Геополитика и экогеодинамика регионов.

Том 9(19). Вып. 1. 2023 г. С. 267–273.

УДК 551.510

Л. Р. Бекирова¹, Х. С. Халилова²,

И. Г. Абдуррахманова³

¹Азербайджанский государственный университет нефты и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика

1. Национальная академия авиации, г. Баку, Азербайджанская Республика
2. Национальное аэрокосмическое агентство, г. Баку, Азербайджанская Республика

e-mail: asadzade@rambler.ru

Аннотация. Статья посвящена сравнительной оценке известных моделей возникновения морского аэрозоля в береговой зоне по признаку появления экстремума в кривой распределения аэрозольного потока по радиусу сгенерированных частей. Рассмотрены балансная модель Смита и модель береговой транспортировки аэрозоля (CAT). Указанные модели охватывает как континентальный, так и морской прибрежный аэрозоль, где введена эмпирическая функция источника аэрозоля, которая позволяет исследовать распределение частиц по размерам с учетом влияния ветра.

Эта функция представлена в виде аддитивной комбинации рапсределений соответствующих потоков частиц по размерам радиуса возникших по механизмам лопанию пузырьков и ударения волн о берег. Применительно к балансовой модели получено аналитическое выражение для вычисления скорости ветра при которой поток аэрозольных частиц определенного радиуса имеет максимум. Также показано, что максимум кривой распределения потока аэрозоля по радиусам смещается при изменении скорости ветра. Показано экспериментальное подтверждение этого факта применительно к модели CAT.

Ключевые слова: аэрозоль, генерация, скорость ветра, распределение, модель.

Введение

Как отмечается в работе [1], в береговых зонах, где происходит непосредственное соприкосновение атмосферы и поверхности океана, функция распределения морского аэрозоля по размерам зависит от условий погоды, и в особенности от скорости ветра. Ветер создает турбулентные воздушные потоки над морем, и в конечном счете вознукшие при этом аэрозольные частицы содействуют переносу тепла и влаги над морской поверхностью [2,3]. Известная модель, динамики аэрозоля (MADE) позволяет изучить связь между динамикой аэрозоля и метеорологическими параметрами [4]. Как отмечается в [5], динамика аэрозоля включает такие процессы, как коагуляция, конденсационный рост; ньюклеация, перенос массы. При этом обнаруживается некоторая связь между моделями качества воздуха и моделями динамики аэрозоля.

Согласно [6], наиболее часто используются следующие модели функции источника аэрозольных частиц: (а) модель Монахена [7]; (б) модель Смита [8].

267

Бекирова Л. Р., Халилова Х. С., Абдуррахманова И. Г.

Согласно модели Монахена функция источника аэрозольных частиц опеделяется выражением

Рис. 2. Графики зависимости / от для модели Смита и модели CAT. Кругами и треугольниками показаны данные, полученные по модели смита

Как видно из графиков, приведенных на рис. 2 наличие максимума / подтверждается для обеих моделей. В то же время смещение этого максимума в зависимости от скорости ветра четко прослеживается только для модели CAT.

Выводы

Сформулирован и решен вопрос об определении скорости ветра, при которой генерируется максимальное количество аэрозольных частиц в береговой зоне. Анализ существующих моделей Монахена, Смита а также модели CAT показал, что указанный максимум вычисляется аналитически в модели Смита. Полученное решение показало, что значение искомой величины скорости ветра зависит от радиуса аэрозольных частиц, генерация которых при указанной скорости достигает максимума. Приведено экспериментальное подтверждение указанного эффекта применительно к модели CAT.

271

Бекирова Л. Р., Халилова Х. С., Абдуррахманова И. Г.

Литература

1. Zielinski T. Studies of Aerosol Physical Properties in Coastal Areas// Aerosol Science and Technology. American Association for Aerosol Research. 38:513-524. 2004. doi:10.1080/02786820490466738.
2. Leeuw G., Neele F., Hill M., Smith M., Vignati E. Production of sea spray aerosol in the surf zone// J. Geophys. Res. 105:29397-29409. 2000.
3. Vignati E., Leeuw G., Borkowicz R. Aerosol transport in the coastal environmental and effects on extinction// Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 3433:21-30. 1998.
4. Ingmar J., Heinz H., Memmesheimer M., Ebel A., Francis S., Shankar U. Modal aerosol dynamics model for Europe: development and first applications// Atmospheric Environment Vol. 32. No 17. Pp. 2981-2999. 1998.
5. Zhang Y., Seigneur C., Seinfeld J., Jacobson M., Binkowski F. Simulation of aerosol dynamics: a comparative review of algorithms used in air quality models// Aerosol Science and Technology. 31:487-514. 1999.
6. Vignati E., Leeuw G., Berkowicz R. Modeling coastal aerosol transport and effects of surf-produced aerosols on processes in the marine atmospheric boundary layer// Journal of Geophysical Research. Vol. 106. No 17. Pp. 20,225-20,238. September 16. 2001.
7. Monahan E. C., OMuircheartaigh I. G. Whitecaps and the passive remote sensing of the ocean surface. Int. J. Remote Sens. 7. 627-642. 1986.
8. Smith M. H., Park P. M., Consterdine I. E. Marine aerosol concentrations and estimated fluxes over the sea. Q. J. R. Meteorol. Soc. 119. 809-824. 1993.
9. Эльсгольц Л. Э. Дифференциальные уравнения и вариационное исчисление//

М. Наука. 1974. 432 с.

1. R. Bekirova¹, H. S. Khalilova²,

I. G. Abdurrakhmanov³

Evaluation of the extreme properties of aerosol generation in the coastal zone under the influence of wind

1. Azerbaijan State University of Oil and Industry, Baku, Republic of Azerbaijan
2. National Academy of Aviation, Baku, Republic of Azerbaijan
3. National Aerospace Agency, Baku, Republic of Azerbaijan

e-mail: asadzade@rambler.ru

Abstract. The article is devoted to a comparative assessment of known models of the occurrence of marine aerosol in the coastal zone on the basis of the appearance of an extremum in the distribution curve of the aerosol flow along the radius of the generated parts. The Smith balance model and the onshore aerosol Transportation (CAT) model are considered. These models cover both continental and marine coastal aerosol, where an empirical aerosol source function is introduced, which allows us to study the particle size distribution taking into account the influence of wind.

This function is presented in the form of an additive combination of the distributions of the corresponding particle flows by the size of the radius arising from

272

Оценка экстремальных свойств генерации аэрозоля в береговой зоне под воздействием ветра

the mechanisms of bubble bursting and waves hitting the shore. In relation to the balance model, an analytical expression is obtained for calculating the wind speed at which the flow of aerosol particles of a certain radius has a maximum. It is also shown that the maximum of the aerosol flow distribution curve along the radii shifts when the wind speed changes. Experimental confirmation of this fact is shown in relation to the CAT model.

Keywords: aerosol, generation, wind speed, distribution, model.

References

1. Zielinski T. Studies of Aerosol Physical Properties in Coastal Areas// Aerosol Science and Technology. American Association for Aerosol Research. 38:513-524. 2004. doi:10.1080/02786820490466738. (in English)
2. Leeuw G., Neele F., Hill M., Smith M., Vignati E. Production of sea spray aerosol in the surf zone// J. Geophys. Res. 105:29397-29409. 2000. (in English)
3. Vignati E., Leeuw G., Borkowicz R. Aerosol transport in the coastal environmental and effects on extinction// Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 3433:21-30. 1998. (in English)
4. Ingmar J., Heinz H., Memmesheimer M., Ebel A., Francis S., Shankar U. Modal aerosol dynamics model for Europe: development and first applications// Atmospheric Environment Vol. 32. No 17. Pp. 2981-2999. 1998. (in English)
5. Zhang Y., Seigneur C., Seinfeld J., Jacobson M., Binkowski F. Simulation of aerosol dynamics: a comparative review of algorithms used in air quality models// Aerosol Science and Technology. 31:487-514. 1999. (in English)
6. Vignati E., Leeuw G., Berkowicz R. Modeling coastal aerosol transport and effects of surf-produced aerosols on processes in the marine atmospheric boundary layer// Journal of Geophysical Research. Vol. 106. No 17. Pp. 20,225-20,238. September 16. 2001. (in English)
7. Monahan E. C., OMuircheartaigh I. G. Whitecaps and the passive remote sensing of the ocean surface. Int. J. Remote Sens. 7. 627-642. 1986. (in English)
8. Smith M. H., Park P. M., Consterdine I. E. Marine aerosol concentrations and estimated fluxes over the sea. Q. J. R. Meteorol. Soc. 119. 809-824. 1993. (in English)
9. El’sgol’c L. E. Differencial’nye uravneniya i variacionnoe ischislenie// M. Nauka. 1974. 432 s. (in Russian)

Поступила в редакцию 10.12.2022 г

273