ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКАХ……………………………

2.1 Краткая характеристика облаков………………………………………….

2.1.1 Понятие «облако»…………………………………………………………

2.1.2 Типы облаков……………………………………………………………

2.1.3 Процессы и параметры, характеризующие облако (размеры и число

облачных капель, рост облачных капель, точка росы, процесс укрупнения

облачных частиц)……………………………………………………………………

2.2 Конвективные облака………………………………………………………

2.2.1 Уровень свободной конвекции……………………………………………………

2.2.2 Конвективные вертикальные движения: термическая конвекция и

турбулентный обмен………………………………………………………………

2.2.3 Атмосферные ядра конденсации…………………………………

2.2.4 Образование дождевых капель в конвективных облаках…………..

2.2.5 Образование градин в конвективных облаках…………………………….

3. ОПАСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫЕ АЭРОЗОЛИ В

КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКАХ………………………………………………………..

3.1 Атмосферные явления, возникающие в конвективных облаках………..

3.1.1 Грозы и градобития…………………………………………………

3.2 Аэрозоли в конвективных облаках………………………….

3.2.1 Виды аэрозолей…………………………………….

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ КОНВЕКТИВНОГО

ОБЛАКА………………………………………………………………………………….

4.1 Описание численной модели …………………………………………..

4.1.1 Обоснование выбора модели………………………………………..

4.1.2 Общая характеристика модели………………………………….

4.1.3 Система уравнений гидротермодинамики и баланса масс…………

4.1.4 Микрофизические процессы в облаке

5. ОПИСАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ И АНАЛИЗ

ДАННЫХ РАДИОЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ………………………………..

5.1. Краткая характеристика параметров атмосферы………………………..

5.1.1 Описание индексов, характеризующих состояние атмосферы………

5.1.2 Обзор климатических условий Санкт-Петербурга……………

5.2 Анализ и отбор данных радиозондирования атмосферы ………..

5.2.1 Краткие данные о наблюдениях за погодой летом 2011 г………….

5.2.2 Изменения и сокращения количества дней с развитием конвективных

облаков…………………………………………………………………………….

5.2.3 Прореживание данных радиозондирования атмосферы для дней

с развитием конвективных облаков…………………………………………….

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЬНОГО

ВЫБРОСА В ОБЛАКЕ И УСТАНОВЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ

АТМОСФЕРЫ НА ВЫМЫВАНИЕ АЭРОЗОЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ………………..

6.1 Численное моделирование аэрозольного выброса в облаке………..

6.1.1 Результаты расчетов с использованием численной модели

конвективного облака……………………………………………………..

6.1.2 Зависимости суммы осадков от параметров атмосферы………………….

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………….

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………….

1. Введение

Во многих отраслях науки во второй половине XX века в связи с быстрым развитием вычислительной техники в России начали интенсивно развиваться численные методы исследований физических процессов, происходящих в различных системах. Это было тем более своевременно, что экспериментальные исследования в силу экономических причин оказались очень дороги и могли проводиться в весьма ограниченном объеме.

Именно этот процесс наблюдался и в области физики облаков. Удаленность объекта от подстилающей поверхности, сложность и многообразие процессов облако и осадкообразования диктовали необходимость развития такого подхода. В результате уже к концу 20 века был создан целый ряд численных моделей облаков разного уровня сложности и детальности описания зарождения и эволюции атмосферных облаков и осадков. Разработанные модели стали использоваться как в исследовательских целях для решения фундаментальных проблем физики облаков при естественном развитии и при активных воздействиях, так и для решения таких прикладных задач как оценка эффективности активных воздействий с поставленной целью (подавление града, регулирование осадков из облаков и др.).

Вопросами исследования конвективных облаков занимаются не одно десятилетие. Конвективное облако является объектом этого воздействия с целью искусственного регулирования осадков.

Необходимость разработки проектов и дальнейших исследований в данном направлении подтверждается целым рядом актуальных факторов, связанных со многими аспектами деятельности человека и охраны окружающей среды.

Во-первых, развитие конвективных облаков сопровождается целым рядом опасных явлений: градобитий, гроз, молний, смерчей, осадков в виде огромного количества снега в крупных промышленных центрах. Поэтому исследования в данном направлении весьма важно для уменьшения потерь от подобных явлений.

Важным аспектом в данном направлении является вопрос охраны окружающей среды от вредных веществ. Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы – самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. При экстремальных ситуациях, сопровождающихся выбросом большого количества аэрозоля в атмосферу, особенно в случаях, когда аэрозольные примеси содержат радиоактивные либо токсичные вещества, необходимо принятие мер по предотвращению их распространения. Наиболее эффективным способом достижения указанной цели является искусственное вымывание загрязняющих веществ на подстилающую поверхность вблизи эпицентра аварии. Кроме того, большинство работ по активному воздействию на осадкообразование проводятся с помощью реагентов, опасных для атмосферного воздуха[1].

Цель работы состоит в исследовании влияния интегральных характеристик атмосферы на вымывание аэрозольных примесей из конвективных облаков.

В данной работе были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать современные теоретические основы о конвективных облаках, осадкообразовании, численной модели облака, параметрах атмосферы.

2. Провести анализ полученных данных радиозондирования атмосферы и подготовить их к проведению расчетов с помощью численной модели конвективного облака.

3. Провести расчеты прореженных данных радиозондирования атмосферы и получить характеристики, описывающие вымывание аэрозоля из конвективного облака.

4. Установить зависимость полученных характеристик вымывания аэрозольных осадков из облака и параметров атмосферы.

5. Проанализировать результаты и сделать соответствующие выводы.