Математическое моделирование переноса биоаэрозолей в атмосфере вблизи крупного промышленного центра с учетом неоднородностей температуры и влажности

Аннотация

Представлены основные результаты исследования распространения микромицетов от природного источника в нижнем слое атмосферы в окрестностях города Перми с учетом воздействия температурной неоднородности и влажности подстилающей поверхности. На рассматриваемой площадке 40×50 км выявлено пять типов шероховатости поверхности. На основе отбора проб в Камской долине было обнаружено в течение 2014 года 15 родов плесневых грибов, многие виды которых известны как патогены растений. Cladosporium, наивысшая концентрация спор которого выявлена в летний период, в процентном соотношении превосходит другие грибы. На основе локально-равновесного подхода выводятся уравнения математической модели путем усреднения поперек слоя исходных трехмерных уравнений скорости, теплопроводности и влажности воздуха, описывающих мезомасштабные атмосферные процессы, а также переноса живой примеси. Оценивается возможность создания систем локального мониторинга биоаэрозолей на основе разработанной модели. Определяются необходимые исходные метеорологические и микробиологические элементы и параметры задачи. Представлены результаты численных расчетов переноса спор микромицетов от точечного источника в районе Камской долины города Перми с учетом и без учета ее размножения с помощью метода сеток, пространственный шаг сетки 200 м. Расчеты проведены для различных погодных условий. В зимний период биоаэрозоль по своим характеристикам подобна пассивной примеси. В летний период температурная неоднородность подстилающей поверхности формирует местное локальное движение воздуха, влияющее на направление ветра и увеличивающее его скорость. Учет размножения микромицетов существенно увеличивает их максимальную концентрацию в нижнем слое атмосферы.