Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние исследования атмосферы города 10
1.1. Тепловой баланс городской подстилающей поверхности 10
1.1.1. Компоненты теплового и радиационного баланса города 10
1.1.2. Нисходящее коротковолновое излучение (Q) 13
1.1.3. Альбедо (А) 13
1.1.4. Эффективное излучение подстилающей поверхности (Bn ) 15
1.1.5. Турбулентный поток тепла (QH) 15
1.1.6. Поток тепла между подстилающей поверхностью и нижележащими слоями (QS) 16
1.1.7. Поток тепла от испарения и конденсации воды (поток скрытого тепла) (QE) 16
1.1.8. Адвективный поток тепла (QA) 17
1.1.9. Поток антропогенного тепла (QF) 17
1.2. Распределение температуры и влажности воздуха в городе 21
1.2.1. Температура воздуха 21
1.2.2. Влажность воздуха 27
1.3. Загрязнение атмосферы города 32
1.3.1. Времення изменчивость концентраций загрязнителей в атмосфере города 32
1.3.2. Пространственное распределение загрязнителей в городском воздухе 34
1.3.3. Особые условия возникновения повышенного уровня загрязнения 35
1.4. Современные методы экспериментального исследования температуры, влажности, газового и аэрозольного состава атмосферы города 37
1.4.1. Исследования с помощью стационарных пунктов 37
1.4.2. Комплексные проекты 37
1.4.3. Исследования с помощью мобильных средств измерения 38
ГЛАВА 2. Измерительная аппаратура и методики расчета термодинамических характеристик атмосферы и подстилающей поверхности 42
2.1. Аппаратура 42
2.1.1. Мобильная станция АКВ-2 42
2.1.2. TOR-станция 45
2.1.3. Обсерватория БЭК 47
2.1.4. Самолет-лаборатория АН-30 «ОПТИК-Э» 50
2.2. Методология проведения измерений с помощью мобильной станции АКВ-2 51
2.2.1 Режим «крест» 51
2.2.2 Режим «змейка» 51
2.2.3 Вычитание минимальных или фоновых значений 52
2.2.4 Поправка значений температуры и влажности воздуха на суточный ход 52
2.2.5 Проведенные эксперименты и объем полученных данных 53
2.3. Методики расчета составляющих теплового баланса 57
2.3.1. Радиационный баланс подстилающей поверхности 58
2.3.2. Нисходящее коротковолновое излучение 58
2.3.3. Альбедо подстилающей поверхности города 58
2.3.4. Эффективное излучение подстилающей поверхности города 60
2.3.5. Антропогенный поток тепла 61
2.3.6. Поток тепла между подстилающей поверхностью и нижележащими слоями 61
2.3.7. Турбулентный поток тепла 63
2.3.8. Потоки тепла от фазовых переходов воды 65
Испарение и конденсация воды 65
Таяние и замерзание воды 66
Конденсация антропогенной влаги 66
ГЛАВА 3. Результаты исследования острова тепла г. Томска и определяющих его факторов 69
3.1. Тепловой баланс городской подстилающей поверхности 69
3.1.1. Характеристика метеорологических условий выбранного периода исследования теплового баланса 69
3.1.2. Составляющие теплового баланса городской подстилающей поверхности 72
Поток суммарной солнечной радиации 72
Альбедо городской поверхности 73
Эффективное излучение подстилающей поверхности 76
Радиационный баланс 77
Антропогенный поток тепла 79
Поток тепла между подстилающей поверхностью и нижележащими слоями 83
Турбулентный поток тепла 85
Потоки тепла от фазовых переходов воды 87
3.1.3. Общий тепловой баланс 88
3.2. Прямые измерения температуры и влажности городского воздуха 91
3.2.1. Распределение температуры 92
3.2.2. Распределение влажности 96
3.2.3. Распределение газовых и аэрозольных примесей в атмосфере г. Томска 99 3.3. Факторы образования острова тепла в г. Томск 103
3.3.1. Оценка влияния антропогенных выбросов тепла на образование острова тепла 105
3.3.2. Оценка поглощения подстилающей поверхностью коротковолнового и длинноволнового излучения 108
Поглощение коротковолнового излучения (Zle„0) 108
Поглощение длинноволнового излучения (AQno ) 110
3.3.3. Оценка поглощения атмосферой коротковолнового и длинноволнового излучения 111
Поглощение коротковолновой радиации городской влагой (AQwm) 111
Поглощение длинноволновой радиации городской влагой (AQ ) 113
Вклад антропогенной влаги (водяного пора, образующегося при сжигании топлива) в поглощение радиации 115
Поглощение малыми газовыми составляющими и аэрозолем, антропогенного происхождения (AQ и AQpm) 117
3.3.4. Оценка влияния «отсутствие затрат энергии на испарение воды» в городе (AQE) на формирование острова тепла 117
3.3.5. Оценка влияния турбулентного выноса (AQtfOT) на формирование ГОТ 119
3.3.6. Соотношение причин образования ГОТ 120
Заключение 124
Список основных обозначений и сокращений 126
Литература 129
