CC BY
57
ГЕОГРАФИЯ И ЭКОЛОГИЯ
УДК 504.35
Г.В. Суркова1
ВЕТРОВОЙ РЕЖИМ ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЫ ЧЕРНОГО МОРЯ
КАК ФАКТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА В НИЖНЕМ СЛОЕ АТМОСФЕРЫ2
Многолетний ветровой режим приземного слоя атмосферы в прибрежной зоне Черного моря исследуется как фактор риска с точки зрения создания условий для накопления в нижних слоях воздуха загрязняющих веществ. Оценки получены путем расчета индекса рециркуляции на основе стандартных метеорологических наблюдений за скоростью и направлением ветра. Показано, что индекс рециркуляции с высокой вероятностью отражает наличие/отсутствие местной циркуляции суточной периодичности и влияние физико-географических особенностей и крупномасштабных атмосферных процессов. Оценка повторяемости ситуаций застоя, рециркуляции и проветривания показывает, что наименее проветриваемые участки — не только те, где слабый ветер, но и те, где активно развивается рециркуляция. Отмечается согласованность изменения степени рециркуляции воздуха в прибрежной зоне и крупных климатических режимных сдвигов в XX в.
Ключевые слова: ветер, прибрежная зона, рециркуляция, проветривание.
Введение. Прибрежные районы Черного моря — зоны активно развивающейся рекреации, наряду с ними на побережье находятся транспортные магистрали и хозяйственные объекты. От них в атмосферу поступают вещества, ухудшающие качество воздуха и увеличивающие степень неблагоприятного влияния на состояние окружающей среды. Скорость очищения атмосферы от примесей зависит от метеорологических условий, она оценивается на основании данных наблюдений или расчетов комплексных оценок.
Среди распространенных показателей рассеивающей способности атмосферы — потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) [5]. ПЗА показывает, во сколько раз в конкретном районе средний уровень загрязнения воздуха, определяемый реальной повторяемостью метеорологических условий (неблагоприятных для рассеивания примесей), превышает заданный порог. Расчет потенциала загрязнения выполняется отдельно для каждого района с учетом известных сведений о местных источниках выбросов и повторяемости приземных инверсий, значений скорости ветра, застоев воздуха и туманов.
Такая подробная информация имеется далеко не всегда. В связи с этим представляется целесообразным использовать более простые, но эффективные методы оценки метеорологических условий с точки зрения их благоприятствования чистоте воздуха. Очевидно, что наибольшее количество информации о состоянии атмосферы содержится в данных многолетних стандартных метеорологических наблюдений, характеризующих состояние приземного слоя атмосферы.
Особенно полезны для оценки рассеивающих свойств приземного воздуха сведения о скорости и направлении ветра.
Ветровой режим — один из важнейших факторов формирования условий накопления примесей в приземном слое атмосферы. Скорость ветра и его направление — важные предикторы в задачах прогноза загрязнения атмосферы. Поэтому оценке фактических данных и моделированию ветрового режима посвящено большое число отечественных и зарубежных работ, например [1, 5, 20].
В прибрежной зоне на направление и скорость ветра существенно влияют бризы. Их развитие может приводить к неблагоприятной температурной стратификации и накоплению примесей в приземном слое. В первую половину дня с морским бризом с водной поверхности на сушу поступает относительно холодная воздушная масса, способствуя формированию в прибрежной зоне суши внутреннего пограничного слоя и как следствие приподнятой инверсии, которая может оказаться над источником примеси. При таких условиях концентрация примесей может резко возрастать [1, 18, 21, 23, 25].
Суточная цикличность в развитии бризовой циркуляции в прибрежных районах играет важную роль в перераспределении поступающих в атмосферу загрязняющих веществ. Активная рециркуляция воздуха (его многократное полное или частичное возвращение) в бризовой ячейке может приводить к накоплению выбрасываемых веществ в дневное время над побережьем, ухудшая качество воздуха [1, 10, 11, 13—15, 17, 19].
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра метеорологии и климатологии, канд. геогр. н., доцент, e-mail: [email protected]
2 Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Правительства Российской Федерации (№ 11.G.34,31.0007 от 30.11.2011).
Наряду с термином "рециркуляция" для характеристики условий рассеивания примесей используются также понятия "застой" и "проветривание". Застойные ситуации возникают при слабой скорости ветра и штилях, приводя к накоплению выбросов загрязняющих веществ вблизи их источника. В случаях активного проветривания, напротив, воздух над источником постоянно обновляется, и примеси выносятся далеко от места выброса.
Рециркуляция воздуха в прибрежной зоне может развиваться в двух направлениях. Вертикальная рециркуляция связана с восходящим узлом бризовой ячейки на бризовом фронте и нисходящим узлом бри-зовой ячейки. Горизонтальная рециркуляция происходит по часовой стрелке вокруг гипотетической точки, приводя к полному или частичному возвращению воздуха к исходной точке (рис. 1). Степень развития бризовой ячейки и, следовательно, интенсивность рециркуляции определяются местными метеорологическими и физико-географическими особенностями (горизонтальный градиент температуры между сушей и морем, рельеф, геометрия береговой линии и др.) и характеристиками крупномасштабных синоптических процессов [2, 3, 7, 12].
Ветровой режим черноморского побережья разнообразен в силу разной степени изрезанности береговой линии, особенностей рельефа суши и экспозиции по отношению к крупномасштабным атмосферным течениям. Средняя скорость ветра над открытым морем больше, чем над побережьем, в течение всего года. Наибольшие значения скорости во все месяцы отмечаются в северной части моря за исключением юго-восточного побережья Крыма, наименьшие — в юго-восточной части моря. По данным метеорологических станций, на большей части побережья в течение года преобладают слабые ветры со скоростью менее 5 м/с. Наибольшее число дней с сильным ветром (>15 м/с) на северо-восточном и северо-западном берегах (34—35 за год). Наименьшее число таких дней (20—22 за год) характерно для Южного берега Крыма (ЮБК) и юго-восточных районов Кавказского побережья. В годовом ходе скорости ветра практически повсеместно характерно ее увеличение в холодный период и уменьшение в теплый [4].
Бризовая циркуляция на черноморском побережье развивается особенно активно с марта по октябрь [4, 6, 8]. Повторяемость и интенсивность бриза в разных пунктах различна в зависимости от конфигурации береговой линии, характера рельефа суши.
Западный, северо-западный и керченский районы черноморского побережья характеризуются наименьшей повторяемостью бризов (менее 25 дней в году) [6, 7]. Наибольшая повторяемость бризов наблюдается на ЮБК (более 50 сут/год, местами до 190 сут/год), где температурный контраст между сушей и морем наиболее выражен и рельеф местности благоприятствует развитию бриза. Вдоль черноморского побережья Кавказа повторяемость бризов возрастает с севера на юг от 18 до 50 сут/год.
Рис. 1. Средний годограф суточного хода вдольбереговой (и и перпендикулярной берегу (V) составляющих скорости приземного ветра (м/с) по данным наблюдений 2002—2008 гг. в Рыбацкой (Голубой) бухте, г. Геленджик. Время местное, летнее
Максимальная повторяемость бризов наблюдается в июле и августе. Хорошо прогретая к этому времени суша и атмосферные процессы, развивающиеся в это время над Черным морем, способствуют возникновению температурного контраста между сушей и морем. На разных участках побережья Черного моря повторяемость бризов различна. Это можно объяснить синоптическими условиями, складывающимися в разные годы и на некоторых участках благоприятствующих, а на других, наоборот, препятствующих развитию бриза.
Продолжительность морского и берегового бризов в течение суток примерно одинакова и составляет 11—12 ч. Смена направления бриза утром и вечером происходит быстро — за 15—20 мин. Береговой бриз сменяется морским примерно через 2,5 ч после восхода солнца, обратная смена направления происходит практически одновременно с заходом солнца за горизонт.
Скорость бризовых ветров сравнительно невелика. Для морского бриза она в среднем составляет 3—5 м/с, для берегового — 1—3 м/с. Увеличение скорости может происходить в районах, где горы близко подходят к берегу моря и расположение горных и речных долин совпадает с преобладающим направлением бриза. В этих случаях бризы усиливаются ветрами склонов или за счет горно-долинной циркуляции.
Наибольшую скорость имеют бризы на западном и южном побережье Крыма, наименьшие — на Кавказском побережье.
Вертикальная мощность морского бризового потока меняется от 200 м на юге Кавказского побережья до 1000 м в Крыму в зависимости от интенсивности бриза. В отдельные дни она может достигать 1500— 2000 м. Возвратный бризовый поток при этом распространяется в среднем до высоты 3000 м, выше этого уровня наблюдаются ветры, обусловленные общей
циркуляцией атмосферы. Мощность берегового бриза составляет всего 200—300 м, мощность его возвратного потока — 700—800 м.
Морские бризы проникают в глубь суши в среднем на 15—20 км. При большой интенсивности и отсутствии горных препятствий зона влияния морского бриза может быть и больше. Береговой бриз распространяется в море на 20—30 км. Проникновение берегового бриза больше, чем морского, хотя его интенсивность меньше, чем у морского бриза. Это объясняется малой шероховатостью морской поверхности.
Активизация бризовых ячеек и усиление рециркуляции воздуха в них происходят при ослаблении влияния крупномасштабных атмосферных процессов. Слабая рециркуляция, наоборот, связана с прохождением циклонов и атмосферных фронтов.
Методы исследования и исходные данные. Индекс рециркуляции. Объективный метод количественной оценки степени проветривания воздуха на основе измерений скорости и направления ветра на одной станции предложен в [10]. Эффективность выноса воздуха из прибрежной зоны оценивается с помощью индекса рециркуляции R, отражающего, в какой степени происходит возвращение воздуха к точке отсчета (станции) за счет поворота направления ветра в течение определенного времени. Учитывая, что наиболее полная цикличность в суточном обращении скорости и направления ветра происходит в случае развития дневного и ночного бризов, этот индекс отражает не только степень проветривания побережья в приземном слое воздуха, но и интенсивность развития бризовой циркуляции. При определении индекса для отдельных суток (24 ч) можно воспользоваться следующими формулами:
24/ т
5 =т£
1=1
V
24/т _
=тЕ V и2
2 2 2
Ь = т
24/ т (24/т Л 2 (24/т Л
тЕ V =т Е и + [Е V
1=1 V V 1=2 V 1=2 /
я = 1 - Ь,
5
(1)
(2)
(3)
где u и v — вдольбереговая и перпендикулярная к берегу составляющие скорости ветра V; L (векторная сумма) — результирующее смещение объема воздуха за 24 ч; £ (скалярная сумма ветра) — суммарный путь, пройденный объемом воздуха за 24 ч; т — интервал между измерениями (или интервал осреднения, если и и V определяются как средние за этот интервал). На рис. 2 схематично представлены £ и L для случаев интенсивной и слабой рециркуляции.
Измерения в одной точке не позволяют строить реальные траектории частицы воздуха, так как ее скорость и направление на удалении от места измерений могут измениться. Задача расчета показателей £, L и R
не в построении истинного пути прохождения частицы, а в косвенной оценке степени рециркуляции воздуха и условий проветривания.
Из выражения (3) очевидно, что величина индекса рециркуляции определяется отношением L/£ При этом одинаковые значения R возможны как при большой, так и при малой скорости ветра и зависят от степени поворота направления ветра в течение суток. Также очевидно, что диффузия примесей, переносимых с потоком воздуха, будет зависеть от скорости ветра — при застоях воздуха рассеяние происходит гораздо медленнее, чем при активном развитии бри-зовой циркуляции. В связи с этим при анализе индекса рециркуляции с позиций оценки условий рассеяния примесей необходимо учитывать не только степень рециркуляции, но и скорость ветра.
Удобством и простотой расчета индекса рециркуляции, требующего привлечения данных наземных наблюдений в одной точке, обусловлено его активное использование при оценке условий рассеяния примесей в прибрежных районах. Большое число работ, в том числе [11, 13, 16, 17, 19, 22, 26], посвященных оценке таких условий с использованием R и сопровождавшихся измерениями концентрации загрязняющих веществ, продемонстрировали хорошую корреляцию этого индекса с содержанием примесей и подтвердили эффективность его использования. Авторы работы [17] показали, что период интегрирования в 24 ч оптимален для получения информативных сведений о рециркуляции вне зависимости от времени начала интегрирования и синоптической ситуации. Анализируемые далее результаты получены при интегрировании за 24 ч начиная от 0 ч.
Данные. Для оценки рециркуляции использованы данные стандартных наблюдений за скоростью и направлением ветра в 1960—1990-е гг. на 36 метеорологических станциях бывшего СССР (высота 10 м, временное разрешение 3 ч), расположенных на побережье Черного моря (рис. 3, а).
Результаты и обсуждение. Оценка рециркуляции R зависит от длины пути £ и результирующего смещения L. Их пространственно-временная изменчивость определяется как местными, так и крупномасштабными факторами.
Можно ли рассматривать индекс рециркуляции в качестве показателя наличия/отсутствия бриза или подобной бризу циркуляции с полным обращением направления ветра за сутки, например горно-долинной? Действительно, величина результирующего смещения воздуха за 24 ч во многом зависит именно от местных циркуляций. Так, при наличии и дневного, и ночного бризов значение L будет малым за счет полного поворота ветра за сутки. Если же в течение суток преобладает однонаправленный поток, то L будет большим, и можно говорить об отсутствии бриза и усилении влияния крупномасштабных атмосферных процессов. Конечно, необходимо помнить, что в некоторых случаях бриз существует только в течение части суток.
Для ответа на поставленный вопрос подробно исследованы наблюдения, проводившиеся в летние месяцы 2002—2009 гг. на северо-восточном побережье Черного моря (Рыбацкая бухта) [9], наличие бриза определяли на основе подробного ежедневного анализа суточного хода температуры воздуха, скорости и направления ветра, общего характера погоды. Влияние крупномасштабных процессов рассматривалось на основе анализа барического поля (поля приземного давления и высоты изобарической поверхности 500 гПа) и фронтологического анализа, использованы данные за 324 сут наблюдений, из которых в 208 случаях отмечено наличие бризовой циркуляции.
Среднее значение Я для дней с бризом составило 0,55, для дней без бриза — 0,23. Отсутствие бриза при Я = 0^0,3 отмечено в 90% случаев. При Я = 0,3^0,5 в 80% случаях наблюдалась бризовая циркуляция, при Я > 0,5 повторяемость бризов составила 93%. С учетом этих результатов далее будем говорить, что увеличение Я косвенно свидетельствует об активизации бризовой циркуляции.
Показатель £ представляет собой суточный интеграл скорости ветра, т.е. то расстояние, которое прошла бы частица воздуха за сутки, если бы вдоль своей траектории сохраняла такую же скорость ветра, что и в точке измерения (рис. 2). Пространственное распределение средних значений £ (рис. 3, б, в) отражает многолетние особенности режима скорости ветра. На протяжении всего года наблюдается постепенное уменьшение скорости с запада на восток, а также на ЮБК. С наступлением теплого сезона циклоническая деятельность в Черноморском регионе ослабевает, на фоне малоградиентного поля давления уменьшается и приземная скорость ветра.
Годовой ход £ на разных участках побережья Черного моря (рис. 4) характеризуется увеличением значений в холодный сезон благодаря активизации циклонической деятельности. Годовая амплитуда £ уменьшается, как и скорость ветра, в юго-восточном направлении и на ЮБК.
Смещение Ь определяется скоростью ветра, а также соотношением влияния крупномасштабного воздушного потока, направление которого может оставаться постоянным в течение суток, и местных циркуляций (бризы, ветры склонов), дважды в сутки меняющих направление. Наименьшие значения Ь характерны для районов с большой повторяемостью застойных ситуаций (ЮБК, юго-восточная часть побережья). Хорошо выраженный годовой ход Ь с минимальными летними значениями отражает активное развитие мезомасштаб-ных циркуляций в теплый период. Наименьшая годовая амплитуда характерна для районов с малой скоростью ветра.
В пространственном распределении индекса рециркуляции Я отражается влияние местных физико-географических особенностей и крупномасштабных атмосферных процессов. Открытые равнинные участки побережья меньше подвержены воздействию застойных ситуаций. Для них характерны большие значения £ и
Рис. 2. Схема возможных вариантов результирующего смещения (Ь) и длины пройденного пути (£) при интенсивной (а) и слабой (б) рециркуляции
Рис. 3. Расположение гидрометеорологических станций и их номера (а); средние многолетние показатели Ь, £, Я за январь (б) и июль (в)
мезомасштабные циркуляции. Индекс рециркуляции повсеместно возрастает, его суточные значения гораздо чаще, чем зимой, достигают величины 0,9 и более, что более подробно видно из функции распределения (рис. 5).
Рассматривая эффективность выноса воздуха из прибрежной зоны с учетом местных циркуляционных
Рис. 4. Годовой ход — средние многолетние показатели L, £, Я.
В скобках — номера станций, показанные на рис. 3, а
L, а рециркуляция гораздо слабее, чем там, где горные хребты тянутся вдоль берега и ветры склонов усиливают развитие бризовой ячейки. Наиболее активно рециркуляция воздуха происходит на ЮБК и на юго-восточной части побережья, где горный рельеф способствует активизации бризовой и горной циркуляций и уменьшает влияние крупномасштабных атмосферных течений.
В теплое время года циклоническая деятельность ослабевает, на фоне прогрева суши чаще развиваются
Рис. 5. Повторяемость ситуаций застоя (£ < 86 км, 0—1 м/с), рециркуляции (Я > 0,4) и проветривания (£ > 250 км, Я < 0,2) на различных участках побережья
Рис. 6. Функции распределения коэффициента рециркуляции Я (ежедневные значения) за 1960—1990-е гг. В скобках — номера станций, показанные на рис. 3, а. Функции распределения показаны в виде прямоугольника: верхняя и нижняя границы — 75%- и 25%-ный квантиль, горизонтальная линия посередине — медиана, штрихи на концах вертикальных линий — максимум и минимум соответственно
особенностей, можно выделить три типа ситуаций: застой (£ < £кс), рециркуляция (возвращение, Я > Якр),
проветривание (£ > ^ Я < где ^ ^ £кп и Якп —
критические значения для соответствующих ситуаций.
При малой скорости ветра (0—1 м/с, £ < 86 км) формируется застой воздуха, особенно опасный с точки зрения накопления примесей в приземном слое при наличии наземных и низких источников выбросов. Рециркуляция воздуха также может способствовать увеличению концентраций примесей в приземном слое, если при смене направления ветра они частично возвращаются. В качестве Я в работе [10] предложено его значение, равное 0,4. Для оценки проветривания в этой же работе предложено £кп = 250 км и Якп = 0,2. Мы также воспользуемся этими критическими значениями.
Повторяемость ситуаций застоя, рециркуляции и проветривания в соответствии с вышеуказанными критериями представлена на рис. 6 для некоторых станций. Полученные результаты свидетельствуют, что наименее проветриваемые участки — те, где не только слабая скорость ветра, но и активно развивается рециркуляция. В таких случаях унесенные ночным бризом примеси могут частично возвращаться с дневным морским бризом. Это дополнительно способствует накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха в прибрежных районах наряду с увеличением вероятности формирования утренней приподнятой инверсии над побережьем после начала морского бриза. Чаще, чем в других районах, эти условия реализуются на ЮБК и на юго-восточном участке черноморского побережья.
С изменением климатических условий на протяжении XX в. изменялся и ветровой режим черноморского побережья. Общие для всей северной части Черного моря тенденции за период 1960—1990-х гг. показаны на рис. 7, а. Поскольку продолжительность наблюдений на станциях различается весьма существенно, средние по всем станциям значения Я рас-
считаны для 1960—1990-х гг. Хорошо выражена как в среднем за год, так и для теплого и холодного сезонов смена относительно стабильного периода 1960-х гг. и первой половины 1970-х гг. устойчивым трендом,
Рис. 7. Изменение среднего годового Я по всем станциям (а); Я, £ и Ь на станции Сочи в июле (б)
проявившимся после известного режимного сдвига в конце 1970-х гг. Продолжительный ряд наблюдений на некоторых станциях позволяет оценить вековые тенденции. Их общая направленность также согласована между собой на разных участках побережья, как тренды 1960— 1990-х гг.
Изменения средних годовых значений R, S и L на рис. 7, б показаны на станции в Сочи, где самый длинный временной ряд наблюдений. Отчетливо видно, что на протяжении 100 лет в изменении рециркуляции проявляются три крупных цикла разной продолжительности. Окончание первого цикла можно отнести к концу 1950-х гг., второго — к концу 1970-х гг., а тенденция к уменьшению R начинается в рамках третьего цикла примерно с середины 1990-х гг. Временные границы, где меняются тенденции многолетних изменений R, соотносятся с изменениями и в температурном и циркуляционном режимах на фоне меняющегося климата в XX в.
Заключение. Многолетний ветровой режим нижнего слоя атмосферы в прибрежной зоне Черного моря исследован с позиции степени проветривания. Местные циркуляции (бриз, ветры склонов и горно-долинные ветры), активно развивающиеся в береговых районах, представляют собой дополнительный фактор риска с точки зрения создания условий для накопления в нижних слоях воздуха загрязняющих веществ. Оценки получены путем расчета индекса рециркуляции на осно-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.
2. Бурман Э.А. Местные ветры. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 344 с.
3. Вельтищев Н.Ф., Степаненко В.М. Мезометеороло-гические процессы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2007. 140 с.
4. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Ф.С. Терзиева. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 430 с.
5. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере: Справ. пособие / Под ред. Э.Ю. Безуглой, М.Е. Берлянда. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 328 с.
6. Лабунская Л.С. О бризах черноморского побережья. // Тр. Укр. науч.-иссл. гидрометеорол. института. Вып. 23. Вопросы климатологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. С. 49—55.
7. Матвеев Л.Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 636 с.
8. Петров В.И, Потапов Е.И. О проникновении морского бриза в глубь суши в Северо-Западном Причерноморье // Метеорология и гидрология. 2005. № 6. С. 51—60.
9. Суркова Г.В., Архипкин В.С., Мухаметов С.С. Мезо-метеорологические процессы в прибрежной зоне Черного моря в летнее время // Метеорология и гидрология. 2006. № 3. С. 31—45.
10. Allwine K.J., Whiteman C.D. Single station integral measure of atmospheric stagnation, recirculation and ventilation // Atmos. Environ. 1994. Vol. 28, N 4. P. 713—721.
ве стандартных метеорологических наблюдений за скоростью и направлением ветра. Показано, что индекс рециркуляции с высокой вероятностью отражает наличие/отсутствие местной циркуляции с суточной периодичностью (бриз, горно-долинные ветры) и служит удобной количественной оценкой степени проветривания. Установлено, что в пространственном распределении индекса рециркуляции и его временных изменениях отражается влияние физико-географических особенностей и крупномасштабных атмосферных процессов. Открытые равнинные участки побережья меньше подвержены воздействию застойных ситуаций, в отличие от районов, где горные хребты тянутся вдоль берега и ветры склонов усиливают развитие бризовой ячейки. Расчет повторяемости ситуаций застоя, рециркуляции и проветривания показывает, что наименее проветриваемые участки — не только те, где небольшая скорость ветра, но и те, где активно развивается рециркуляция. В многолетних изменениях рециркуляции за последние 100 лет можно отметить три периода — с начала века, с конца 1950-х гг. и с середины 1970-х гг., на протяжении которых ее увеличение сменялось снижением. Наиболее интенсивный рост происходил в последней четверти XX в. до конца 1990-х гг.
Автор выражает признательность Н.З. Салиховой за помощь в первичной обработке материалов наблюдений.
11. Alper-Siman Tov D., Peleg M., Matveev V. et al. Recirculation of polluted air masses over the East Mediterranian coast // Atmos. Environ. 1997. Vol. 31, N 10. P. 1441—1448.
12. Atkinson B.W. Mesoscale atmospheric circulation. L.; N.Y; Toronto; Sydney; San-Francisco: Academic Press, 1981. 485 p.
13. Bouchlaghem K., Ben Mansour F., Elouragini S. Impact of a sea breeze event on air pollution at the Eastern Tunisian Coast // Atmos. Res. 2007. Vol. 86. P. 162—172.
14. Harris L., Kotamarthi V.R. The characteristics of the Chicago Lake breeze and its effects on trace particle transport: results from an episodic event simulation // J. Appl Meteorol. 2005. Vol. 44. P. 1637—1654.
15. Kambezidis H.D., Weidauer D., Melas D, Ulbricht M. Air quality in the Athens basin during sea-breeze and non-seabreeze days using laser remote sensing technique // Atmos. Environ. 1998. Vol. 32. P. 2173—2182.
16. Kim E.H., Suh K.S., Hwang W. T. et al. Analysis of the site characteristics of Korean nuclear power sites from the meteorological aspects // Ann. of Nuclear Energy. 2007. Vol. 34. P. 719—723.
17. Levy I., Dyan U., Mahrer I. A five-year study of coastal recirculation and its effect on air pollutants over the East Mediterranean region // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. D16121, doi:10.1029/2007JD009529
18. Luhar A.K., Sawford B.L., Hacker J.M., Rayner K.N. The Kwinana coastal fumigation study: 2 — growth of the thermal internal boundary layer // Boundary-Layer Meteorol. 1998. \bl. 89. P. 385—405.
19. Ma Y.M., Lyons T. J. Recirculation of coastal urban air pollution under a synoptic scale thermal trough in Perth, Western Australia // Atmos. Environ. 2003. Vol. 37. P. 443—454.
20. Miller S. T.K., Keim B.D, Talbot R W., Mao H. Sea breeze: structure, forecasting, and impacts // Rev. Geophys. 2003. Vol. 41, N 1. P. 1—31.
21. Mistra R.K. Dispersion from tall stacks into a shore line environment // Atmos. Environ. Vol. 14, N 4. P. 397—400.
22. Nankar D.P., Patra A.K., Dole M. U. et al. Atmospheric stagnation, recirculation and ventilation characteristics at Kakrapar atomic power station site // Ann. of Nuclear Energy. 2009. Vol. 36. P. 475—480.
23. Nazir M., Khan F.I., Husain T. Revised estimates for continuous shoreline fumigation: a PDF approach // J. Hazard Mater. A. 2005. Vol. 118. P. 53—65.
24. Oh I.-B, Kim Y.-K, Lee H.W, Kim C.-H. An observational and numerical study of the effects of the late sea breeze on ozone distribution in the Busan metropolitan area, Korea // Atmos. Environ. 2006. Vol. 40, N 7. P. 1284—1298.
25. van Dop et al. Revised estimates for continuous shoreline fumigation // J. Appl. Meteorol. Vol. 18. P. 133—137.
26. Yimin M., Lyons T.J. Recirculation of coastal urban air pollution under a synoptic scale thermal trough in Perth, Western Australia // Atmos. Environ. 2003. Vol. 37, N 4. P. 443—454.
Поступила в редакцию 16.12.2010
G.V. Surkova
WIND REGIME OF THE BLACK SEA COASTAL ZONE AS A RISK FACTOR OF AIR POLLUTION IN THE LOWER LAYER OF THE ATMOSPHERE
The long-term wind mode in the ground layer of the atmosphere of the Black Sea coastal zone is analyzed as a risk factor capable of creating favorable conditions for pollutants accumulation. The estimations were made by calculating the index of recirculation on the basis of standard meteorological observations (wind speed and direction). It is shown that the index of recirculation with high degree of probability reflects presence or absence of daily local circulation, as well as the influence of physiographic features and large-scale atmospheric processes. Estimation of the recurrence of stagnation, recirculation and ventilation situations shows that the areas with weak winds and intensive recirculation are both the least ventilated ones. Concordance of changes of the degree of air recirculation in the coastal zone and important climatic shifts of the XX century was revealed.
Key words: wind, coastal zone, recirculation, ventilation.
