Численное моделирование влияния дымовых аэрозолей от лесных пожаров на процессы в атмосфере тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат физико-математических наук Дубровская, Ольга Анатольевна

• Дубровская, Ольга Анатольевна
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дубровская, Ольга Анатольевна

Введение.

Глава 1. Мезомасштабная модель конвективного пограничного слоя атмосферы.

Введение.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Граничные и начальные условия.

1.3. Турбулентное замыкание.

1.4. Модель переноса влаги и параметризация микрофизических процессов.

1.5. Конечно-разностная аппроксимация и метод решения.

Глава 2. Исследование воздействия дымового аэрозоля на процессы облако-и осадкообразования с помощью модели АПС.

Введение.

2.1. Постановка начально-краевых условий для модели динамики конвективного пограничного слоя при наличии пожара как теплового источника и источника эмиссии дымового аэрозоля.

2.2.Влияние стратификации атмосферы на высоту подъема аэрозольного облака. Численные эксперименты и результаты расчетов.

2.2.1. Численный эксперимент по распространению концентрации дымового аэрозоля над зоной пожара при штилевых условиях.

2.2.2. Численный эксперимент по распространению концентрации дымового аэрозоля над зоной пожара при задании внешнего ветра.

2.2.3. Численный эксперимент по распространению концентрации дымового аэрозоля над зоной пожара при различных значениях начального поля влажности.

2.3. Воздействие крупнодисперсного дымового аэрозоля на процессы осадкообразования. Численные эксперименты и результаты расчетов.

2.4. Влияние массовых лесных пожаров на циклонические процессы.

2.5. Основные результаты главы 2.

Глава 3. Моделирование дальнего переноса дымовых аэрозолей от массовых лесных пожаров.

Введение.

3.1. Оценка концентрации СОг по данным о сгоревшей биомассе.

3.2. Вычисление распространения аэрозоля с помощью обратных траекторий.

3.3. Усвоение данных при восстановлении концентрации дымовых аэрозолей.

3.4. Численные эксперименты.

3.5. Программный инструментарий для реализации алгоритма восстановления значений концентрации газовых составляющих.

3.6. Основные результаты главы 3.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Численное моделирование влияния дымовых аэрозолей от лесных пожаров на процессы в атмосфере»

Возникающие лесные пожары в различных местах земного шара в настоящее время привлекают к себе внимание не только как природные бедствия, приносящие огромный экономический ущерб, но и как фактор динамики экосистем.

Они играют важную роль в формировании локальной, региональной и даже глобальной экодинамики, что проявляется, например, в выбросах в атмосферу парниковых газов и аэрозоля. Согласно имеющимся оценкам около 30% тропосферного озона, окиси углерода и углекислого газа, содержащихся в атмосфере, приходится на долю лесных пожаров [1]. Связанные с лесными пожарами выбросы аэрозоля в атмосферу могут оказывать существенное влияние на микрофизические и оптические характеристики облачного покрова, а, следовательно, на процессы осадкообразования и в результате на погоду целого региона.

Анализ информации о лесных пожарах демонстрирует противоречивую природу данного явления. С одной стороны, это стихия природного (иногда и антропогенного) происхождения, причиняющая ощутимый материальный ущерб, а с другой, необходимый компонент для эволюции и обновления растительного покрова. Лесной пожар представляет собой стихийное аэротермохимическое явление, в рамках которого имеют место испарение свободной и связанной в органическом веществе воды, пиролиз и горение лесных горючих материалов, сопровождающийся переносом энергии и веществ из зоны пожара в результате конвекции, излучения и диффузии.

Под зоной пожара понимается часть природной среды, внутри которой термодинамические параметры отличаются от равновесных значений, в результате изменения температуры и состава окружающей среды вследствие физико-химических превращений во фронте пожара. Эти параметры определяются погодными условиями и типом растительности.

Под фронтом пожара понимается зона, в которой имеет место горение лесных горючих материалов и образование продуктов пиролиза [2].

В течение миллионов лет лесные и степные пожары служили составной частью эволюции растительности и животного мира. На Земле осталось немного территорий, целиком покрытых лесом. Это, в первую очередь, влажные тропические леса, мало подверженные пожарам из-за частых дождей. Регионами, целиком покрытыми лесом, и относительно мало подвергшимся деятельности человека являются: Север Европейской части России и Скандинавских стран, центральная и северная часть Сибири, Якутия, Хабаровский и Приморский края, а также Север Канады и Аляска. Наибольшими по площади в России являются леса ее Азиатской части. Эти леса являются естественным объектом для изучения влияния лесных пожаров, как биологического, экологического, климатообразующего фактора, а также природно-климатических и ландшафтно-геохимических изменений.

Прямое воздействие дымового аэрозоля заключается в понижении прозрачности атмосферы, что приводит к изменению температуры подстилающей поверхности и большому количеству вторичных эффектов, таких как изменение характера воздушных циркуляций в зоне дымового факела. Согласно [3], общий вклад пожаров в состав атмосферного аэрозоля стоит на третьем месте после морской соли и мелких частиц почвенной пыли. Концентрация соли и пыли в атмосфере варьируется незначительно, в то время как количество аэрозоля, выделяющегося при лесных пожарах в разные годы, изменяется на порядок, что может влиять на короткопериодные колебания климата. В период пожаров основная масса аэрозоля сконцентрирована в дымовом шлейфе и именно в нем происходят взаимодействия с газовыми, жидкими и твердыми компонентами, входящими в состав атмосферы. Таким образом, аэрозольная фракция оказывает существенное влияние на радиационный баланс атмосферы (проблема глобального потемнения) [4], вызывая серьезные экологические проблемы.

Особое место занимает проблема химических реакций на частицах водного (облака) и твердого аэрозоля. Важная роль динамики облачного покрова в формировании климата состоит в детальном изучении сложных взаимодействий и влиянии дымового аэрозоля от массовых лесных пожаров на процессы облако- и осадкообразования.

Лесные пожары являются мощным генератором большого количества аэрозольных частиц, которые, поступая в атмосферу, значительно меняют ее оптические (видимость, светорассеяние), радиационные (температурные эффекты), термодинамические (ядра конденсации в процессах облако- и осадкообразования) и экологические (загрязнение воздуха) характеристики. Известно, что по своим климатическим и экологическим последствиям лесные пожары рассматриваются как природный аналог массовых ядерных взрывов. Понимание актуальности этой проблемы позволило разработать имитационные численные модели. Эти модели учитывают влияние полей влажности и температуры на обмен газовыми компонентами между подстилающей поверхностью и атмосферой при меняющихся свойствах поверхности.

Количество содержащихся в тропосфере некоторых газовых примесей, а именно углекислого газа (СО2), закиси азота (К02), метана (СН4), озона (03) и хлорвтороуглеводородов, возрастает. Эти газы практически прозрачны для поступающей солнечной коротковолновой радиации, но поглощают и испускают длинноволновое излучение и, таким образом, могут оказывать влияние на климат Земли. Концентрация углекислого газа, который является вторым после Н20 по значимости парниковым газом атмосферы, в течение последних десятилетий растет со скоростью 0,7 ррш в год. Фоновое содержание двуокиси углерода у поверхности Земли по разным оценкам составляет 334-356 ррш [5]. В городских районах содержание С02 может достигать 500 ррш. Естественный источник образования диоксида углерода -растения, океан, вулканические выбросы, лесные пожары. Быстрое развитие промышленности на основе топливной энергетики, а также изменение I I характера землепользования (вырубка лесов и расширение сельскохозяйственных угодий) привели к увеличению роста концентрации СО2 в атмосфере, что может привести к изменению глобального климата, поэтому прогноз будущих концентраций углекислого газа является важной задачей [5].

Большой интерес к анализу процессов, определяющих влияние аэрозоля и облаков на климат, вызван высоким уровнем неопределенности оценок прямого и косвенного их воздействия. Эти неопределенности связаны с процессами сложного взаимодействия между аэрозолем и облаками, зависящими от микроструктуры, химического состава и типа облаков, а также изменений свойств частиц аэрозоля, возникающих при взаимодействии с облачными каплями внутри облаков.

Процесс взаимодействия между аэрозолем и облаками проявляется двояко. С одной стороны, частицы аэрозоля функционируют, как облачные ядра конденсации. С другой стороны, наблюдается обратное воздействие облаков на аэрозоль, которое приводит к изменению счетной концентрации, микроструктур и химическому составу аэрозоля. Изменения свойств частиц аэрозоля возникают в процессе коагуляции облачных капель, когда наблюдается рост облаков за счет добавления вещества при окислении некоторых малых газовых компонент в жидкой фазе (каплях), а так же путем изменения концентрации аэрозоля в атмосфере за счет вымывания аэрозольных частиц [6].

Изучение различных свойств дымовых аэрозолей (дисперсных продуктов сгорания лесных горючих материалов (ЛГМ)) представляет интерес для совершенствования моделей лесных пожаров, дымовых шлейфов, переноса продуктов горения, развития оптических и радиационных методов обнаружения и мониторинга очагов пожаров. Образующиеся дымовые частицы, находясь в зоне горения, активно воздействуют на распространение пожара, процессы облако- и осадкообразования, непосредственно участвуя в процессах массопереноса и передачи тепла излучением.

Следует отметить, что вопросы создания необходимых для отмеченных задач микрофизических моделей дымовых аэрозолей, описывающих их влияние на формирование облако-, осадкообразования и циркуляции воздушных масс при лесных пожарах для средних и высоких широт, исследовано недостаточно.

Что касается влияния лесных пожаров на процессы облако - и осадкообразования, то в условия Сибири они заметно отличаются ст влияния пожаров в тропиках. Так, если в амазонских лесах пожары инициируют ливневые осадки [7], то в Сибири при лесных пожарах в отдельных случаях над зоной горения может возникать кучевое облако, как правило, не дающее осадков. Кроме того, анализ большого количества спутниковых фотографий облачности показывает, что на территории азиатской части России над зоной массовых пожаров осадки не выпадают [8]. В отдельных случаях ясная погода имеет место лишь над территорией, занятой дымовыми шлейфами от массовых лесных пожаров, что свидетельствует о существовании механизма подавления процессов облако - и осадкообразования под влиянием дымового аэрозоля.

Очевидно, что в жаркие и засушливые годы вероятность природных пожаров существенно возрастает. Очень сложно проследить цепочку изменений в ландшафте, природе и климате, происходящих под влиянием лесных пожаров. Например, если рассматривать климатические изменения на образовавшихся гарях, то условия водного и радиационного обмена между почвой и атмосферой существенно меняются. Корневая система деревьев перестаёт поднимать влагу к поверхности земли и в хвою деревьев, из-за чего количество пара, поступающего в атмосферу, уменьшается. Кроме того, из-за большего поглощения солнечной радиации температура почвы выше, чем внутри лесного массива, что приводит к дополнительному её иссушению. Кроме того возникает механизм, благодаря которому над более теплой подстилающей поверхностью возникает конвекция и увеличивается вероятность формирования внутримассовых облаков и выпадения осадков над гарями [9].

Остановимся вначале на прямом воздействии пожаров на движение воздушных масс. Данные наблюдений и результаты численного моделирования [5, 10], показывают, что при лесных пожарах непосредственно над зоной горения возникает конвективная колонка высотой до 2 км. При большой влажности атмосферы конвективная колонка может достигать 5 км. В этом случае в верхней части колонки расположено кучевое облако [11]. Площадь, занимаемая конвекцией, составляет несколько квадратных километров. Территория, покрываемая дымовыми шлейфами от лесных пожаров, больше в десятки и сотни раз. Так, дым от массовых лесных пожаров в районе р. Ангары в 2006 году достиг г. Томска, а продукты горения Сибирских лесных пожаров 2003 года оказали негативное влияние на экологию Аляски, Канады, США [12, 13]. В настоящее время современные методы дистанционного зондирования и космического мониторинга позволяют более полно исследовать распространение, структуру и динамику дымовых загрязнителей, а также осаждение на подстилающую поверхность. Со спутника поступает информация о задымленности территории в районах лесных пожаров, а также дымовых шлейфах и дымовых колонках, о фронтальной облачности с активной грозовой деятельностью.

Наиболее существенен общий вклад аэрозолей в процессы конденсации и сублимации водяного пара, коагуляции и кристаллизации водяных капель. Обзор работ, посвященных изучению механизмов воздействия аэрозолей на процессы облако — и осадкообразования, изложен в работах [14-18]. Основные выводы, сделанные в этих исследованиях, следующие. На процессы конденсации водяного пара основное влияние оказывает аэрозоль, состоящий из мелких частиц «морской» соли, почти всегда имеющихся в достаточных количествах в атмосфере. Таким образом, влияние лесных пожаров на начальную стадию облакообразования незначительно. Более заметно влияние дымовых частиц на процессы осадкообразования. Обусловлено это тем, что крупные дымовые частицы активно коагулируют с водяными каплями и являются ядрами кристаллизации водяных капель в переохлажденной части облака. В тропической и субтропической зоне, где осадки выпадают из «теплых» облаков, лесные пожары интенсифицируют процессы осадкообразования. Кроме того, в тропических лесах Амазонки дымовой аэрозоль, скопившийся в нижнем слое атмосферы при лесных пожарах, повышает количество молний при грозах [7].

Леса Азиатской части России обладают огромными сырьевыми запасами и выполняют глобальные экологические функции. Вместе с тем «экологический потенциал» лесов Сибири существенно подорван вследствие возрастающего воздействия пожаров [19]. Согласно наиболее вероятным сценариям, наблюдаемое потепление климата повлечет увеличение горимости лесов, количества выбрасываемой в атмосферу двуокиси углерода и других парниковых газов.

Анализ наблюдений показывает, что основное влияние на перенос аэрозолей оказывают сила и направление ветра, которые зависят от синоптической ситуации и орографии.

Влияние горения биомассы на состав атмосферы стало приниматься во внимание научным сообществом, начиная с ранних работ НоЬЬз и ЯасПсе [20] и Еа§ап а1. [21]. Интерес к этой проблеме возрос после первых исследований, которые выявили зависимость загрязнения атмосферы от наземных пожаров [22,23].

Первые исследования были сосредоточены на лесных пожарах, проходивших в тропиках, но постепенно выяснилась значимость пожаров в бореальных областях.

Сопагс! и др. [24] оценили вклад годовых глобальных эмиссий углерода (С) от лесных пожаров для 1998 года, когда была повышенная пожарная активность в России. Этот вклад составил 14 - 20%. Также в 1998 Татто1:о е1 al. [25] обнаружили аномальное увеличение СО в Японии, что было вызвано пожарами на Дальнем Востоке России. Dlugokencky et al. [26] обнаружили, что причиной глобальных метановых аномалий в 1998 также частично стал сезон большой пожарной активности в России. Более того, Fromm et al. [27] предположили, что значительное количество дыма от бореальных пожаров 1998 г. поднялось в атмосферу, где он находился в течение нескольких месяцев.

Kasichke и Bruhwiler [28] выполнили анализ данных наблюдений для лесных пожаров России и Северной Америке в 1998 г. для пяти различных регионов, в которых были зарегистрированы лесные пожары, для оценки выбросов в атмосферу углерода за счет СО?, СО, СН4. С этой целью были введены и рассмотрены различные категории и уровни биомассы и различные пропорции потребляемого углерода в процессе пожара для пяти регионов Сибири и Дальнего Востока. Выбросы газовых компонент составили 290-383 Тг (общий углерод), 828-1105 Тг(С02), 88-128 Тг(СО) и 2,9-4,7 Тг(СН4). Вклад лесных пожаров в России в 1998 г. составил 78% по отношению к суммарным выбросам (19% приходится на долю Северной Америки).

Amber J. Soja et al. [29] получили результаты, которые показывают, что различия в количестве углерода, запасенного в каждой конкретной экосистеме, и сила пожаров могут влиять на общую прямую эмиссию углерода. Вклад этой эмиссии углерода оценивается в размере 50%. В годы с экстремальной пожарной активностью общая прямая эмиссия углерода может быть на 37-41%) больше, чем в годы с нормальной пожарной активностью по причине увеличенного сгорания органических веществ в почве.

Для более точного моделирования и прогнозирования распространения дымового аэрозоля необходимо располагать информацией о концентрации, свойствах и времени жизни аэрозоля в различных атмосферных условиях. Как отмечено в литературе [6], сравнительно длительное время жизни частиц аэрозоля определяет возможность их дальнего переноса. Шлейфы аэрозоля континентального происхождения часто характеризуются повышенной концентрацией ядер конденсации различного состава (сульфаты, нитраты, пыль, углеродный и сажевый аэрозоль) при повышенном вкладе аккумуляционной моды (диаметр частиц 0,1-1,0 мкм) в микроструктуру аэрозоля. При анализе данных наблюдений выявилось существование мощных «рек» загрязненных потоков воздуха от континентов в удаленные районы океана. Неоднократно наблюдался дальний перенос к западному побережью Северной Америки пылевого аэрозоля и малых газовых компонент из пустынь Монголии, из промышленных регионов Восточной Азии, а также из Сибири, где происходили мощные лесные пожары.

Осуществленные за последние два десятилетия натурные эксперименты в удаленных районах земного шара обнаружили присутствие значительного количества антропогенных загрязнений в атмосфере. Ранее эти зоны рассматривались как свободные от загрязнений. Такими регионами стали Арктика и Антарктика, удаленные районы Тихого и Атлантического океанов. Анализ данных самолетных наблюдений выявил крупномасштабные шлейфы загрязнений и аэрозольные слои в атмосфере, которые образовались в результате промышленных выбросов, сжигания биомассы с последующим дальним переносом малых газовых компонент.

Для исследования влияния лесных пожаров на локальную, региональную и глобальную экодинамику необходимо развитие систем наблюдений (при особом внимании к метеорологическому, лидарному и спутниковому дистанционному зондированию), применение новейших геоинформационных систем, и также численного моделирования многофазных процессов в атмосфере с учетом динамики и химических реакций атмосферного аэрозоля.

При изучении динамики облачного покрова возникает задача о детальном исследовании влияния дымового аэрозоля от массовых лесных пожаров на процессы облако- и осадкообразования. Связанные с лесными пожарами выбросы аэрозоля в атмосферу могут оказывать существенное влияние на влажностные и оптические характеристики облачного покрова, а, следовательно, на процессы осадкообразования и, в результате, на погоду целого региона.

Цель исследований:

- адаптация модели конвективного пограничного слоя атмосферы для исследования процессов распространения аэрозоля с учетом конвекции, турбулентного обмена, влажности, силы и направления ветра; анализ влияния крупнодисперсного дымового аэрозоля, выделившегося при лесных пожарах, на процессы облако - и осадкообразования; при использовании модели конвективного пограничного слоя провести

- разработка вычислительного алгоритма восстановления значений концентрации газовых составляющих в заданном регионе по данным о лесных пожарах и метеорологической информации.

Научная новизна работы.

Негидростатическая модель атмосферного пограничного слоя, учитывающая фазовые переходы в системе пар-вода-лед, была использована для расчета различных сценариев формирования конвективной облачности в районе пожара и переноса дымового аэрозоля. Такой подход для моделирования облачности в условиях пожара является новым.

Получены результаты численного моделирования по распространению дымового аэрозоля с учетом конвекции, турбулентного обмена, влажности, силы и направления ветра, а также количества и распределения, осадков при наличии в атмосфере различных концентраций примесей. На их основе сделано предположение о том, что активный вертикальный тепломассоперенос, генерируемый в зоне массовых лесных пожаров, может оказаться фактором влияния локальных процессов в зоне пожара на атмосферную циркуляцию зонального (синоптического) масштаба. Результаты численного моделирования распространения дымового аэрозоля в тропосфере под влиянием различных метеорологических факторов являются новыми.

С помощью методов математического моделирования впервые показано, что частицы крупнодисперсного дымового аэрозоля, выбрасываемого в зоне горения, могут приводить к уменьшению ливневых осадков в условиях Сибирского региона. Такое влияние аэрозоля может быть существенным в реализации механизма положительной обратной связи, приводящей к увеличению длительности массовых пожаров на территории азиатской части России.

Разработана методика восстановления значений концентрации газовых составляющих по данным космического зондирования о лесных пожарах и метеорологическим данным для оценки концентрации примеси в заданном регионе с помощью построения обратных траекторий и использованием процедуры усвоения данных. Эта методика была впервые применена для конкретных случаев массовых лесных пожаров 2002 и 2006 гг. Результаты численных экспериментов, полученные при использовании данной методики, согласуются с фактическим распределением дымовых шлейфов, полученным по данным спутников серии >ЮАА. Практическая значимость.

Разработаны модели локального и дальнего переноса дымового аэрозоля, выделившегося при лесных пожарах. Выявлен механизм влияния лесных пожаров на циркуляцию воздушных масс. Разработанные методики могут быть включены в локальные и региональные модели атмосферных циркуляций для прогнозирования условий работы авиационного и других видов транспорта, а также безопасности жизнедеятельности населения при крупных массовых лесных пожарах и задымлении местности. Представление работы. Основные результаты диссертации докладывались на Международной конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды: ENVIROMIS-2004, 2006гг. (г. Томск), Международной конференции «Сопряженные задачи механики, информатики и экологии» (г. Горно-Алтайск, 2004г.), XI, XII, XIII, Рабочей группе «Аэрозоли Сибири» (г. Томск, 2004, 2005, 2006гг.), VIII, IX Всероссийской конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф» (г. Кемерово, 2005г., г. Барнаул, 2007г.), X, XI Международной научной конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (г. Красноярск, 2006, 2007гг.), Международном симпозиуме «Физика атмосферы: наука и образование» (г. С. Петербург - Петродворец, 2007г.), XI Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Состав атмосферы. Атмосферное электричество. Климатические эффекты» (г. Нижний Новгород, 2007г.), Международном конгрессе «ГЕО-Сибирь-2006, 2007» (г. Новосибирск).

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 100 наименований. Полный объем диссертации составляет 108 страниц, включая 44 рисунков и 4 таблиц. Каждая глава разбита на параграфы.

Заключение диссертации по теме «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ», Дубровская, Ольга Анатольевна

Основные выводы и результаты проведенных исследований состоят в следующем:

1. Проведена адаптация модели динамики конвективного пограничного слоя атмосферы при постановке начально-краевой задачи, отражающей наличие пожара, как теплового источника и источника эмиссии дымового аэрозоля для уравнений термогидродинамики.

2. С помощью модели динамики конвективного пограничного слоя атмосферы проведена численная оценка характеристик ансамбля конвективной облачности над зоной горения. Сделан расчет области распространения дымового аэрозоля для различных сценариев, выявлены закономерности турбулентного, конвективного переноса тепла, влаги и дымовых аэрозолей, а также оценено их влияние на процессы облако- и осадкообразования. На основе анализа результатов численных экспериментов и спутниковых данных показано, что возможна реализация прямых и обратных связей между процессами синоптического и локального масштабов в зоне горения и задымления.

3. Разработан вычислительный алгоритм восстановления значений концентрации газовых составляющих по данным о лесных пожарах и метеорологическим данным в заданном регионе на регулярной сетке. Алгоритм реализован в виде комплекса прикладных программ.

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дубровская, Ольга Анатольевна, 2008 год

1. Кондратьев К. Я., Григорьев Ал. А. Лесные пожары как компонент природной экодинамики // Оптика атмосферы и океана, 2004. том 17, № 4, с. 279-292.

2. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров // Издательство Томского университета, 1981. с. 9-45.

3. Кабанов М.В., Панченко М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными средами. Часть III. Атмосферный аэрозоль // Издание Томского филиала СО РАН, 1984, 189 с.

4. Кондратьев К.Я. Атмосферный аэрозоль как климатообразующий компонент атмосферы // Оптика атмосферы и океана, 2004. Том 17, №1, с. 5-24.

5. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы. Под редакцией Б. Болина, Б.Р. Дееса, Дж. Ягера, Р. Уоррика. // Гидрометеоиздат, 1989, с. 33-234.

6. Кондратьев К.Я. От нано- до глобальных масштабов: свойства, процессы образования и последствия воздействий атмосферного аэрозоля. 6. Дальний перенос и процессы осаждения // Оптика атмосферы и океана, 2005. том 18, № 4

7. Knowles M.S., Captain John В. Thesis: The influence of forest fire induced albedo differences on the generation of mesoscale circulations. //

8. Department of Atmospheric Science, Colorado State University, 1993,86 pp.

9. Шлычков В.А., Мальбахов B.M. Расчет высоты подъема дымового аэрозоля, вовлекаемого в облачные системы в зоне лесного пожара. // Оптика атмосферы и океана, 2004. том 17, №5-6, стр.453-456.

10. Мальбахов В.М., Лсженин А.А., Дубровская О.А., Климова Е.Г., Шлычков В.А. Оценка влияния лесных пожаров на процессы облако-и осадкообразования // Вычислительные технологии. Новосибирск, 2006. Т. 11(3), спец.выпуск, стр. 135-142.

11. Балин Ю.С., Ершов А.Д., Коханенко Г.П., Пеннер И.Э., Самойлова С.В. Лидарные исследования тропосферы в период сибирских лесных пожаров // Тезисы XIII Рабочей группы «Аэрозоли Сибири», 2006, с. 57.

12. И.Мейсон Б. Дж. Физика облаков // Гидрометеоиздат, Ленинград, 1961. -541с.

13. Шлычков В.А., Пушистов П.Ю., Мальбахов В.М. Влияние атмосферной конвекции на вертикальный перенос аридных аэрозолей // Оптика атмосферы и океана 2001. - Том 14, № 6-7, с. 578-582.

14. Ramanatlian, V., P. J. Crutzen, J. T. Kielil, and D. Rosenfeld Aerosols, climate, and the hydrological cycle // Science, 2001. 294(5549), 8.

15. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град // Гидрометеорологическое издательство, 1963. 412 с.

16. Харук В.И., Двинская М.Л., Рэнсон К. Дж., Им С.Т. Проникновение вечнозеленых хвойных деревьев в зону доминирования лиственницы и климатические тренды // Экология, 2005. N 3, с.186-192.

17. Hobbs, P. V., and L. F. Radke Cloud condensation nuclei from a simulated forest fire // Science, 1969. 279-280.

18. Eagan, R. С., P. V. Hobbs, and L. F. Radke Measurements of cloud condensation nuclei and cloud droplet size distribution in the vicinity of forest fires // J. Appl. Meteorol., 1974. V.13, 553- 557.

19. Crutzen, P. J., L. E. Heidt, J. P. Krasnec, W. H. Pollock, and W. Seiler Biomass burning as a source of atmospheric gases CO, H2, N20, NO, CH3C1 and COS //Nature, 1979.v. 282, 253-356.

20. Seiler, W., and P. J. Crutzen Estimates of gross and net fluxes of carbon between the biosphere and atmosphere // Clim. Change, 1980. v.2, 207-247.

21. Conard, S. G., A. I. Sukhinin, B. J. Stocks, D. R. Cahoon Jr., E. P. Davidenko, and G. A. Ivanova Determining effects of area burned and fire severity on carbon cycling and emissions in Siberia // Clim. Change, 2002. v.55(l- 2), 197-211.

22. Dlugokencky, E. J., B. P. Walter, K. A. Masarie, P. M. Lang, and E. S. Kasischke Measurements of an anomalous global methane increase during 1998 // Geophys. Res. Lett., 2001. v. 28(3), 499-502.

23. ICasischke, E. S., and L. P. Bruhvviler Emissions of carbon dioxide, carbon monoxide, and methane from boreal forest fires in 1998 // J. Geophys. Res., 2003. v.108(D1), 8146, doi: 10.1029/2001JD000461.

24. Deardorff J.W. Three-dimensional numerical study of turbulence in an entraining mixed layer // Boundary Layer Meteorology, 1974, v.7, p. 199226.

25. Белоцерковский O.M., Опарин A.M. Численный эксперимент в турбулентности: от порядка к хаосу // Наука, 2000. 223 с.

26. Михайлова JI.A., Орданович А.Е. Когерентные структуры в пограничном слое атмосферы (обзор) // Изв. АН СССР, ФАО, 1991, т.27, N 6, с. 593-609.

27. Монин А.С. Об определении когерентных структур // Доклады АН СССР, 1991, т. 318, N 4, с. 853-856.

28. Moeng С.-Н. A Large-Eddy-Simulation model for the Study of Planetary Boundary Layer Turbulence. // J. Atmos. Sci., 1984, v. 41, № 13, p 20522062.

29. Rodi W., Mansour N.N., Michelassi V. One-equation near-vail turbulence modeling with the aid of direct simulation data. // Jornal of Fluids Engineering, 1993, v.115, p.195-205.

30. Вагер Б.Г., Надежина Е.Д. Пограничный слой атмосферы в условиях горизонтальной неоднородности. // Л., Гидрометеоиздат, 1979, 136 с.

31. Илюшин Б.Б., Курбацкий А.Ф. О применимости Е-1 и Е-е моделей турбулентности к нейтральному горизонтально однородному атмосферному пограничному слою. // Изв. РАН, сер. ФАО, 1994, т.ЗО, N 5, с. 615-622.

32. Лыкосов В.Н. О проблеме замыкания моделей турбулентного пограничного слоя с помощью уравнения для кинетической энергии турбулентности и скорости ее диссипации. // Изв. РАН, сер. ФАО, 1992, т. 28, N 7, с. 696-704.

33. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. // С.Петербург, Гидрометеоиздат, 1992, Т.1. 694 с.

34. Mason P.J. A Large-Eddy Simulation of the Convective Atmospheric Boundary Layer. // J. Atmos. Sci., 1989, v. 46, № 11, p 1492-1506.

35. Гутман Л.Н. Введение в нелинейную теорию мезометеорологических процессов. // Л.,Гидрометеоиздат, 1969, 295 с.

36. Шлычков В.А., Мальбахов В.М., Пушистов П.Ю. Атмосферная конвекция и ее роль в вертикальном массопереносе // Оптика атмосферы и океана, 2001. т. 14, N 10, с. 957-960.

37. Kessler E. On the distribution and continuity of water substance in atmospheric circulations. // Meteorol. Mon., 1969, v. 10, N 32, 84 p.

38. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики // Новосибирск, Наука, 1973, 352 с.

39. Мейсон Б. Дж. Физика облаков. // JL: Гидрометеорологическое издательство, 1961. 541 с.

40. Шлычков В.А., Мальбахов В.М. Расчет высоты подъема дымового аэрозоля, вовлекаемого в облачные системы в зоне лесного пожара. // Оптика атмосферы и океана. Томск, 2004г., Тематический выпуск «Аэрозоли Сибири», Том 17, №5-6, стр.453-456.

41. Монин A.C., Обухов A.M. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы // Тр. Геофиз. Ин-та АН ССР. 1954. №24(151). С. 163-187.

42. Валендик Э.Н., Матвеев П.М., Трунов И.А. Влияние лесного пожара на пограничный слой атмосферы. В кн.: Горение и пожары в лесу. Красноярск: Ин-т леса и древесины СО РАН СССР, 1973. с. 56-76

43. Гришин A.M. Математические модели лесных пожаров. // Издательство Томского университета. Томск. 1981, с. 9-45

44. Козлов B.C., Панченко М.В. Исследование оптических свойств и дисперсного состава древесных дымовых аэрозолей // Физика горения и взрыва, 1996. т.32, №5, с. 122-133.

45. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град // Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1963. 412 с.

46. Голицин Г.С. Природные аналоги ядерной катастрофы Климатические и биологические последствия ядерной войны. // М. Наука, 1987. С. 100-12-3.

47. Рахимов Р.П., Макиенко Э.В., Панченко М.В., Козлов B.C., Шмаргунов В.П. Изменение микроструктуры древесных дымов в малогабаритной аэрозольной камере под воздействием различных факторов // Оптика атмосферы и океана, 2003. №4 с.337-346.

48. Кабанов М.В., Панченко М.В. Рассеяние оптических волн диссперсными средами. Томск, Препринт, 1984, часть 3, стр. 37-42.

49. Мальбахов В.М., Шлычков В.А. Влияние конвекции на обмен газоаэрзольных эмиссии между подстилающей поверхностью и атмосферой. // Химия в интересах устойчивого развития, 2002. Т. 10. N 5. С. 651-657.

50. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними // Новосибирск, Наука, Сибирское отделение, 1992. 404 с.

51. Мальбахов В.М. Гидродинамическое моделирование эволюции атмосферных конвектив ных ансамблей // Новосибирск, Издательство ВЦ СО РАН, 1997, 185 с.

52. Дубровская O.A., Козлов B.C., Мальбахов В.М. Оценка влияния крупных дымовых частиц на процессы осадкообразования // Оптика атмосферы и океана, 2005. т. 18, N 5-6, с. 430-434.

53. Дубровская O.A., Леженин A.A., Мальбахов В.М., Сухинин А.И., Шлычков В.А. О влиянии пожаров на процессы облако- и осадкообразования // География и природные ресурсы. Специальный выпуск, Томск, 2004, С. 158-161.

54. Мальбахов В.М. , Шлычков В.А., Леженин А.А., Дубровская О.А.

55. Численная модель распространения дымового шлейфа при лесных пожарах с параметрическим учетом процессов горения // География и природные ресурсы. Специальный выпуск, Томск, 2004, С. 170-175.

56. Chapin III, F.S., Oswood, М., Cleve, K.V., Viereck, L.A., Verbyla, D., 2006a. Alaska's Changing Boreal Forest. // Oxford University Press, Oxford, p. 354.

57. IPCC, 2001. Climate change 2001: the scientific basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. // Cambridge University Press, New York, USA, p. 881.

58. Amber J. Soja, Nadezda M. Tchebakova, Nancy H.F. French, Michael

59. D. Flannigan, Herman H. Shugart, Brian J. Stocks, Anatoly I. Sukhinin,

60. E.I. Parfenova, F. Stuart Chapin III, Paul W. Stackhouse Jr. Climate-induced boreal forest change: Predictions versus current observations. // Global and Planetary Change Volume 56, Issues 3-4, April 2007, Pages 274-296.

61. Shvidenko, A., Goldammer, J.G. Fire situation in Russia. // International Forest Fire News 2001. v.24, 41-59.

62. Goldammer, J.G. The wildland fire season 2002 in the Russian Federation: an assessment by the Global Fire Monitoring Center (GFMC). // International Forest Fire News, 2003. v.28, 2-14.

63. Soja, A.J., Sukhinin, A.I., Cahoon Jr., D.R., Shugart, H.H., Stackhouse Jr., P.W. AVHRR-derived fire frequency, distribution and area burned in

64. Siberia. // International Journal of Remote Sensing 2004b. v.25 (10), 1939— 1960.

65. Cahoon Jr., D.R., Stocks, B.J., Levine, J.S., Cofer III, W.R., Pierson, J.M. Satellite analysis of the severe 1987 forest fires in northern China and southeastern Siberia. J// ournal of Geophysical Research, 1994. v.99 (D9), 18627-18638.

66. Cahoon Jr., D.R., Stocks, B.J., Levine, J.S., Cofer III,W.R., Barber,

67. J.A. Monitoring the 1992 forest fires in the boreal ecosystem using NOAA AVHRR satellite imagery. // In: Levine, J.S. (Ed.), Biomass Burning and Global Change.MIT Press, Cambridge,Mass, 1996. pp. 795-801.

68. Дубровская О.А., Мальбахов В.М., Шлычков В.А. Влияние массовых лесных пожаров на циклонические процессы в Сибири // Вычислительные технологии. Новосибирск, 2007, том 12, №2, С.58-66.

69. Мицель А.А., К.М. Фирсов, Б.А. Фомин. Перенос оптического излучения в молекулярной атмосфере. — Томск, 2001 с 67-80.

70. Sutton, R.T., A. O'Neill,F.M. Taylor High-resolution stratospheric tracer fields estimated from satellite observations using lagrangian trajectory calculations //J.Atmos.Sci.,, 1994, 51, 2995-3005.

71. Khattatov B.V., J.C. Gill, L.V. Lyjak, G.P. Brasseur, V.L. Dvertsov, A.E. Roche, J.W. Waters. Assimilation of photo chemically active species and a case analysis of UARS data. // Journal of Geophys. Res., 1999, Vol.104, p. 18715-18737.

72. Hao W. M., Ward D. E Methane production from global biomass burning //J. Geophys. Res. 1998. №11. p. 657-661

73. Development of Emissions Inventory Methods for Wildland Fire. // Final Report. (2002). Thompson G. Pace, D205-01, Research Triangle Park, North Carolina 27711, EPA Contract No. 68-D-98-046, Work Assignment No. 5-03

74. Stocks B. J., Kaufman J. B. Biomass consumption and behavior of wildland fires in boreal, temperate, and tropical ecosystems // Records of Biomass Burning and Global Change, Springer-Verlag, New York. 1998. №51. p. 169-188.

75. Alexeyev V. A.,. Birdsey R. A, Stakanov V. D., Korotkov I. A., Carbon storage in the Asian boreal forests of Russia // Climate Change, and Carbon

76. Cycling in the Boreal Forest. Springer-Verlag, New York. 2000, p. 289311.

77. Bertschi, I., Yokelson R. J., Ward D. E., Babbitt R. E., Susott R. A., Goode J. G., Hao W. M. Trace gas and particle emissions from fires in large diameter and belowground biomass fuels // J. Geophys. Res. 2002, №108, p 69-84.

78. Белоусов СЛ., Юсупов Ю.И. Расчет трехмерных траекторий воздушных частиц // Метеорология и гидрология, 1991. № 12, с.41-48.

79. Калиткин Н.Н. Численные методы. М., Изд. «Наука», 1978, с. 237260.

80. Климова Е.Г., Киланова Н.В. Численные эксперименты по оценке эмиссии метана на основе системы усвоения данных о пассивной примеси в атмосфере Северного полушария // Оптика атмосферы и океана, 2006. т. 11, с.961-964.

81. Киланова Н.В., Климова Е.Г. Численные эксперименты по оценке систематической ошибки модели в задаче усвоения данных о концентрации пассивной примеси // Вычислительные технологии, 2006, т. 11, №5, с.32-40.

82. Климова Е.Г., Ривин Г.С. Схема численного трехмерного многоэлементного анализа для Сибирского региона. // Метеорология и гидрология, 1992, с.235-240.

83. Гандин Л.С. Объективный анализ метеорологических полей. Л., Гидрометеоиздат, 1963, 287 с.

84. Bratseth A.M. Statistical interpolation by means of successive correction. // Tellus, 1986, 38A, p.439-447.

85. Владимиров A.M., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. Л., Гидрометеоиздат, 1991, с 87-116.

86. Sukhinin A.I., Kashkin V.B., Ponomarev E.I. (1999). Monitoring Forest Fire In Eastern Siberia From Space // Proceeding Of SPIE, 1999, V. 3983 -P. 206-214.

87. Дубровская O.A., Климова Е.Г. Прогнозирование распространения дымовых аэрозолей на территории Сибири // Вычислительные технологии. Новосибирск, 2007, том 12, №5, С.68-77.