Анализ взаимосвязи температурных инверсий с периодами НМУ в Красноярске в 2019-2020 году

Одна из главных проблем крупных городов мира – это загрязнение атмосферы. В периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) происходит резкое увеличение концентрации загрязняющих веществ в нижнем слое атмосферы, к которым относят промышленные и автомобильные выбросы, печное отопление и так далее. Одним из природных факторов является температурная инверсия в атмосфере.
Температурные инверсии возникают в связи с тем, что в приземном слое атмосферы на разных высотах располагаются слои различной толщины, в которых убывание температуры замедляется, прекращается или, наоборот, вместо убывания температуры с высотой происходит её увеличение.
Возникает необходимость исследования атмосферных процессов с помощью наборов метеорологических данных для анализа периодов, приводящих к ухудшению экологической обстановки.
Целью данной работы является анализ взаимосвязи между присутствием температурных инверсий в приземном слое атмосферы и периодами повышенного загрязнения воздуха в городе Красноярске с 1 января 2019 по 31 декабря 2020 года по метеорологическим данным модели прогноза погоды Global Forecast System (NCEP). А также, выявление взаимосвязи между периодами повышенного загрязнения воздуха и скоростью, порывами ветра и высотой пограничного слоя атмосферы.
В работе используются данные модели прогноза погоды NCEP GFS о температуре воздуха на трех изобарических поверхностях (1000, 925 и 850 мбар), о порывах ветра и высоте пограничного слоя атмосферы. Данные о концентрациях твердых частиц PM2.5 и скорости ветра предоставлены системой мониторинга воздуха КНЦ СО РАН.
Результаты анализа данных позволяют сделать вывод о высокой степени взаимосвязи между указанными параметрами. Наибольшее количество дней с температурными инверсиями наблюдается в холодный период года (декабрь, январь, февраль), наименьшее – в теплое время года (май, июнь, июль). Общее количество дней с инверсиями составило 29% от количества дней всего периода исследования. Наиболее часто встречающийся тип инверсии – приземная или приподнятая. Общая продолжительность дней периодов НМУ составила 47 дней, из них 38 дней, когда «загрязнение» твердыми частицами PM2.5 превышало среднесуточное ПДК, и 39 дней с инверсиями. Корреляция между скоростью ветра, полученной по данным наземной станции мониторинга, и порывами ветра, полученными по данным модели GFS, составляет 0,82, между скоростью ветра и высотой пограничного слоя – 0,79. Результаты работы демонстрируют возможность использования метеоданных модели NCEP GFS в задачах исследования приземного слоя атмосферы и периодов его загрязнения.