ИСТИНА

Краткосрочный прогноз пространственно-временного распределения концентрации вещества в атмосфере может быть выполнен при помощи химико-транспортной модели, в которой учитываются источники, стоки и физическая и химическая трансформация атмосферной примеси. Авторы этой работы для выполнения поставленной задачи использовали модель COSMO-Ru7-ART. Это химико-транспортная модель, состоящая из мезомасштабной негидростатической метеорологической модели COSMO, которая является поставщиком информации о метеорологических параметрах, и химического модуля ART. Отличительной особенностью COSMO-Ru7-ART является совместный расчет метеорологических величин и химических преобразований на каждом шаге по времени, то есть используется «он-лайн» подход. Необходимой информацией для работы модели являются эмиссии загрязняющих веществ. Оценка эмиссий обычно базируется на косвенных данных, основанных на информации о плотности населения, развитии промышленности, наличии автодорог и других источников загрязнений. На этом принципе построены такие известные базы данных, как EMEP, EDGAR, TNO и EPER. Подобные эмиссии носят «климатологический» характер, то есть считается, что в каждый конкретный день и час эмиссии повторяют особенности, наблюдавшиеся в прошлые годы. Такие данные можно использовать для изучения закономерностей загрязнения атмосферы в малозаселенной местности, но для краткосрочного прогноза концентрации веществ в мегаполисах, которые сами по себе являются крупнейшими источниками выбросов, средние многолетние данные инвентаризации выбросов требуют уточнения. Авторы данной работы предлагают метод расчета эмиссий загрязняющих веществ в реальном времени и доказывают его применимость на угарном газе. Этот метод основан на использовании данных измерения концентраций загрязняющих веществ на станциях мониторинга. Основой предлагаемого алгоритма расчета стал известный подход, при котором мощность источника определяется по измеренным значениям на предыдущих шагах по времени. Притоки и расходы вещества, которое имеет концентрацию С (мг/м3) можно описать уравнением баланса массы: (1) где и k - коэффициенты турбулентности по горизонтали и вертикали; E характеризует появление и потери вещества в результате химических реакций. В задаче о загрязнении атмосферы эмиссия вещества осуществляется с поверхности и потоки на верхней границе ячейки малы. Если скорость изменения концентрации из-за химических превращений гораздо меньше скорости изменения концентрации за счет метеорологических процессов, то последним слагаемым – Е - можно пренебречь. Будем рассматривать именно данный случай, анализируя угарный газ (среднее время жизни которого в атмосфере составляет 1-3 мес.) – маркер антропогенного загрязнения городской атмосферы. Таким образом, для угарного газа, эмиссия (F) может быть рассчитана по следующей формуле: (2) Изменение концентрации СО во времени аппроксимировалось разностью концентраций в последовательные моменты времени. Практическая реализация данного подхода осуществлена путем использования результатов численных расчетов по мезомасштабной модели COSMO-Ru7-ART, получаемых на 40 вертикальных уровнях четыре раза в сутки в Гидрометцентре Российской Федерации, и данных о концентрации СО на 21 станции на территории Москвы и Московской области, предоставляемых по измерениям на автоматизированной сети контроля загрязнения атмосферы Мосэкомониторинг. Авторами были проведены численные эксперименты с помощью модели COSMO-Ru7-ART с использованием эмиссий, рассчитанных на основании измеренных концентраций. Проведена верификация полученных данных путем их сравнения с данными измерений. Было выявлено, что прогноз концентрации СО с использованием эмиссий, рассчитанных предложенным методом, в большинстве случаев, показал лучшую пространственную и временную согласованность с данными наблюдений, чем прогноз с использованием данных средних многолетних инвентаризаций выбросов. Полученные результаты позволяют заключить, что прогноз пространственно-временного распределения угарного газа на одни сутки на территории Москвы можно ставить как выполнимую задачу, которая может быть решена с помощью химико-транспортной модели COSMO-Ru7-ART и разработанного авторами метода оперативного расчета эмиссий угарного газа.