Коефіцієнт метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери у межах м. Тернополя за 2010-2020 рр.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка

Коефіцієнт метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери у межах м. Тернополя за 2010-2020 рр.

І. Барна

Л. Грабар

У дослідженні проаналізовано критерії та підходи до визначення стійкості природних систем. Особливу увагу приділено питанню визначення стійкості атмосферного повітря як одного з компонентів довкілля. За результатами власних розрахунків встановлено динаміку коефіцієнта метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери на прикладі м. Тернополя за період 2010-2020 років. Запропоновано власні розрахунки щодо визначення коефіцієнта метеорологічного потенціалу атмосфери.

Відповідно до розроблених прогнозів щодо зміни клімату на регіональному рівні оцінено зміну потенціалу стійкості атмосфери.

Ключові слова: стійкість, стійкість системи, атмосфера, метеорологічний потенціал стійкості атмосфери.

метеорологічний природний повітря

Abstract

Barna I.M., Grabar L.R. COEFFICIENT OF METEOROLOGICAL POTENTIAL OF ATMOSPHERE SUSTAINABILITY WITHIN THE TERRITORY OF 2010-2020.

This research analyzes the criteria and approaches to the determination of the stability of natural systems. Particular attention is paid to the issue of determining the stability of atmospheric air as one of the components of the environment. According to the results of our calculations, the dynamics of the coefficient of the meteorological potential of atmospheric stability is established by the example of Ternopil city during the period of 2010-2020. Our calculations to determine the coefficient of meteorological potential of the atmosphere are offered.

The change in the potential of atmospheric stability is estimated in accordance with the developed predictions for climate change at the regional level.

Keywords: stability, system stability, atmosphere, meteorological potential of atmospheric stability.

Потрапляння в атмосферу властивих чи невластивих її хімічному складу речовин внаслідок емісій забруднюючих речовин розбалансовує природний склад атмосфери [10], функціональні співвідношення її природних компонентів. Послаблення таких змін в газовому складі атмосфери відбувається за рахунок горизонтального переміщення повітряних мас - вітру [9,10]. З іншого боку, саморегуляція та самоочищення атмосфери реалізується завдяки випаданню опадів, коли домішки виводяться за межі системи [5,11].

Урахування згаданих чинників стійкості атмосфери обумовило спроби вчених кількісно оцінити стійкість атмосфери [2,3,4,11]. Найбільш вдалим виявилось рішення В. А. Барановського, який врахував геофізичні умови території у запропонованому показнику метеорологічного потенціалу атмосфери (МПА), що визначається за формулою:

Кмпа = Рш+Рт/Ро+Рв,

де Рш - повторюваність днів із швидкістю вітру 0-1 м/с; Рт повторюваність днів із туманами; Ро повторюваність днів із опадами 5 мм і більше; Рв повторюваність днів із швидкістю вітру 6 м/с і більше [2].

Якщо обчислений Кмпа > 1, то переважання безвітряної погоди і туманів сприяють накопиченню шкідливих речовин. Результат обрахунків Кмпа менший 1 отримуємо при переважанні днів з опадами і вітром швидкістю 6 м/с і більше, що уможливлює самоочищення атмосфери.

Показник коефіцієнту метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери Кмпа у 2010 р. вказує на переважання процесів самоочищення, зокрема, за рахунок горизонтального перенесення домішок під час вітряної погоди. Здатність атмосфери до самоочищення за даними 2010 р. коливалась за місяцями з показниками 0,38-1,11, забезпечуючи середньорічний показник на рівні 0,62. З іншого боку, таке значення Кмпа обумовлене значною часткою днів з швидкістю вітру 0 -1 м/с. Найкраща ситуація щодо метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери у 2010 році спостерігалась у березні й квітні (Кмпа = 0,38), незначно гірша - у травні (Кмпа= 0,40) з показниками меншими за середньорічний (рис.1). Близьким до середнього значення за рік Кмпа спостерігався в липні та жовтні. Найкритичніша ситуація у 2010 р. спостерігалась у листопаді, головним чином внаслідок безвітряної та туманної погоди з незначними опадами.

Рис.1. Коефіцієнт метеорологічного потенціалу атмосфери у 2010р. [6,7].

Кмпа у 2013 р., подібно як і в 2010 р., вказує на переважання процесів самоочищення, зокрема за рахунок горизонтального перенесення домішок під час вітряної погоди на тлі значного скорочення днів з туманами. Здатність атмосфери до самоочищення за даними 2013 р. коливалась за місяцями з показниками 0,05-1,19, забезпечуючи середньорічний показник на рівні 0,31, що у 2 рази менше 2010 р. Така тенденція значень Кмпа за період 2010-2013 рр. вказує на зростання потенціалу стійкості атмосфери, обумовлене значною часткою днів з швидкістю вітру понад 6 м/с. Найкраща ситуація щодо потенціалу стійкості атмосфери у 2013 році спостерігалась у березні й травні (Кмпа = 0,09 і 0,05), з показниками меншими за середньорічний (рис.2).

Рис.2. Коефіцієнт метеорологічного потенціалу атмосфери у 2013 р. [6,7].

Проте у порівнянні з 2010 р., у 2013 р. Кмпа варіював із більш широким діапазон значень: 0,051,19 проти 0,38-1,11. Таким чином, 2013 р. виявився таким, коли Кмпа різко змінювався від здатності протистояти зовнішнім впливам до значної втрати такої здатності. Близьким до середнього значення за рік Кмпа спостерігався в липні та серпні. Найкритичніша ситуація щодо Кмпа у 2013 р. спостерігалась у жовтні, головним чином внаслідок безвітряної та туманної погоди з незначними опадами.

У 2016 р. показник Кмпа у порівнянні з 2013 р. значно зріс з 0,31 до 0,71. Де-факто він наблизився до показника 2010 р., що вказує на переважання процесів самоочищення, зокрема за рахунок горизонтального перенесення домішок під час вітряної погоди. Потенціал стійкості атмосфери у 2016 р. коливався за місяцями з показниками 0,23-1,28, забезпечуючи середньорічний показник на рівні 0,71. Таке значення Кмпа, з іншого боку, обумовлене значним зростанням повторюваності днів з туманами і часткою днів з швидкістю вітру 0-1 м/с. На противагу 2010, 2013 рр., у 2016 р. вперше нами зафіксоване перевищення 1,0 у 3 місяцях - січні, серпні і вересні. Два останні місяці завдячують Кмпа на рівні 1,23 та 1,28 високій частці туманів на фоні безвітряної посушливої погоди. Показники Кмпа, які у 2016 р. наблизились до 1,0 чи перевищили її, сигналізують про негативний вплив антропогенного навантаження і нездатність чи низьку здатність атмосфери позбутись домішок. Відтак, найкраща ситуація щодо Кмпа у 2016 році спостерігалась у грудні й квітні (рис.3).

У 2017 р. середній за рік показник Кмпа рівний 0,80, що більше, ніж у попередні роки з 2010 по 2016р. Оскільки це все ще менше одиниці, то це вказує на переважання процесів самоочищення, зокрема за рахунок горизонтального перенесення домішок під час вітряної погоди. Поряд з цим, ще одним фактором зменшення потенціалу стійкості атмосфери за період 2010 -2017 рр. стало зростання повторюваності туманів на території м. Тернополя майже в 2 рази в порівнянні з 2010 р. Здатність атмосфери протистояти антропогенному забрудненню за даними 2017 р. коливалась за місяцями з показниками 0,28-1,30, забезпечуючи середньорічний показник на рівні 0,80. З іншого боку, таке значення Кмпа обумовлене значною часткою днів з швидкістю вітру 0 -1 м/с у порівнянні з часткою днів з опадами 5 мм і більше. Найкритичніша ситуація щодо Кмпа у 2017 р. спостерігалась у січні та листопаді, головним чином внаслідок туманної погоди з незначними опадами. Найкраща ситуація щодо Кмпа у 2017 році спостерігалась у березні й квітні (рис.4).

Рис. 3. Коефіцієнт метеорологічного потенціалу атмосфери у 2016 р. [6,7].

Рис. 4. Коефіцієнт метеорологічного потенціалу атмосфери у 2017р. [14,15].

У 2020 р. середній за рік показник Кмпа дорівнює 0,85 і незначною мірою є більшим, ніж у 2017 р., що вказує на переважання процесів самоочищення, зокрема за рахунок горизонтального перенесення домішок під час вітряної погоди. Проте таке зростання Кмпа засвідчує факт значної втрати атмосферою здатності до самоочищення. Найкритичніша ситуація щодо Кмпа у 2020 р. спостерігалась у жовтні та листопаді, зумовлена безвітряною та туманною погодою. У порівнянні з 2017 р., у 2020 р. Кмпа варіював із незначним діапазоном значень: 0,28-1,30 проти 0,25-1,75. Найкраща ситуація щодо Кмпа у 2020 році спостерігалась у лютому та квітні (рис.5).

Рис.5. Коефіцієнт метеорологічного потенціалу стійкості атмосфери у 2020 р. [6,7]. Загальна тенденція зміни Кмпа впродовж 2010-2020 років є невтішною, оскільки поступово наближається до одиниці, що свідчить про загрозу значного ослаблення потенційних можливостей атмосфери перевести забруднюючі речовини у менш концентрований стан чи взагалі вивести за межі (рис.6):

Рис. 6. Динаміка Кмпа за період 2010-2020 рр. [6,7].

Згідно вище зазначеного, здатність атмосфери підтримувати хімічний склад в нормі значно зменшилась, що у розрізі показника Кмпа за період 2010-2020 рр. виявилось у зростанні з 0,62 до 0,85, головним чином за рахунок: зменшення показника повторюваності днів з опадами 5 мм і більше з 74 днів до 23 або на 68%; зменшення показника повторюваності днів з швидкістю вітру 6 м/с з 207 до 137 або на 33%; зменшення показника повторюваності днів з швидкістю вітру 0 -1 м/с з 126 днів до 44 або на 65%; збільшення показника повторюваності днів з туманами з 48 днів до 93 днів або на 69%.

Серед місяців найбільш сприятливою метеорологічною ситуацією за період 2010-2020 рр. виділялись лютий, березень, квітень, травень, причому найчастіше - березень.

Зважаючи на зазначене у розлогій роботі Краковської С., Гнатюк Н. та Шпиталь Т., потенціал стійкості атмосфери згідно прогнозів змін клімату залежатиме від річної кількості опадів, яка до кінця ХХІ ст. лише зростатиме, виказуючи чіткий сезонний характер з максимумом у липні (до 100 мм опадів) та мінімумом жовтні-листопаді [8]. Беручи до уваги прогнози про потенційно можливу відносну вологість повітря на рівні 78 % [8] здатність атмосфери самоочищатись буде значною за рахунок випадання опадів.

Згідно бачення В. Балабух з Українського гідрометеорологічного інституту, тенденції зміни клімату ймовірно визначатимуться наступними показниками: зростання повторюваності та інтенсивності конвективних явищ погоди, зливова складова опадів; повторюваність та інтенсивність сильних снігопадів (>7мм/12год); зменшення як середньої, так і максимальної швидкості вітру протягом усього року; зменшення числа днів з туманом; до середини ХХІ ст. у теплий період можливе посилення швидкості вітру, а в холодний період - його послаблення, особливо у січні, лютому та жовтні [1].

На основі прогнозів кліматичних змін, запропонованих В. Балабух, потенціал стійкості атмосфери визначатиметься:

на рівні показника днів з опадами 5 мм і більше Ро: ці зміни призведуть до зменшення здатності атмосфери систематично (рівномірно в часі) протистояти забрудненню через зростання зливових опадів - дощів та снігопадів;

на рівні показника повторюваності днів з туманом Рт через його зменшення підсилення процесів розсіювання домішок;

на рівні показників повторюваності днів з швидкістю вітру 0-1 м/с Рш та більше 6 м/с Рв - почастішання вітряних днів збільшить можливість розсіювання домішок в теплу пору року.

Враховуючи тенденції очікуваних змін метеорологічних показників на рівні регіонального клімату, метеорологічний потенціал стійкості атмосфери у межах м. Тернополя виказуватиме чіткий сезонний характер, досягаючи максимальних значень розсіювання домішок у теплу пору року, коли прогнозують посилення швидкості вітру та зростання кількості опадів.

Література

Балабух В. О. Регіональні прояви глобальної зміни клімату в Тернопільській області та можливі їх зміни до середини ХХІ ст. Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія : Географія. 2014. № 1. С. 43-54.

Барановський В. А. Картографування стійкості геосистем - новий напрям тематичного картографування. Проблеми безперервної геогр. освіти і картографії : зб. наук. праць. Київ : ЗАТ «Інститут передових технологій», 2005. Вип. 5. С. 10-15.

Гончаренко Н. Н. Оценка потенциала загрязнения атмосферы для крупных центров Украины. Метеорологія, кліматологія та гідрологія. 2004. Вип.48. С.159-164.

Гончаренко Н.Н., Степаненко С.Н. Анализ подходов к расчету потенциала загрязнения атмосферного воздуха для условий Украины : тези доповідей IV наукової конференції молодих вчених. Одесса : ТЕС. 2004. С.160 - 161.

Івус Г.П., Мартазінова В.Ф. Короткий огляд метеорологічних досліджень в кінці XX - початку XXI століття в Україні. Український гідрометеорологічний журнал. 2017. № 91. С.19-25.

Календар погоди за 2010 рік. URL: http:// www.gismeteo.ua

Календар погоди за 2010 рік: URL:https://rp5.ua/ archive

Краковська С., Гнатюк Н., Шпиталь Т. Можливі сценарії кліматичних умов у Тернопільській області впродовж ХХІ ст. Наукові записки Тернопільського національного педагогічного університету імені Володимира Гнатюка. Серія : Географія.. 2014. № 1. С. 55-67.

Маренко А. Н., Семенова А. П., Козленко Т. В. О характеристике условий рассеяния примесей по данным о турбулентном обмене на територии Украины. Тр. УкрНИГМИ. 1991. Вып. 241. С. 24-33.

Мітрясова О.П. Хімічні основи екології. Київ - Ірпінь : Перун, 1999. 192 с.

Степаненко С.Н., Овчинникова Н.Б., Волошин В.Г., Гончаренко Н.Н. Метеорологический фактор разбавления примеси как показатель потенциала загрязнения атмосферы. Український гідрометеорологічний журнал. 2007. Вип.2. С.5-15.

Размещено на Allbest.ru