.

П. Orographic effects in planetary flows. -OA8P publ.ьег..l»»u,ho.Jj,450p.