Атмосфери
§3.1. Класифікація категорій стійкості атмосфери
При диференціації погодних умов найбільш широке застосування має схема класифікації Пасквілла [72].
Таблиця 3.1.1. Категорія стійкості атмосфери за Пасквіллем
| Швидкість вітру u на висоті 10 м, м/с | Вдень при інсоляції | Вночі | |||
| інтенсивної | помірної | слабкої | тонка хмарність, ≥4/8 хмарного покриву | ≤4/8 хмарного покриву | |
| u< 2 | A | A-B | B | * | * |
| 2≤ u< 3 | A-B | B | C | E | F |
| 3≤ u<5 | B | B-C | C | D | E |
| 5≤ u< 6 | C | C-D | D | D | D |
| 6≤ u | C | D | D | D | D |
Примітка: А – зовсім нестійка, В – помірно нестійка, С – злегка нестійка, D - нейтральна, E – злегка стійка, F – помірно стійка
За цією схемою класифікації погодних умов використовується шість категорій стійкості від А до F, розподілених у порядку зростання ступеню стійкості атмосфери. Пізніше для сильної стійкості було додатково введено категорію G. Однак, з-за відсутність достатніх даних по розсіюванню домішок при цих умовах, вона практично не використовується. На сьогодні застосовують наступні системи класифікації категорій стійкості атмосфери.
1. Спосіб Пасквілла-Гіфорда. Він заснований на вимірюванні швидкості вітру на висоті 10 м і якісній оцінці інсоляції у денний час доби і хмарності вночі. Визначення категорій стійкості проводять відповідно до таблиці 3.1.1. При визначенні дисперсій σy і σz для категорій А-В і т.д. потрібно використовувати середнє значення для А і В і т.д.
2. Врахування вертикального градієнтну температури. Тут передбачається визначення середнього вертикального градієнту температури в шарі землі 10-60 м над рівнем землі. Відношення між категоріями стійкості за Пасквіллем і середнім вертикальним градієнтом температури наведено в таблиці 3.1.2.
Таблиця 3.1.2. Співвідношення між категоріями стійкості по Пасквіллу і середнім вертикальним градієнтом температури у шарі повітря 10-60 м над рівнем землі
| Градієнт температури, К на 100м | <-1,9 | від -1,9 до -1,7 | від -1,7 до -1,5 | від -1,5 до -0,5 | від -0,5 до +1,5 | > +1,5 |
| Категорія за Пасквіллем | A | B | C | D | E | F |
| Примітка. Букви А-F відповідають категоріям погоди, які наведено в таблиці 3.1.1. |
Таблиця 3.1.3. Категорія стійкості за вертикальним градієнтом температури і швидкості вітру, яка встановлена по вимірюванням на висоті 20-120 м при ∆T/∆z, K на 100 м
| Швидкість вітру, м/с | ∆T/∆z≤1,5 | -1,4<∆T/∆z≤-1,2 | -1,1<∆T/∆z<-0,9 | -0,8<∆T/∆z<0,7 | -0,6<∆T/∆z<0 | 0,1<∆T/∆z<2,0 | ∆T/∆z>2,0 |
| u< 1 | A | A | B | C | D | F | F |
| 1≤ u<2 | A | B | B | C | D | F | F |
| 2≤ u< 3 | A | B | C | D | D | E | F |
| 3≤ u<5 | B | B | C | D | D | D | E |
| 5≤ u< 7 | C | C | D | D | D | D | E |
| 7≤ u | D | D | D | D | D | D | D |
При високих викидах більш точним є спосіб, який заснований на врахуванні вертикального градієнту температури і швидкості вітру. Відповідність середнього градієнту температури, який вимірюється на висоті 20 і 120 м, швидкості вітру на висоті 10 м і категорій стійкості по Пасквіллу наведено в таблиці 3.1.3. [44].
Поряд з висотним, використовується “приземний” спосіб (за вимірюваннями в приземному шарі атмосфери) [6]. Цей спосіб є менш надійним, і його можна використовувати тільки при наземних викидах (менш 20 м) для розрахунку концентрації на невеликих відстанях від джерела. В цьому випадку вимірюється різниця температур ∆T на рівнях 4 і 1 м і швидкість вітру u на рівні 2 м. При цьому визначається параметр:
В2 = 0,07 ∆T / u
Співвідношення категорій стійкості і параметру В2 наведені у таблиці 3.1.4.
Таблиця 3.1.4. Відповідність між категоріями стійкості по Пасквіллу і параметром В2 [5]
| В2, 0С/(м/c)2 | <-0,03 | від -0,03 до -0,005 | від -0,005 до -0,001 | від -0,01 до +0,001 | від 0,001 до +0,01 | від 0,01 до 0,05 | >0,05 |
| Категорія за Пасквіллем | A | B | C | D | E | F | G |
3. Врахування флуктуації вітру. Флуктуації напрямку вітру є показником, який безпосередньо відображує ступінь турбулентності атмосфери. Вони можуть бути визначені за допомогою флюгерів, встановлених на висоті викиду. Співвідношення між кутовою дисперсією флуктуації напрямку вітру в горизонтальній площині σθ і категорій стійкості за Пасквілем наведено у табл.3.1.5. При визначенні σθ часто використовують наступний спрощений метод: за час вимірювання 1 год. визначають максимальний розмах коливань флюгеру по азимутальному куту θ і ділять його на 6 [44].
Таблиця 3.1.5. Співвідношення між категоріями стійкості по Пасквіллу і горизонтальною кутовою дисперсією флуктуації напрямку вітру
| σθ, кут. град. | 2,5 | |||||
| Категорія за Пасквіллем | A | B | C | D | E | F |
4. Вимірювання балансу сонячної радіації, що надходить і відходить з поверхні землі. Тут передбачається безпосереднє вимірювання або радіаційного балансу, або потоку сонячної радіації. Співвідношення результатів актинометричних вимірювань хмарності і швидкості вітру на висоті 10м над рівнем землі категоріям стійкості наведено у табл. 3.1.6. [36].
Таблиця 3.1.6.Класифікація категорій стійкості по сонячній радіації і повному радіаційному балансі у нічний час [44]
| Швидкість вітру u на висоті | Категорія стійкості у денний час при сонячній радіації Rд, ланглей/год | Категорія стійкості вночі при радіаційному балансі Rн, ланглей/год | |||||
| 10 м, м/с | Rд≥50 | 50<Rд≤25 | 25<Rд≤12,5 | 12,5<Rд | Rн>-1,8 | -1,8≥Rн>-3,6 | -3,6≥ Rн |
| u< 2 | A | A-B | B | D | D | - | - |
| 2≤ u< 3 | A-B | B | C | D | D | E | F |
| 3≤ u<4 | B | B-C | C | D | D | D | E |
| 4≤ u< 6 | C | C-D | D | D | D | D | D |
| 6≤ u | C | D | D | D | D | D | D |
У таблиці наведено дані, які пов’язують сонячну радіацію і степінь хмарності з категоріями стійкості. Цей метод найкращим чином погоджується з наведеними нижче формулами Сміта-Хоскера (див. розділ 3.4.4.1.) для визначення дисперсій σy і σz .
Примітка. Вивчення зі сторони ґрунту доверху при розрахунку радіаційного балансу приймається від’ємним. Як правило, вночі величина Rн від’ємна, але може бути і додатною. Величини сонячної радіації Rд і радіаційного балансу Rн є середніми за період, який передує часу спостережень, що дорівнює 10 хвил. Денний період відповідає періоду від сходу сонця до заходу; нічний – від заходу до сходу. 1 ланглей = 1 кал/см2 = 4,187 . 10-4 Дж/м2
5. Врахування стандартних даних метеостанцій. Цей метод, зрозуміло, в найбільшому ступені є придатним до практичних розрахунків, бо не потребує організації будь-яких спеціальних вимірювань. Відповідно до цього методу вимірюють швидкість вітру на висоті 10 м. Вдень вимірюють величину сонячної радіації, вночі – загальну хмарність у балах. Потім за таблицею 3.1.6. визначають категорію стійкості.
Таблиця 3.1.6.Модифікована таблиця класифікації категорій стійкості по сонячній радіації і ступеню хмарності, ланглей/год
| Швидкість вітру u на висоті 10 м, м/с | У денний час доби при сонячній радіації Rд, | У денний і нічний періоди при нижній хмарності від 8/10 до10/10 | Вночі при верхній хмарності від 8/10 до 10/10, середній і нижній хмарності від 5/10 | Вночі при хмарності від 0/10 до 4/10 | ||
| Rд≥50 | 50>Rд≥25 | 25>Rд | до 7/10 | |||
| U< 2 | A | A-B | B | D | - | - |
| 2≤ u< 3 | A-B | B | C | D | E | F |
| 3≤ u<4 | B | B-C | C | D | D | E |
| 4≤ u< 6 | C | C-D | D | D | D | D |
| 6≤ u | C | D | D | D | D | D |
| Примітки: 1. Нейтральна категорія D приймається при більш низькій хмарності (від 8/10 до 10/10) у денні і нічні години незалежно від швидкості вітру. 2. Нейтральна категорія D приймається для періоду, який починається за 1 год. До нічного періоду і закінчується через 1 год. після нього незалежно від умов хмарності. |
Якщо на найближчій метеостанції вимірювань не проводять, то величину сонячної радіації розраховують за формулою:
A = a . A0
де а – фактор послаблення короткохвильової сонячної радіації хмарністю
a = 1 – 0,175N – 0,0341N2 – 0,00245N3
N – загальна хмарність за десятибальною системою; А0 – сонячна радіація при безхмарному небі, мВт/см2 (значення наведені у табл.3.1.7. для різної висоти сонця h0 і часу доби).
Таблиця 3.1.7.Залежність сумарної радіації при безхмарному небі А0 від висоти сонця на горизонтом, мВт/см2
| Висота сонця, кут. град. | Холодний період (є сніжний покрив) | Теплий період (сніжного покриву нема) | Висота сонця, кут. град. | Холодний період (є сніжний покрив) | Теплий період (сніжного покриву нема) |
| 2,02 7,38 15,7 25,5 35,1 44,8 54,6 | 1,01 5,56 12,9 21,2 29,6 38,1 46,8 | 64,7 74,4 - - - - | 55,0 63,2 71,1 79,0 83,0 87,0 |
Висоту сонця в залежності від часу доби, сезону і широти можна визначити по номограмам Набокова [48].
Дата добавления: 2015-04-01; просмотров: 1139;