Турбулентные потоки аэрозоля и тепла на опустыненной территории при всплесковой эмиссии пылевого аэрозоля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

По данным измерений флуктуаций компонент скорости ветра, температуры воздуха и концентрации частиц аэрозоля на опустыненной территории в Астраханской области в условиях всплесковой эмиссии пылевого аэрозоля определены вертикальные турбулентные пылевого аэрозоля и тепла. С использованием спектрального анализа охарактеризована временная изменчивость горизонтальной и вертикальной компонент скорости ветра, температуры воздуха и концентрации частиц пылевого аэрозоля. Показано, что всплесковая эмиссия пылевого аэрозоля определяется низкочастотными конвективно обусловленными вариациями горизонтальной компоненты скорости ветра при превышении пороговой скорости сальтации. Выявлены существенные различия пространственно-временной изменчивости вертикального переноса тепла и пылевого аэрозоля. Рассчитаны 30-минутные средние значения потоков тепла (90–158 Вт/м2) и пылевого аэрозоля (7.2–27.5 см−2см−1), а также скорости выноса тепла (14–21 см/с) и пылевого аэрозоля (10–16 см/с).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. И. Горчаков

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: gengor@ifaran.ru
Россия, Москва

О. Г. Чхетиани

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук

Email: gengor@ifaran.ru
Россия, Москва

А. В. Карпов

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук

Email: gengor@ifaran.ru
Россия, Москва

Р. А. Гущин

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук

Email: gengor@ifaran.ru
Россия, Москва

О. И. Даценко

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова Российской Академии наук

Email: gengor@ifaran.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Mahowald N., Albani S., Kok J. F., Engelstaeder S., Scanza R., Ward D. S., Flanner M. G. The size distribution of desert dust aerosols and its impact on the Earth system // Aeolian Research. 2014. V. 15. P. 53–71.
  2. Miller R., Tegen I., Perlwitz J. Surface radiative forcing by soil dust aerosol and the hydrologic cycle // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. DO4203.
  3. Krishnamurthy A., Moore J. K., Mahowald N., Luo C., Zender C. S. Impacts of atmospheric nutrient inputs on marine biogeochemistry // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. G01006.
  4. Brunekreef B., Holgate S. T. Air Pollution and Health // Lancet. 2002. V. 360. P. 1233–1242.
  5. Shao Y. Physics and Modeling of Wind Erosion. N. Y.: Springer, 2000. 393 р.
  6. Alfaro S. C., Gaudichet A., Gomes L., Maille M. Modeling the size distribution of a soil aerosol produced by sandblasting // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 11239–11249.
  7. Горчаков Г. И., Копейкин В. М. Карпов А. В., Гущин Р. А., Даценко О. И., Бунтов Д. В. Электризация ветропесчанного потока на опустыненных территориях // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 1. С. 88–93.
  8. Горчаков Г. И., Копейкин В. М., Карпов А. В., Гущин Р. А., Даценко О. И., Бунтов Д. В. Пылевая плазма ветропесчанного потока на опустыненных территориях // Изв. РАН. Физика атмосферы и океаны. 2022. T. 58. № 5. С. 543–553.
  9. Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1975. 448 с.
  10. Seinfeld J. H., Pandis S. N. Atmospheric chemistry and physics. NY: Wiley Intersci. Publ., 1998. 1326 p.
  11. Sow M., Alfaro S. C., Rajot J. Z. Comparison of the size resolved dust emission fluxes measured over a Sahelian source with the Dust Production Model (DPM) predictions // Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2011. V. 11. P. 11077–11107.
  12. Bagnold R. A. The physics of blown sand and desert dunes, London: Methuen. 265. 1941.
  13. Горчаков Г. И., Карпов А. В., Гущин Р. А. Турбулентные потоки пылевого аэрозоля на опустыненной территории. Доклады РАН. Науки о Земле. 2020. Т. 494. С. 53–57.
  14. Карпов А. В., Горчаков Г. И., Гущин Р. А., Даценко О. И. Вертикальные турбулентные потоки пылевого аэрозоля // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 5. С. 565–574.
  15. Горчаков Г. И., Шукуров К. А. Флуктуации концентрации субмикронного аэрозоля в конвективных условиях // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39. № 1. С. 85–97.
  16. Gorchakov G. I., Koprov V. M., Shukurov K. A. Vertical turbulent aerosol fluxes over desertized areas // Izv. Atm. and Oceanic Physics. 2002. V. 38. Suppl 1. P. S138–S147.
  17. Caughey S. J., Kaimal J. C. Vertical heat flux in the convective boundary layer. Q. J. R. // Meteorol. Soc. 1977. V. 103. P. 811–815.
  18. Горчаков Г. И., Чхетиани О. Г., Карпов А. В. и др. Квазипериодическая эмиссия пылевого аэрозоля на опустыненной территории // Метеорология и гидрология. 2023. № 8. С. 62–72.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Временная изменчивость 09.09.2021 в период с 10:00 до 15:00 по данным измерений на высоте 3 м горизонтальной компоненты скорости ветра (1), турбулентных пульсаций (2) вертикальной компоненты скорости ветра (сглажены на интервале 50 сек), пульсации температуры воздуха (5) – сглаженную на интервале 50 с и суммарной концентрации частиц пылевого аэрозоля (6). Обозначения: 3 – пороговая скорость сальтации, 4 – начало отсчета для вертикальной компоненты скорости ветра, 7 и 8 – интервалы кусочно-линейной аппроксимации тренда температуры воздуха, 9 – концентрация фонового аэрозоля, 10 – момент излома кусочно-линейной интерполяции температуры, I–X – 30-минутные интервалы.

Скачать (311KB)
3. Рис 2. Спектральная плотность мощности турбулентных пульсаций горизонтальной компоненты скорости ветра (а), вертикальной компоненты скорости ветра (б) флуктуации температуры воздуха (в) и флуктуации суммарной концентрации частиц пылевого аэрозоля (г). Обозначение: 1 – расчитанные спектры, кусочно-линейные аппроксимации в области “высоких” частот (2), “низких” частот (3) и в области “промежуточных частот” 1–5 мГц (5), вблизи 100 мГц (6) и в диапазоне от 100 до 10 мГц (7, 8 и 9).

Скачать (273KB)
4. Рис. 3. Временная изменчивость плотности вертикальных турбулентных потоков пылевого аэрозоля (1) и потоков тепла (2).

Скачать (221KB)
5. Рис. 4. Спектры турбулентных потоков пылевого аэрозоля (а) и тепла (б). Обозначения см. на рис. 2.

Скачать (198KB)

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах