Математическое моделирование атмосферы
в горах и предгорьях . <...> Особенности атмосферы горных и предгорных районов . <...> Модели аэродинамики атмосферы над сложной
подстилающей поверхностью . <...> Модели распространения загрязняющих веществ
в атмосфере горных и предгорных районов . <...> ГЛАВА 1
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
АТМОСФЕРЫ В ГОРАХ И ПРЕДГОРЬЯХ
1.1 Особенности атмосферы горных и
предгорных районов
Под влиянием гор происходит существенное изменение поля скорости ветра и интенсивности турбулентности в потоках воздуха, наблюдаемых в атмосфере. <...> Основные особенности и аэродинамики атмосферы в горах и
предгорьях описаны в работах [7, 85, 114]. <...> На наветренной стороне препятствия поток, переваливающий через него,
ускоряется, линии тока приближаются к поверхности земли. <...> Чаще всего
такие ветры дуют вниз по подветренным склонам горного хребта. <...> К
таким нисходящим ветрам относятся также ф¨ен, при котором температура с подветренной стороны горного хребта растет, а относительная влажность понижается, и бора, вызывающая соответствующее
понижение температуры. <...> На подветренной стороне холма или горы в случае крутых склонов может наблюдаться отрыв потока. <...> Скорость возвратного течения в области отрыва невелика, а турбулентность там более
интенсивна. <...> У подножья крутого наветренного склона также может
наблюдаться вихрь. <...> Там, где воздушный поток приблизительно
перпендикулярен к большой долине, вихрь с горизонтальной осью
вращения может занять всю долину или часть ее у подветренного
борта. <...> При более сильных ветрах воздух на подветренной стороне
хребта образует стоячий вихрь. <...> Наиболее регулярно эти су-
Математическое моделирование атмосферы в горах
7
точные смены направления ветра проявляются в узких горных ущельях. <...> Поток близ оси ущелья часто сильнее, чем ветры склонов,
несмотря на более слабый уклон топографии. <...> Над гребнями хребтов при горно-долинной циркуляции устанавливаются противотоки. <...> Колебания скорости <...>
Математические_модели_атмосферы_над_сложной_подстилающей__поверхностью.pdf
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ВЛАДИКАВКАЗСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР
ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАТИКИ
Е. С. Каменецкий
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АТМОСФЕРЫ
НАД СЛОЖНОЙ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ
ПОВЕРХНОСТЬЮ
Владикавказ
2007
Стр.1
УДК 504.3
ББК 26.233
К-18
Научный редактор:
доктор физико-математических наук МУЗАЕВ И. Д.
Рецензенты:
доктор технических наук СОЗАНОВ В. Г.,
кандидат физико-математических наук РАДИОНОВ А. А.
Каменецкий Е. С.
Математические модели атмосферы над сложной подстилающей
поверхностью / Институт прикладной математики и информатики.—
Владикавказ: Владикавказский научный центр РАН и РСО-А,
2007.—168 с.—ISBN 978-5-93000-044-3
Монография посвящена обзору математических моделей, используемых для
расчета атмосферных процессов и распространения загрязняющих веществ в горах,
предгорьях и городской застройке. Описаны применяемые при этом модели
турбулентности и граничные условия. Приведены некоторые результаты расчетов,
которые сравниваются с наблюдениями.
Монография рассчитана на специалистов, работающих над вопросами динамической
метеорологии, прикладной математики и охраны окружающей среды,
аспирантов и студентов вузов.
ISBN 978-5-93000-044-3
Институт прикладной математики
и информатики ВНЦ РАН, 2007
Каменецкий Е. С., 2007
c
c
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Глава 1. Математическое моделирование атмосферы
в горах и предгорьях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1. Особенности атмосферы горных и предгорных районов . . . . . . 5
1.2. Измерения в атмосфере г. Владикавказа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3. Модели аэродинамики атмосферы над сложной
подстилающей поверхностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4. Начальные и граничные условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
1.5. Моделирование турбулентности в атмосфере гор
и предгорий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
1.6. Моделирование микрофизических процессов в атмосфере . . . 85
1.7. Модели распространения загрязняющих веществ
в атмосфере горных и предгорных районов . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Глава 2. Моделирование процессов в уличных
каньонах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
2.1. Особенности аэродинамики городской застройки и
распространения в ней загрязняющих веществ . . . . . . . . . . . . . 110
2.2. Модели течения воздуха в уличных каньонах и застройке . . 119
2.3. Модели распространения загрязняющих веществ
в уличных каньонах и застройке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Стр.3