Статья: Пространственно-временной анализ повторяемости туманов в Пермском крае и их влияние на загрязнение атмосферы

Наиболее часто туманы отмечаются в августе (в среднем 1,4 % от общего количества часов), сентябре (1,7 %) и октябре (1,5 %), что связано с наибольшими значениями относительной влажности воздуха в эти месяцы. Наименьшая повторяемость туманов отмечается в январе (0,2 %) и феврале (0,1 %) - связана с низкими значениями относительной влажности воздуха.

Таким образом, наиболее часто туманы в Пермском крае наблюдаются на метеостанциях Чердынь, Вая, и Октябрьский, преимущественно в августе - октябре.

На рис. 5 представлено распределение количества дней с туманами по месяцам в городах, в которых ведется постоянный мониторинг загрязнения атмосферы за период 1999 - 2016гг. За исследуемый период в г. Пермь отмечалось 152 дня с туманами, в г. Березники - 220 дней, в г. Соликамске - 278 дней, в г. Губаха- 350 дней с туманами.

Рис. 5 Количество дней с туманами по месяцам за период 1999-2016гг. в городах Пермского края: А - г. Пермь, Б - г. Березники, В - г. Соликамск, Г - г. Губаха

Наибольшее число дней с туманами во всех городах отмечается с июля по октябрь.

В г. Пермь (рис. 4, а) чаще всего туман отмечался в июле и сентябре, соответственно 26 и 27 дней. В г. Березники (рис. 4, б) - в сентябре (42 дня), в Соликамске (рис. 4, в) - в сентябре (51 день) и в октябре (50дней), в Губахе (рис. 4, г) - в августе (78 дней) и сентябре (79дней).

Наименьшее число дней с туманами наблюдалось весной и зимой. В эти сезоны значительная часть земной поверхности покрыта снегом, а условия для образования капельножидкого тумана над снежной поверхностью неблагоприятны [2; 3].

В январе и феврале отмечалось минимальное количество дней с туманами: в г. Пермь - 4 дня, в г. Соликамске - 3 дня, в г. Березники - 3 дня, в г. Губаха - 1 день.

На рис. 6 представлено распределение количества дней с туманами по годам в четырех городах края за период 1999 - 2016гг. Максимальное число дней с туманами в городах Губаха и Соликамск отмечалось в 2000 г. - 30 дней, в Перми чаще всего туманы наблюдались в 2014 г.- 14 дней, а в Березниках в 2005г. - 20 дней.

Рис. 6. Количество дней с туманами по годам за период 1999-2016гг. в городах Пермского края: А - г. Пермь, Б - г. Березники, В - г. Соликамск, Г - г. Губаха

Наименьшее количество дней с туманами в городах Березники и Соликамск было в 2010 и в 2011 гг. - по 7 дней, в Перми реже туманы отмечались в 2002 г. - 3дня, а в Губахе в 2010 г. - 10 дней.

Далее проводилось исследование, при каких синоптических ситуациях отмечаются туманы. Повторяемость туманов при различных синоптических ситуациях в исследуемых городах края за период 1999 - 2016гг. представлена в табл. 2. К синоптическим ситуациям, при которых чаще всего отмечаются туманы в крае, относятся малоградиентное поле, теплый сектор циклона и центр антициклона. На их долю приходится более 70 % от всех синоптических ситуаций, при которых наблюдались туманы.

Реже всего туманы отмечались при различных перифериях антициклонов и циклонов. Не отмечались туманы при синоптических ситуациях «центр циклона» (г. Березники, г. Соликамск), «северная часть циклона» (гг. Березники, Соликамск, Губаха), «северо-восточная периферия антициклона» (г. Березники), «восточная периферия антициклона» (г. Соликамск), «западная периферия антициклона» (г. Губаха).

Таблица 2 Повторяемость( %) туманов при различных синоптических ситуациях в городах Пермского края за период 1999-2016гг.

После проведения типизации синоптических процессов, при которых отмечался туман в городах края, был установлен уровень загрязнения воздуха для каждого выделенного типа синоптической ситуации и рассчитано среднее значение параметра Р (табл. 3).

В синоптических ситуациях «малоградиентное поле» и «теплый сектор циклона», при которых чаще всего отмечается туман, уровень загрязнения воздуха характеризуется как повышенный и низкий.

Высокий уровень загрязнения воздуха в дни с туманами создается в г. Пермь при юго-западной периферии антициклона (Р=0,34) и в центре антициклона (Р=0,32). Повторяемость туманов при этих синоптических ситуациях не велика и составляет 1 % и 8 % соответственно. Высокий уровень загрязнения в г. Губаха отмечался при северной (Р=0,30), восточной (Р=0,34) и юго-западной перифериях антициклона (Р=0,31).Туманы при этих синоптических ситуациях отмечались в 6 %, 2 % и 2 % соответственно от всех случаев возникновения туманов. При других синоптических ситуациях уровень загрязнения воздуха в городах Пермь и Губаха характеризуется как пониженный и повышенный.

Таблица 3 Среднее значение параметра Р при различных синоптических ситуациях в дни с туманами за период 1999-2016гг.

В городах Березники и Соликамск опасный уровень загрязнения воздуха в дни с туманами за исследуемый период не наблюдался.

Далее был проведен анализ случаев превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в туманах, т. к. ПДК является главным критерием качества атмосферного воздуха Предельно допустимые концентрации(ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы. ГН2.1.6.1338-03.М., 2004. Дополнения ГН 2.1.6.1983-05 и ГН 2.1.6.1984-05. М.,2006..

В Пермском ЦГМС - филиале ФБГУ «Уральское УГМС» мониторинг загрязнения атмосферы проводится по 12 основным и специфическим веществам: взвешенные вещества; диоксид серы; оксид углерода; диоксид азота; оксид азот; сероводород; фенол; фтористый водород; хлор; соляная кислота; аммиак; формальдегид.

Практически все перечисленные выше загрязняющие вещества были обнаружены в туманах, в том числе и в концентрациях, превышающих ПДК (табл. 4).

Таблица 4. Число случаев превышения ПДК в дни с туманами по загрязняющим веществам

Анализ показал, что случаи превышения ПДК загрязняющих веществ в туманах отмечаются довольно часто. В городах Пермь, Соликамск и Губаха превышения ПДК по формальдегиду составляют 40 - 77 %от всех примесей. В г. Березники 65 % от всех случаев превышения ПДК приходятся на диоксид азота и соляную кислоту.

Заключение

Пространственно-временной анализ повторяемости туманов, проведенный по данным 11 метеостанций Пермского края за период 1999-2016 гг. показал:

1. Распределение туманов в течение года и по территории Пермского края неравномерно. В теплое время года туманы наблюдались от 6 до 27 дней, в холодное - от 2 до 11 дней.

2. Наибольшее число дней с туманами отмечается по крайнему северу, горным и юговосточным районам края. Общее количество дней с туманами здесь составляет от 20 до 30 дней в год.

3. Наиболее часто туманы в Пермском крае наблюдаются на метеостанциях Чердынь, Вая и Октябрьский, преимущественно в августе - октябре (до 8 дней в месяц). Наименьшее число дней с туманами отмечается на крайнем юго-западе (г. Чайковский - 6 дней в год) и в центральном районе края (г. Пермь и г. Лысьва - по 9 дней в год).

4. Туманы чаще отмечались при синоптической ситуации «малоградиентное поле»: 57 %-65 % от всех случаев. Реже всего туманы отмечались при различных перифериях антициклонов и циклонов: 1-2 %.

5. Опасный уровень загрязнения воздуха в г. Пермь создается в туманах при синоптических ситуациях «антициклон» и «юго-западная периферия антициклона», в г. Губаха - при синоптических ситуациях «северная периферия антициклона», «восточная периферия антициклона» и «юго-западная периферия антициклона». В городах Березники и Соликамск опасный уровень загрязнения воздуха за весь исследуемый период в туманах не наблюдался.

6. В туманах в городах Пермь, Соликамск и Губаха превышения ПДК по формальдегиду составляют 40-77 % от всех примесей, в г. Березники по диоксиду азота и соляной кислоте - 65 % от всех случаев.

В заключение следует сказать, что поскольку случаи превышения ПДК загрязняющих веществ можно регулировать, а метеорологические условия, при которых концентрации примесей возрастают, невозможно, необходимо регулировать выбросы вредных веществ в атмосферу, которые приводят к формированию высокого уровня загрязнения воздуха в периоды неблагоприятных метеорологических условий, таких как туман.

Результаты и выводы, полученные в данном исследовании, рекомендуется учитывать при прогнозе загрязнения воздуха в городах Пермского края.