8.2 Узагальнені характеристики забруднення повітря

Узагальнені характеристики вмісту домішок в цілому для міста, які складені за інформацією багатьох спостережень в різних пунктах за декілька строків, істотно менш залежні від випадкових коливань, ніж окремі дані про концентрацію. Вони відображують внесок переважаючих джерел до забруднення, а також фонової концентрації у місті, що склалася внаслідок зміщення багатьох викидів. Узагальнені характеристики вмісту домішок значно менше залежать від режиму викидів. Використання осереднення для отримання інтегральних характеристик еквівалентне фільтрації випадкових процесів, що застосовується в статистичних моделях прогнозу.

Як правило, з цілого ряду відомих інтегральних показників використовують найпростіший – середнє для всього міста значення концентрації окремих домішок для даного дня або строку - q_j, що нормують на середньо-сезонну концентрацію :

, (8.1)

де j –пункт спостережень, N – число пунктів у місті.

В якості інтегрального показника забруднення використовується параметр забруднення Р:

, (8.2)

де n – число спостережень у місті за даний день; m – кількість випадків за цей день на всіх пунктах міста з концентрацією q >1,5 ; - середня концентрація за поточний сезон.

Параметр Р розглядається для окремих домішок та для їхніх груп, і використовується, якщо пунктів спостережень не менше ніж 3 і число спостережень за окремий день – не менше 20. Цей параметр дозволяє не враховувати характеристик викиду у місті та зв’язати рівень забруднення повітря лише з метеорологічними факторами. Величина Р є предиктантом, що на підставі статистичної обробки пов’язується з іншими предикторами: швидкістю вітру, показниками стійкості атмосфери та іншими.

Параметр Р змінюється з 0 до 1. За його значенням розрізняють три групи забруднення повітря:

- повільне забруднення при P < 0,20;

- відносно повільне забруднення при 0,20 ≤ P ≤ 0,35;

- високе забруднення при P > 0,35.

Підвищене забруднення у місті в цілому, звичайно, спостерігається протягом декількох діб підряд, тому параметр Р у даний день залежить від його значення за попередній – .

До зростання забруднення призводить:

- підсилення стійкості нижнього шару атмосфери при слабкому вітрі (за рахунок внеску низьких викидів);

- нестійка стратифікація атмосфери (у холодне півріччя при відсутності приземної інверсії) і посилення вітру до 3…6 мс^-1 (за рахунок внеску високих викидів);

- швидкість вітру менш ніж 5 мс^-1 та зростання температури повітря в холодне півріччя;

- формування туманів.

До зменшення забруднення та до очищення повітря призводять:

- опади;

- посилення вітру при стійкій стратифікації (вентиляційній ефект).

Врахування цих якісних правил дозволяє орієнтовно визначити імовірні групи забруднення повітря, що відповідають вказаним значенням Р.

Для аналізу умов забруднення атмосфери застосовують синоптичні методи, що враховують комплекс метеорологічних умов та синоптичних ситуацій, які визначають розповсюдження та накопичення домішок.

Забруднення повітря підсилюється у стаціонарних антициклонах, у довго існуючих малоградієнтних баричних полях, на вісі малорухомого гребеню, в теплих секторах циклонів, якщо баричні градієнти при цьому незначні. У баричних об’єктах, що швидко пересуваються, значного зростання концентрації домішок не відбувається. Очищенню атмосфери сприяє активізація циклонічної діяльності.

У результаті синоптичного аналізу отримані наступні правила:

1. Якщо процес стаціонування антициклону або гребеню починається при Р > 0,15, то слід прогнозувати значне забруднення повітря з Р > 0,35 (справджуваність складає 70…80%).

2. Якщо протягом існування стаціонарного антициклону або гребеня при вихідному значенні > 0,20, то для першої половини наступної доби прогнозується також значне забруднення Р > 0,35 (справджуваність 90%).

Врахування інерційного чинника (вихідного значення ) істотно підвищує якість прогнозу.

Найголовнішого значення набуває облік синоптичних процесів при аналізі та прогнозі тривалих періодів (3 доби і більше) з високим рівнем забруднення повітря.