Том 36, номер 06, статья № 8

Аннотация:

Предложены методы оценивания основных характеристик подъема газоаэрозольных примесей от высотных труб, основанные на спутниковых снимках дымовых шлейфов и их теней на земной поверхности. Они базируются на так называемом фундаментальном «законе 2/3», вытекающем из теории подобия и размерности и позволяющем описать связь между высотами подъема дымового шлейфа и его горизонтальным переносом относительно источника примеси. Проведена апробация предлагаемого подхода для трех крупных тепловых станций Сибири: Ново-Иркутской ТЭЦ, Барнаульской ТЭЦ-3, Омской ТЭЦ-5. В численном анализе использовались спутниковые снимки дымовых выбросов этих станций и данные аэрологического зондирования атмосферы. Выполнены оценки высот подъема и потоков плавучести шлейфов и проведено сравнение с результатами расчетов с использованием нормативных динамических и тепловых характеристик выбрасываемых дымовых смесей от высотных труб ТЭЦ.

Ключевые слова:

атмосфера, дымовой шлейф, высота подъема, поток плавучести, спутниковые снимки

Список литературы:

1. Кондратьев К.Я., Григорьев Ал.А., Покровский О.М., Шалина Е.В. Космическое дистанционное зондирование атмосферного аэрозоля. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 216 с.
2. Нагорский П.М., Пустовалов К.Н., Смирнов С.В. Дымовые шлейфы от природных пожаров и электрическое состояние приземного слоя атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 2. С. 155–161; Nagorskiy P.M., Pustovalov K.N., Smirnov S.V. Smoke plumes from wildfires and the electrical state of the surface air layer // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 4. P. 387–393.
3. Лобода Е.Л., Касымов Д.П., Агафонцев М.В., Рейно В.В., Гордеев Е.В., Тарканова В.А., Мартынов П.С., Орлов К.Е., Савин К.В., Дутов А.И., Лобода Ю.А. Влияние малых природных пожаров на характеристики атмосферы вблизи очага горения // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 10. С. 818–823. DOI: 10.15372/AOO20201011.
4. McNeal J.S., Freedland G., Mastin L.G., Cal R.B., Solovitz S.A. Investigating the accuracy of one-dimensional volcanic plume models using laboratory experiments and field data // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 2019. V. 124, N 11. P. 11290–11304. DOI: 10.1029/2018 JB017224.
5. Lamb O.D., De Angelis S., Lavallée Y. Using infrasound to constrain ash plume rise // J. Appl. Volcanology. 2015. V. 4, N 20. DOI: 10.1186/s13617-015-0038-6.
6. Gordon M., Makar P.A., Staebler R.M., Zhang J., Akingunola A., Gong W., Li S.M. A comparison of plume rise algorithms to stack plume measurements in the Athabasca oil sands // Atmos. Chem. Phys. 2018. V. 18. P. 14695–14714. DOI: 10.5194/acp-18-14695-2018.
7. Лупян Е.А., Барталев С.А., Балашов И.В., Егоров В.А., Ершов Д.В., Кобец Д.А., Сенько К.С., Стыценко Ф.В., Сычугов И.Г. Спутниковый мониторинг лесных пожаров в 21 веке на территории Российской Федерации (цифры и факты по данным детектирования активного горения) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 6. С. 158–175. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-6-158-175.
8. Балтер Б.М., Балтер Д.Б., Егоров В.В., Стальная М.В. Использование данных ИСЗ Landsat для определения концентрации загрязнителей в шлейфах от продувки газовых скважин на основании модели источника // Исслед. Земли из космоса. 2014. № 2. С. 55–66. DOI: 10.7868/S0205961414020031.
9. Sofiev M., Ermakova T., Vankevich R. Evaluation of the smoke-injection height from wild-land fires using remote-sensing data // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 1995–2006. DOI: 10.5194/acp-12-1995-2012.
10. Алексеева М.Н., Пустовалов К.Н., Головацкая Е.А., Ященко И.Г. Расчет аэрозольных выбросов от пожаров Томской области на основе дистанционных данных // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 9. С. 742–747; Alekseeva M.N., Pustovalov K.N., Golovatskaya E.A., Yaschenko I.G. Calculation of aerosol emissions from fires in the Tomsk region based on remote sensing data // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 1. P. 68–73.
11. Рапута В.Ф., Леженин А.А. Оценка высоты подъема дымового шлейфа по спутниковым снимкам // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 6. С. 471–475; Raputa V.F., Lezhenin A.A. Estimation of the altitude of smoke plumes from satellite images // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 5. P. 539–544.
12. Ванкевич P.E., Ермакова Т.С., Софиев М.А. Сравнение результатов вычисления высоты подъема струи дыма от лесных пожаров по полуэмпирическим формулам и одномерной модели BUOYANT // Ученые записки. 2011. № 19. С. 61–70.
13. Bhargava A. Effect of wind speed and stack height on plume rise using different equations // Int. J. Engin. Sci. Comput. 2016. V. 6, N 4. P. 3228–3234. DOI: 10.4010/2016.748.
14. Netterville D.D.J. Plume rise, entrainment and dispersion in turbulent winds // Atmos. Environ. Part A, General Topics. 1990. V. 24, N 5. P. 1061–1081. DOI: 10.1016/0960-1686(90)90074-W.
15. Тихонов Н.А., Захарова С.А., Давыдова М.А. Моделирование динамики образования шлейфа NO₂ от точечного источника // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 9. С. 722–727; Tikhonov N.A., Zakharova S.A., Davydova M.A. Simulation of the dynamics of an NO₂ plume from a point source // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 1. P. 45–49.
16. Briggs G.A. A plume rise model compared with observations // J. Air Pollut. Control Assoc. 1965. V. 15, N 9. P. 433–438. DOI: 10.1080/00022470.1965. 10468404.
17. Priestley C.H.B., Ball F.K. Continuous convection from an isolated source of heat // Q. J. R. Meteorol. Soc. 1955. V. 81. P. 144–157. DOI: 10.1002/qj. 49708134803.
18. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 448 с.
19. Федосов А.А., Чичирова Н.Д., Шарифуллин А.Ш. Моделирование начального подъема выбросов тепловых электрических станций. 5. Совместный расчет динамического и теплового подъема // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 5–6. С. 14–20.
20. Chanady G.T. Some observations on smoke plumes // Int. J. Air Water Poll. 1961. V. 4. P. 47–51.
21. Briggs G.A. Plume rise // Atomic Energy Commission Critical Review Series. 1969. N 2507581.
22. Sofiev M., Vankevich R., Ermakova T., Hakkarainen J. Global mapping of maximum emission heights and resulting vertical profiles of wildfire emissions // Atmos. Chem. Phys. 2013. V. 13. P. 7039–7052. DOI: 10.5194/acp-13-7039-2013.
23. Иванов Е.А., Клепикова Н.В., Троянова Н.И., Фреймундт Г.Н. Методы расчета подъема факела из вентиляционной трубы // Аппаратура и новости радиационных измерений (АНРИ). 2014. № 4. С. 18–32.
24. Ермакова Т.С., Ванкевич Р.Е., Колесников И.А. Численное моделирование распространения дымовых аэрозолей за пределы пограничного слоя атмосферы // Ученые записки. 2013. № 31. С. 37–48.
25. Грибков А.М., Зройчиков Н.А., Прохоров В.Б. Формирование траектории дымового факела при наличии самоокутывания оголовка дымовой трубы // Теплоэнергетика. 2017. № 10. C. 51–59. DOI: 10.1134/ S0040363617100034.
26. Tohidi A., Kaye N.B. Highly buoyant bent-over plumes in a boundary layer // Atmos. Environ. 2016. V. 131. P. 97–114. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.01.046.
27. Tory K. Models of Buoyant Plume Rise. Report No. 451. Melbourne: Bushfire and Natural Hazards CRC, 2018. 26 p.
28. Мирсалихов К.М., Грибков А.М., Чичирова Н.Д. Аналитический обзор методик выбора оптимальных параметров дымовых труб // Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, № 1. С. 131–145. DOI: 10.30724/1998-9903-2021-23-1-131-145.