Пространственно-временные особенности распределения метеорологических факторов самоочищения атмосферы от примесей на территории Иркутской области
Рассматриваются метеорологические условия загрязнения атмосферного воздуха на территории Иркутской области. По данным 75 метеорологических станций рассчитаны среднемесячные значения метеорологического потенциала самоочищения атмосферы (МПСА) за 2000–2016 гг. Выделены пространственно-временные особенности распределения МПСА. Наиболее неблагоприятные метеорологические условия для рассеивания примесей отмечаются в зимние месяцы на севере и северо-востоке области. Самые высокие значения МПСА отмечаются в конце весны и во вторую половину осени. Полученные данные представляют интерес для оценки метеорологических параметров загрязнения атмосферы в условиях меняющего климата Восточной Сибири.
Ключевые слова: загрязнение атмосферы, Иркутская область, штили, туманы, инверсии, метеорологический потенциал.
Vologzhina S.Zh., Golubeva L.V., Thea Michel
Discusses the meteorological conditions of air pollution in the territory of Irkutsk region. According to the 75 meteorological stations the calculated average monthly values of meteorological potential of atmosphere self-cleaning (MPSA) for 2000-2016. Space-time features of the distribution of MPSA are singled out. The most unfavorable meteorological conditions for dispersion of impurities are observed in the winter months in the north and northeast of the region. The highest values of MPSA are observed at the end of spring and in the second half of autumn. The data obtained are of interest for the evaluation of meteorological parameters of air pollution in a changing climate in Eastern Siberia.
Keywords: Atmospheric pollution, Irkutsk region, calm, fogs, inversions, meteorological potential.
По своему ресурсному и индустриальному потенциалу Иркутская область занимает важное место среди субъектов Российской Федерации. Уникальное сочетание топливно-энергетических, лесных и минерально-сырьевых ресурсов создает благоприятные предпосылки для развития электроэнергетики, цветной и черной металлургии, горнодобывающей, нефтехимической, лесной и целлюлозно-бумажной промышленности.
|
|
|
По климатическим условиям территория Иркутской области выделяется среди других регионов страны, лежащих в тех же широтах, но находящихся в Европейской России или на Дальнем Востоке. Здесь более продолжительная зима и более высокая годовая и суточная амплитуда средних, максимальных и минимальных температур. В условиях преобладающего влияния Азиатского антициклона зимой на территории Иркутской области часты приземные и приподнятые инверсии температур и большая повторяемость случаев слабого ветра. В распределении годовой суммы атмосферных осадков около 60% приходится на летние месяцы, приблизительно 12–15% на весну, около 20% на осень и лишь 10% осадков выпадает в зимние месяцы [8].
В последние годы существенный вклад в загрязнение городов и посёлков области вносят выбросы предприятий теплоэнергетики и автотранспорта. В тоже время существенно меняется климатический режим Восточной Сибири, который оказывает влияние на метеорологические параметры самоочищения атмосферы от примесей [2].
|
|
|
Среди предикторов загрязнения атмосферного воздуха можно выделить следующие. Прежде всего, это вертикальное распределение температуры воздуха, скорости и направления ветра, определяющие характер переноса и распространения примесей в приземном слое атмосферы, интенсивность солнечной радиации и относительная влажность воздуха, влияющие на фотохимические реакции и возникновение вторичных продуктов загрязнения воздуха, количество и продолжительность атмосферных осадков, приводящих к вымыванию примесей из атмосферы [5].
Наиболее опасно сочетание слабой скорости ветра и приземных инверсий температуры, что приводит застою воздуха. При длительных застоях выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух накапливаются в городах, создавая опасный для здоровья человека уровень загрязнения воздуха. Концентрации примесей могут существенно возрастать также в случае мощных и длительных инверсий при низких неорганизованных выбросах (выбросы от автотранспорта и др.) и при продолжительных туманах. Нередко с туманами связаны зимние смоги, при которых в течение длительного времени удерживаются высокие концентрации вредных примесей в приземном слое воздуха.
|
|
|
Главным циркуляционным фактором формирования повышенных уровней загрязнения на территории Иркутской области является Азиатский антициклон, в котором преобладает ясная, безветренная погода, часты туманы, которые образуются в процессе ночного выхолаживания и сохраняются в течение первой половины дня, а также образуются многослойные мощные и интенсивные инверсии. Зимой и ночью частота приземных инверсий, а, следовательно, и вероятность застоев воздуха возрастает до 90%, меньше всего инверсий наблюдается днем – в летние месяцы в дневные часы их повторяемость снижается до 20% [4].
Для оценки экологических условий территории широко используют метеорологический потенциал самоочищения атмосферы (МПСА). Из первых работ по оценке влияния климатических условий на загрязнение атмосферного воздуха необходимо отметить разработки В.В. Крючкова [3], который предлагал оценивать способность территорий к самоочищению по средней за год скорости ветра, повторяемости штилей и годовому количеству выпадающих осадков. Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), предложенный Э.Ю. Безуглой [1], основан на использовании климатической информации. Он показывает, во сколько раз средний уровень загрязнения воздуха в конкретном районе, обусловленный реальной повторяемостью метеорологических условий, будет выше, чем в условном при заданных выбросах. К недостаткам ПЗА следует отнести его низкую разрешающую способность по территории.
|
|
|
В работах Т.С. Селегей [6,7] был предложен достаточно простой способ расчета метеорологического потенциала атмосферы, учитывающий факторы, способствующие как загрязнению, так и рассеиванию примесей в атмосфере.
Метод разрабатывался в середине 1980-х годов, когда происходило бурное освоение Сибири путем создания территориально-производственных комплексов (ТПК) таких, как Иркутско-Черемховский, Братско-Усть-Илимский, КАТЭК, Западно-Сибирский нефтегазовый и др. Оптимальное распределение техногенных нагрузок на окружающую среду было необходимым условием при реализации этих планов. Это безразмерный комплексный показатель, который нами рассчитывался по формуле:
МПСА 
,
где Pш, PT, Pо, Pв – повторяемость (%) штилей, туманов, числа дней с осадками ≥1,0 мм и скорости ветра ≥6 м/с соответственно [4].
Если МПСА больше 1, то в рассматриваемый период времени повторяемость процессов, способствующих очищению атмосферы, преобладает над повторяемостью процессов, способствующих накапливанию в ней вредных примесей. В этом случае создаются благоприятные условия для рассеивания примесей в атмосфере. Если МПСА меньше 1 – наоборот, преобладает повторяемость процессов, способствующих накапливанию вредных примесей.
Интересно, что по данным исследований, выполненных для территории Западной Сибири, МПСА является преимущественно функцией ветровых характеристик местности (соотношения повторяемостей скоростей ветра 0–1 м/с и ≥ 6м/с). Влияние туманов на его величину минимально (не более 3–5%), а учет осадков не отражает территориальных особенностей их выпадения.
В работе рассчитаны средние месячные значения МПСА по данным 75 метеорологических станций за 2000–2016 гг., предоставленные Иркутским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (рис.1).
Рис.1. Средние годовые значения МПСА на территории
Иркутской области в 2000–2016 гг.
В средним за год значения МПСА изменялись от 0,3 на ст. Верхняя Гутара (Нижнеудинский район) до 11,3 на байкальской ст. Хужир. В целом, как наиболее благоприятные к очищению атмосферы от примесей выделяются южное побережье оз. Байкал (Солнечная, Узур, Хужир, Большое Голоустное, Байкальск, Култук, Баргузинский заповедник, Большой Ушканий остров), где такие условия создаются за счет более сильного ветра при повышенных контрастах температур между сушей и водоемом. Относительно высокий потенциал к самоочищению атмосферы в городах Иркутск и Братск в основном за счет большей повторяемости интенсивных осадков и меньшей повторяемости штилей. Наиболее низкий потенциал самоочищения атмосферы на севере и северо-востоке области (Тырка, Ика, Наканно, Непа, Орлинга и др.), а также в западном районе (Верхняя Гутара, Нижнеудинск).
В годовом распределении МПСА отчетливо выделяются переходные сезоны года, когда в условиях усиления циклонической деятельности чаще отмечаются сильные ветры и интенсивные осадки, и, как следствие, возрастает способность атмосферы к очищению от примесей (рис.2). Например, по данным ст. Иркутск наибольшие средние значения МПСА весной (5,1), что примерно в 7 раз больше средних значений для зимних месяцев (0,7), когда за счет увеличения повторяемости штилей и слабого ветра атмосфера имеет низкую способность к самоочищению.
Рис.2. Распределение средних месячных значений МПСА
на метеорологических станциях Иркутской области в 2000–2016 гг.
Таким образом, метеорологические условия территории Иркутской области в 2000–2016 гг. характеризуются примерно равным соотношением по количеству станций с низким и высоким уровнем самоочищения атмосферы от примесей. Наибольшая способность атмосферы к самоочищению отмечается вдоль побережья озера Байкал, а наименьшая на севере и северо-востоке области. В переходные сезоны года способность самоочищения атмосферы значительно выше, чем в зимнее и летнее время.
Список использованной литературы
1. Безуглая Э.М. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. – Л.: Гидрометеоздат, 1980. – 184 с.
2. Вологжина С.Ж. Оценка экологического состояния атмосферного воздуха Южного Прибайкалья / С.Ж. Вологжина, А.В. Ахтиманкина // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер. Науки о Земле. – 2013. – Т. 6, № 2. – С. 76–88.
3. Крючков В.В. Природа и человек. – М.: Наука, 1979. – 31 с.
4. Латышева И.В. Современные особенности гидрометеорологического режима южного побережья оз. Байкал / И.В. Латышева, В.Н. Синюкович, Е.В. Чумакова // Известия Иркутского госуниверситета. Сер. «Науки о Земле». – 2009. – Т. 2, № 2. – С. 117–133.
5. Лущенкова Е.О. Влияние метеорологических условий на качество атмосферы пос. Ямбург / Е.О. Лущенкова, А.П. Хаустов // Экологические системы и приборы. – 2009. – № 5. – С.22–27.
6. Отчет о научно-исследовательской работе: Разработать усовершенствованный комплексный метеорологический показатель рассеивающей способности / Т.С. Селегей и др. – Новосибирск: Министерство природных ресурсов и экологии РФ. – 2014. – 132 с.
7. Селегей Т.С. Потенциал рассеивающей способности атмосферы / Т.С. Селегей, И.П. Юрченко // География и природные ресурсы. – 1990. – № 2. – С.132–137.
8. Сорокина Л.П. Климатические аспекты формирования экологических проблем в Восточной Сибири / Л.П. Сорокина // География и природные ресурсы. – 1995. – № 3. – С. 25–30.
Информация об авторе
Вологжина Саяна Жамсарановна – доцент, кафедра гидрологии и природопользования географического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск; e-mail: svologzhina@gmail.com.
Голубева Людмила Валерьевна – аспирант, кафедра метеорологии и охраны атмосферы географического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск; e-mail: tatun0203@yandex.ru.
Теа Мишель – аспирант, кафедра метеорологии и охраны атмосферы географического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск; e-mail: thearusse@gmail.com.
Author
Vologzhina Sayana Zhamsaranovna – Associate Professor, Department of hydrology and natural resources, Geographical Faculty, Irkutsk State University, Irkutsk; e-mail: svologzhina@gmail.com.
Golubeva Ludmila Valeryevna – post-graduate student, Department of Meteorology and Protection of the Atmosphere, Faculty of Geography, Irkutsk State University, Irkutsk; e-mail: tatun0203@yandex.ru.
Thea Michel – post-graduate student, Department of Meteorology and Protection of the Atmosphere, Faculty of Geography, Irkutsk State University, Irkutsk; e-mail: thearusse@gmail.com.
УДК 551.515
Гаращук С.А., Латышева И.В.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 419; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!