Технология прогнозирования распространения примеси методом случайных смещений (метод Монте-Карло) в тропосфере и нижней стратосфере

Презентация - в формате .ppt (12,5 Мб)

Общие сведения

В ФИАЦ Росгидромета для выполнения поставленных Росгидрометом задач оперативной подготовки анализа и прогноза распространения загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосфере в случае техногенных и природных аварий и катастроф создана технология прогнозирования распространения ЗВ в атмосфере, реализованная в виде комплекса программных средств (КПС) «Атмосферный блок», включенного в систему RECASS NT. Разработанный КПС предназначен для оперативного прогноза загрязнения атмосферы при природных и техногенных аварийных выбросах ЗВ в атмосферу:
- от локального до глобального масштаба;
- для набора источников ЗВ произвольных размеров, мощности, времени действия и дисперсного состава;
- с учетом нестационарности и пространственной неоднородности метеопараметров;
- с учетом переноса, турбулентного рассеяния, сухого и влажного выведения примеси и ее радиоактивного распада.

Результатом работы комплекса являются:
- послойные средние и интегральные концентрации ЗВ в атмосфере;
- поля плотности сухого и влажного выпадения ЗВ на подстилающую поверхность.

Основными модулями разработанного комплекса являются метеорологический препроцессор и модуль прогноза распространения ЗВ в атмосфере STADIUM.

Метеопроцессор, на основе сетевых данных метеонаблюдений и полей анализа и прогноза метеоэлементов, подготавливаемых ФГБУ «Гидрометцентр», проводит вычисление и формирует специализированный пространственно-временной набор полей метеорологических характеристик, необходимых для работы модели атмосферного переноса STADIUM.

Процесс переноса, рассеяния и осаждения ЗВ в модели STADIUM описывается регулярными и случайными смещениями частиц (метод Монте-Карло). Регулярные смещения определяются динамическими характеристиками среды и гравитационным оседанием ЗВ, а случайные – турбулентными характеристиками. Для последних используются современные параметризации, полученные на основе экспериментальных данных.


Результаты верификации и испытания

Проведена верификация комплекса программных средств «Атмосферный блок» по данным известных международных диффузионных экспериментов ANATEX (США) и ETEX (Европа).

Для оценки результатов тестирования использовался статистический метод. Рассчитываемые значения общепринятых парных статистических критериев для модели STADIUM и данных экспериментов сравнивались с аналогичными значениями, полученными для западных моделей HYSPLIT (США) и FLEXPART (Европа). Результаты ранжирования моделей по обобщенному статистическому параметру RANK, предложенному Р. Дрекслером и учитывающему значения наиболее важных четырех статистических критериев (коэффициент корреляции Пирсона Р, критерии FB, FMS и KS), показали, что для данных экспериментов ANATEX и ETEX модель STADIUM лидирует.

Модель STADIUM адекватно отражает процессы переноса и рассеяния примеси в атмосфере в широком диапазоне расстояний (от локального до глобального масштабов) и времен (от нескольких десятков минут до нескольких суток).


Внедрение

Разработанный комплекс программных средств входит в состав системы RECASS NT и широко используется в оперативной работе Федерального информационно-аналитического Центра Росгидромета по обеспечению оперативной и прогностической информацией в чрезвычайных ситуациях, связанных с аварийными загрязнениями окружающей среды на территории РФ, выполняющего также функции регионального специализированного метеорологического центра (РСМЦ) ВМО, Центра технической поддержки Кризисного центра Концерна «Росэнергоатом» в случае аварийных ситуаций на АЭС, Главного информационно-аналитического центра ЕГАСКРО. В частности, разработанный комплекс программных средств в последнее время использовался при оценке последствий лесных и торфяных пожаров 2010г., извержения исландских вулканов 2010-2011г., аварии на АЭС «Фукусима-1» и др.


Авторы

Руслан Валентинович Бородин – заведующий лабораторией, к.т.н.
Павел Николаевич Свиркунов – ведущий научный сотрудник, к.ф-м.н.
Наталья Валентиновна Клепикова – главный научный сотрудник, к.ф-м.н.
Геннадий Николаевич Фреймундт – старший научный сотрудник
Инга Владимировна Стогова – старший научный сотрудник.

Федеральный информационно-аналитический Центр Росгидромета

Тел.: (48439) 7-18-12
E-mail: rb@feerc.ru


© Методический кабинет Гидрометцентра России