WYKŁAD 1
Średnie 10-min. prędkości wiatru na wysokości 10 m n.p.g. w terenie otwartym i klasie szorstkości 0-1
procentowy udział wiatru w przyjętych klasach prędkości na wys. 10 m dla terenu o klasie szorstkości „0”
Roczny przebieg średnich miesięcznych prędkości wiatru dla dnia i nocy w Warszawie
Dobowy przebieg średnich rocznych prędkości wiatru na wybranych stacjach meteorologicznych na wysokości 10m dla terenu o klasie szorstkości „0”
Procentowy udział czasu trwania cisz 1-godzinnych w roku na wysokości 10 m
Procentowy udział nieprzerwanego czasu trwania cisz atmosferycznych (1966-1990)
Średnia liczba dni z ciszą atmosferyczną w rejonie Stargardu Szczecińskiego
Procentowy udział cisz dolnych w przyjętych przedziałach doby w Warszawie w latach 1956-1965, liczony w stosunku do całkowitej liczby godzin w danym przedziale czasu
Częstość występowania ( w %) cisz w poszczególnych częściach doby według pór roku
Dobowy rozkład cisz w poszczególnych miesiącach w Warszawie
Struktura dobowa cisz w rejonie Stargardu Szczecińskiego w ciągu roku
Struktura dobowa cisz w rejonie Stargardu Szczecińskiego w poszczególnych porach roku
Struktura dobowa cisz w rejonie Stargardu Szczecińskiego podczas kalendarzowego lata i zimy
Wiatry bardzo słabe ( 0-2 m·s^-1) + słabe (3-5 m·s^-1) + cisze:
- wybrzeże – około 40%
- środkowa Polska – ponad 50%
- południowa Polska – około 70%
- obszary podgórskie i górskie-
około 90% dni w roku
Klasy turbulencyjności
-brak turbulencji v=0m/s
-turbulencja słaba >0-4m/s
-turbulencja umiarkowana >4-10m/s
-turbulencja siln >10-20m/s
-turbulencja bardzo silna >20m/
Częstość występowania wiatrów w ustalonych przedziałach prędkości dla różnych długotrwałości
Częstość występowania wiatrów o różnej prędkości dla poszczególnych kierunków o długotrwałości do 1 godziny
procentowy udział wiatru z poszczególnych kwadrantów
Przeważające kierunki wiatru
Pionowy profil prędkości wiatru
Przyrost prędkości zależy od:
-charakteru podłoża,
-stanu pionowej równowagi atmosfery
-prędkości wiatru
Średnie pionowe przyrosty prędkości wiatru [m/s na 100m] dla Warszawy
Pionowy profil kierunku wiatru
-w szerokościach umiarkowanych, nad lądem średnio o 23,5°- latem 20°, zimą 30°,
-nad terenem płaskim kąt skrętu w prawo mniejszy niż nad górzystym,
-mniejszy kąt skrętu przy dużej prędkości wiatru i większy przy małej,
-kąt skrętu zależy od krzywizny izobar - w obszarach niżów barycznych średnio 15-20°, a w wyżach 30-35°.
Średnie pionowe skręty wiatru [stopnie na 100m] dla Warszawy
Profil pionowy prędkości wiatru obserwowanych na 200-metrowym maszcie gradientowym w Żarnowcu
WYKŁAD 2
STRATYFIKACJA TERMICZNA TROPOSFERY A ROZPRZESTRZENIANIE SIĘ ZANIECZYSZCZEŃ
Temperatura potencjalna powietrza: jest temperaturą jaką cząstka by miała, gdyby została sprowadzona adiabatycznie do ciśnienia standardowego P0, równego zazwyczaj 1000 hPa. Temperatura jest oznaczona θ ( teta)
Równowaga stała –gradient rzeczywisty < adiabatycznego
Równowaga obojętna –gradient rzeczywisty = adiabatyczny
Równowaga chwiejna –gradient rzeczywisty >adiabatycznego
Procesy prowadzące do powstania równowagi chwiejnej
Każdy proces, który powoduje powstawanie chłodniejszego powietrza na większych wysokościach i cieplejszego na mniejszych przyczynia się do zmniejszenia stabilności atmosfery.
Ogrzewanie powietrza od gruntu - słońce ogrzewając grunt ogrzewa powietrze przy nim zalegające, a to powoduje, że powietrze ciepłe znajduje się w dolnej warstwie atmosfery poniżej chłodnego.
Ciepła adwekcja przy gruncie - napływ ciepłego powietrza nad dany obszar powoduje podwyższenie temperatury przy powierzchni ziemi.
Chłodna adwekcja w wyższych warstwach atmosfery - napływ chłodnego powietrza w górne warstwy atmosfery powoduje, że powietrze jest tam chłodniejsze od tego poniżej.
Procesy prowadzące do powstania równowagi stałej
Każdy proces, który powoduje powstawanie cieplejszego powietrza na większych wysokościach i chłodniejszego na mniejszych przyczynia się do zwiększenia stabilności atmosfery.
Ochłodzenie z wypromieniowania - występuje podczas spokojnych i bezchmurnych nocy, kiedy powietrze przy gruncie ochładza się szybciej niż warstwy powyżej (na skutek wypromieniowania ciepła) i w rezultacie chłodniejsze powietrze zalega przy gruncie.
Chłodna adwekcja przy gruncie - napływające zimne powietrze powoduje szybszy spadek temperatury przy gruncie niż na większych wysokościach.
Ciepła adwekcja w górnych warstwach atmosfery - kiedy ciepłe powietrze napływa na wyższe warstwy atmosfery i powoduje podwyższenie temperatury na większych wysokościach (podczas gdy poniżej temperatura jest niższa).
WYKŁAD 3
RODZAJE TERMICZNYCH WARSTW HAMUJĄCYCH
WYKŁAD 4
MODELOWANIE TRANSPORTU I DYSPERSJI ZANIECZYSZCZEŃ W ATMOSFERZE
skala przestrzenna modeli rozprzestrzeniania zanieczyszczeń w atmosferze:
-globalna (powyżej 2000km)
-kontynentalna (200-2000km)
-regionalna (20-200km)
-lokalna (2-20 km)
-turbulencyjna (do 2 km)
Zanieczyszczenia emitowane do atmosfery ze źródeł naturalnych i sztucznych podlegają:
-transportowi, w wyniku działania wiatru
-rozcieńczaniu, w wyniku dyfuzji turbulencyjnej
-przemianom fizykochemicznym, z udziałem naturalnych składników powietrza
-procesom usuwania, w wyniku mokrej depozycji
Modele statystyczne, są oparte na:
-prognozowaniu rozwoju epizodów zanieczyszczeń;
-statystycznych i półdoświadczalnych technikach analizy trendów, okresowości oraz wzajemnych zależności między jakością powietrza a pomiarami atmosferycznymi,
Modele statystyczne= klimatyczne
-wyznaczenie semiempirycznych
zależności receptor – źródło
Metody:
- modele regresyjne,
- proste tablice rozdzielcze
- regresja pojedyncza
- regresja wielokrotna
-analiza ciągów chronologicznych
-analiza wielowymiarowa, jak np. analiza spektralna, analiza czynnikowa, analiza skupień.
Przewidywanie wartości wynikowej na podstawie modelu regresji wymaga:
- zbudowania modelu funkcji regresji
-estymacji parametrów modelu
- statystycznej weryfikacji modelu
- wyznaczenia wartości zmiennych niezależnych
Modele deterministyczne = fizyczne
-Obliczenia rozpoczyna się od punktu emisji i następnie ustala się zależności przyczynowo-skutkowe typu emitor-receptor.
-Stężenia zanieczyszczeń wyznacza się korzystając z równań i wzorów teoretycznych, a danymi wejściowymi są wielkości emisji i parametry meteorologiczne, wyrażające dyspersję zanieczyszczeń.
Matematyczny opis procesów atmosferycznych,zasady zachowania:
-masy
-ciepła
-pędu
-wody
-zanieczyszczeń .
Równania podstawowe:
-ciągłości
-dopływu ciepła
-ruchu
-transportu wody
-transportu zanieczyszczeń
-dodatkowe równania
Dane wejściowe do modeli rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w powietrzu
-Dane dotyczące emisji zanieczyszczeń
- Dane terenowe
-Dane meteorologiczne
-Inne dane o zanieczyszczeniach
Modele matematyczne deterministyczne
Modele Lagrangeowskie
– Modele gaussowskie
– Modele pudełkowe
– Modele cząstek
Modele Eulerowskie
- Modele analityczne
- Modele pudełkowe
- Modele numeryczne z domknięciem pierwszego rzęd
- Modele numeryczne z domknięciem drugiego rzędu
-Modele numeryczne z domknięciem uwzględniającym turbulencję podsiatkową

~Modele smugowe starej generacji korzystające z tradycyjnej klasyfikacji stanów równowagi atmosfery
~Modele smugi segmentowej i/lub obłoku przystosowane dla opisu rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w warunkach niestacjonarnych i niejednorodnych
~Modele „nowej generacji: z modułem gaussowskim, posługujące się parametrami warstwy granicznej
W praktyce inżynierskiej najczęściej stosuje się modele:
-proste,
-oparte na pojedynczych równaniach różniczkowych,
-w skali lokalnej (o zastosowaniu na niezbyt dużych obszarach),
-dla których w sposób doświadczalny ustala się charakterystyczne współczynniki dotyczące:
*stanu atmosfery,
*parametrów emisji,
*konfiguracji terenu.

Modele gaussowskiesmugowe starej generacji
*obowiązuje tradycyjny opis warunków meteorologicznych, w tym intensywności ruchów turbulencyjnych w atmosferze ( dyskretne stany równowagi atmosfery)
*schematy parametryzacji dyfuzji w tych modelach są odnoszone do w/w stanów równowagi atmosfery
*stężenie zanieczyszczenia wyznaczane z równania gaussowskiego dla smugi (formuły Pasquilla)
Formuła gaussowska model Gaussa
Stosowany dla:
*emisji, które nie powodują znacznych zmian charakterystyk powietrza, a w szczególności nie oddziałują na przepływ powietrza;
*niezbyt ekstremalnych warunków pogodowych;
*obszarów bliskich źródeł uwolnień (powyżej 100 m);
*niewielkich wysokości źródła (w związku ze skrętem kierunku wiatru wraz z wysokością);
*prędkości wiatru powyżej zera.
W praktyce inżynierskiej najbardziej rozpowszechniony jest model Pasguilla z 1961 roku. Formuła ta opisuje tzw. Gaussowski model smugi zanieczyszczeń, w której stężenie zanieczyszczenia wzdłuż osi smugi ma statystyczny rozkład Gaussa.
Formuła Pasquilla
-opisuje rozprzestrzenianie się zanieczyszczenia gazowego w powietrzu
-Stanowi rozwiązanie uproszczonego równania różniczkowego dyfuzji zanieczyszczenia gazowego w poruszającym się ośrodku gazowym
-Pozostałe metody obliczeniowe są wyprowadzone z tej formuły
-Dotyczy punktowego źródła emisji zanieczyszczeń ( kominy, wyrzutnie wentylacyjne, wywietrzniki)
-Wymiary poprzeczne powierzchni wyrzutu zanieczyszczenia są o rzędy wielkości mniejsze od wymiarów obszaru, na jakim rozprzestrzeniają się zanieczyszczenia
Uproszczenie ogólnego rozważania dyfuzji atmosferycznej polega na wprowadzeniu następujących założeń
-Pole stężeń zanieczyszczeń jest stałe, tzn. stała jest wielkość emisji
-jedynym ruchem powietrza jest wiatr
-Współczynniki dyfuzji atmosferycznej nie zależą od wysokości nad powierzchnią gruntu
WYKŁAD 5
TURBULENCJA W ATMOSFERZE
Główne przyczyny powstawania wirów turbulencyjnych w górnych warstwach troposfery
*różne szybkości wiatru
*różne kierunki wiatru
Głębokość warstwy mieszania zależy od:
-stopnia nagrzania podłoża – im jest większy, tym większa turbulencja termiczna
-prędkości wiatru – im jest ona większa, tym większa turbulencja mechaniczna
-szorstkość podłoża – im większa, tym silniejsza turbulencja mechaniczna
Typy smug zanieczyszczeń: A-pętlowy, B-stożkowy, C-wentylacyjny, D-trasujący, E-zanieczyszczający
Rodzaje smug w zależności od pionowego gradientu temperatury
*Smuga narastająca (wznosząca) - powstaje, gdy inwersja rozciąga się poniżej wylotu komina lub w niewielkiej odległości od niego. Wyemitowane gazy odlotowe mogą rozprzestrzeniać się tylko ku górze, ponieważ inwersja hamuje ich ruch w dół
*Smuga termiczna- jest często obserwowana w letnie popołudnia kiedy ruchy termiczne są dobrze rozwinięte. Prądy konwekcyjne powodują rozerwanie smugi na poruszające się oddzielnie fragmenty które często unoszą się do góry i tworzą chmury typu cumulus
*smuga chorągiewkowa
*smuga zstępująca
*smuga pętlowa
*smuga stożkowa
*smuga wentylacyjna
*smuga zanieczyszczająca
Elementy i zjawiska służące do określania stanów równowagi
-prędkość wiatru
-klasa radiacyjna
-wysokość Słońca nad horyzontem i stopień nasłonecznienia
-stopień pokrycia chmurami
-wysokość podstawy chmur
-stan gruntu
-widzialność
WYKŁAD 6
ROLA SKŁADOWYCH OBIEGU WODY W PROCESACH SAMOOCZYSZCZANIA ATMOSFERY
Nieprzerwane okresy z wilgotnością ≥ 70% w roku:
lato 2 dni
wiosna 6 – 10 dni
jesień 15 dni
zima 25 – 30 dni
Częstość wilgotności względnej ponad 70% w nieprzerwanych ciągach dni
w rejonie Stargardu Szcz.
Procesy zachodzące w zanieczyszczonej warstwie powietrza, objętej opadami
-zwykłe rozpuszczenie i wymycie związku
-rozpuszczenie związku, połączone z uwodnieniem i dysocjacją
-rozpuszczenie i następująca bezpośrednio po nim przemiana lub reakcja z innymi substancjami
Spadek zawartości aerozolu oraz substancji gazowych w warstwie powietrza objętej opadami deszczu
Przykłady zmian stężenia aerozoli siarczanowych pod wpływem opadów deszczu
Intensywność wymywania zanieczyszczeń z powietrza atmosferycznego zależy od:
-charakteru opadu,
-czasu opadu,
-wielkości średnicy kropli deszczu,
-prędkości opadania kropli deszczu,
-charakteru zanieczyszczenia,
-nasycenia kropli deszczu zanieczyszczeniami.