В статье конвективный вынос почвенных микрочастиц с пустынных поверхностей впервые рассматривается как фактор увеличения летних температур воздуха в Южном Приаралье. Для исследования этого процесса разработана двухблочная математическая модель. Первый блок предназначен для расчетов массовой концентрации аэрозоля в приземном слое атмосферы, обусловленной конвективными потоками. Полученная в первом приближении с рядом допущений и предположений количественная оценка показала существенность конвективного выноса аэрозоля в Южном Приаралье, увеличивающего концентрацию аэрозоля до 1,2 мг/м3. Во втором блоке модели вычисляется повышение температуры прилегающего к подстилающей поверхности слоя воздуха (0-3 м) при молекулярном теплообмене частицами почвы, эмитирующими с раскаленной до 70-80°С пустынной поверхности. В результате численных экспериментов с различными вариантами монодисперсного аэрозоля с вариациями толщины термического пограничного слоя выявлено, что наибольший отепляющий эффект (до 6°С) присущ для частиц с субмикронными размерами и резко по степенному закону снижается для частиц с радиусом больше 1 мкм (0,02°С при R4мкм). Расчеты для реального полидисперсного аэрозоля показали повышение температуры воздуха в дневные часы в среднем на 0,4°С. Отсутствие в Южном Приаралье осадков в июле-августе, противодействующих конвективному выносу почвенного аэрозоля вымыванием аэрозоля из атмосферы и смачиванием подстилающей поверхности, обеспечивает непрерывное поступление аэрозольных частиц в атмосферу, что увеличивает климатообразующий эффект рассматриваемого процесса. Показана значимость исследуемого форсинга ввиду прогрессирующего опустынивания во многих регионах планеты.
В статье конвективный вынос почвенных микрочастиц с пустынных поверхностей впервые рассматривается как фактор увеличения летних температур воздуха в Южном Приаралье. Для исследования этого процесса разработана двухблочная математическая модель. Первый блок предназначен для расчетов массовой концентрации аэрозоля в приземном слое атмосферы, обусловленной конвективными потоками. Полученная в первом приближении с рядом допущений и предположений количественная оценка показала существенность конвективного выноса аэрозоля в Южном Приаралье, увеличивающего концентрацию аэрозоля до 1,2 мг/м3. Во втором блоке модели вычисляется повышение температуры прилегающего к подстилающей поверхности слоя воздуха (0-3 м) при молекулярном теплообмене частицами почвы, эмитирующими с раскаленной до 70-80°С пустынной поверхности. В результате численных экспериментов с различными вариантами монодисперсного аэрозоля с вариациями толщины термического пограничного слоя выявлено, что наибольший отепляющий эффект (до 6°С) присущ для частиц с субмикронными размерами и резко по степенному закону снижается для частиц с радиусом больше 1 мкм (0,02°С при R4мкм). Расчеты для реального полидисперсного аэрозоля показали повышение температуры воздуха в дневные часы в среднем на 0,4°С. Отсутствие в Южном Приаралье осадков в июле-августе, противодействующих конвективному выносу почвенного аэрозоля вымыванием аэрозоля из атмосферы и смачиванием подстилающей поверхности, обеспечивает непрерывное поступление аэрозольных частиц в атмосферу, что увеличивает климатообразующий эффект рассматриваемого процесса. Показана значимость исследуемого форсинга ввиду прогрессирующего опустынивания во многих регионах планеты.
Мақолада илк маротаба Жанубий Оролбуйи минтақасидаги чўл юзасидан тупроқ микрозаррачаларининг конвектив кўтарилиши ёзги ҳаво ҳароратининг ортиш омили сифатида кўриб чиқилган. Ушбу жараённи ўрганиш учун икки блокдан иборат математик модел ишлаб чиқилган. Биринчи блок атмосферанинг ер сирти яқини қатламидаги конвектив оқимлар билан кўтарилган аэрозолнинг масса концентрациясини ҳисоблашга мўлжалланган. Бир қатор фаразлар билан дастлабки яқинлашувда олинган миқдорий баҳолаш Жанубий Оролбўйи минтақасида конвектив аэрозол кўтарилишининг муҳимлиги ва аэрозол концентрациясини 1,2 мг/м3 га оширишини кўрсатди. Моделнинг иккинчи блокида 70-80°С гача қизиган чўл юзасидан кўтарилувчи тупроқ зарралари билан ер сиртига туташ ҳаво қатлами (0-3 м) молекуляр иссиқлик алмашинуви жараёнида ҳароратнинг ортиши ҳисобланади. Термик чегаравий қатлам қалинлигини ўзгартириш ва монодисперс аэрозолнинг турли вариантлари учун амалга оширилган сонли ҳисоблашлар натижасида энг катта исиш таъсири (6°С гача) субмикрон ўлчамли зарралар учун хос бўлиб, 1 мкм дан (R4мкм бўлганда 0,02°С) катта радиусли зарралар учун бу таъсир даражали қонунга мувофиқ кескин камайиши аниқланган. Ҳақиқий полидисперс аэрозол учун ҳисоблашлар кундузги соатларда ҳаво ҳарорати ўртача 0,4°С га ортишини кўрсатди. Июль-август ойларида Жанубий Оролбўйи минтақасида тўшалган сиртни намлаб, тупроқ аэрозолининг конвектив кўтарилишига тўсқинлик қилувчи ва атмосферадан аэрозолнинг ювилишини таъминловчи ёғингарчиликнинг кузатилмаслиги аэрозол зарраларининг атмосферага узлуксиз кўтарилишини таъминлайди ҳамда кўриб чиқилаётган жараённинг иқлим ҳосил қилувчи таъсирини оширади. Сайёрамизнинг кўплаб минтақаларида чўлланиш жараёнининг кучайиб бораётганлиги сабабли тадқиқ этилаётган форсингнинг аҳамияти ортаётганлиги кўрсатилган.
In the article, the convective removal of soil microparticles from desert surfaces is considered for the first time as a factor in the increase in summer air temperature in the Southern Aral Sea region. To study this process, a two-block mathematical model has been developed. The first block is intended for calculating the mass concentration of aerosol in the surface layer of the atmosphere due to convective flows. The quantitative estimate obtained in the first approximation with a number of assumptions and assumptions showed the significance of the convective removal of aerosol in the Southern Aral Sea region, increasing the aerosol concentration to 1.2 mg /m3. In the second block of the model, the temperature rise of the air layer (0-3 m) adjacent to the underlying surface is calculated during molecular heat exchange by soil particles emitting from a desert surface heated to 70-80°С. As a result of numerical experiments with various versions of monodisperse aerosol with variations in the thickness of the thermal boundary layer, it was revealed that the greatest warming effect (up to 6°С) is inherent for particles with submicron sizes and sharply decreases according to a power law for particles with a radius of more than 1 μm (0.02°С at R4μm). Calculations for a real polydisperse aerosol showed an increase in air temperature during the daytime by an average of 0.4°С. The absence of precipitation in the Southern Aral Sea region in July-August, which counteracts the convective removal of soil aerosol by washing out the aerosol from the atmosphere and wetting the underlying surface, ensures the continuous flow of aerosol particles into the atmosphere, which increases the climate-forming effect of the process under consideration. The significance of the studied forcing is shown in view of the progressive desertification in many regions of the planet.
| № | Havola nomi |
|---|---|
| 1 | Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972. – 720 с. |
| 2 | Гледзер Е.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Конвективные потоки аэрозоля вблизи поверхности почвы // Доклады РАН. – 2009. – Т. 426. –№3. – С. 380-385. |
| 3 | Гранберг И.Г. Физические механизмы и экологические проблемы загрязнения атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями. Дисс. докт. физ.-мат. наук. – 2009. – 196 c. |
| 4 | Латышев А.В., Юшканов А.А. Аналитическое решение модельного БГК – уравнения Больцмана в задаче о температурном скачке с учетом аккомодации энергии // Математическое моделирование. – 1992. – 4:10. – С. 61-66. |
| 5 | Маясов Е.Г., Юшканов А.А., Яламов Ю.И. О термофорезе нелетучей сферической частицы в разреженном газе при малых числах Кнудсена // Письма в ЖТФ. – 1988. – 14:6. – С.498-502. |
| 6 | Савельев И.В. Молекулярная физика. Том I. – М.: Наука, 1970. – 202 с. |
| 7 | Спекторман Т.Ю., Петрова Е.В. Использование климатических индексов для оценки воздействий изменения климата на здоровье населения в Узбекистане / В сб. «Последствия изменения климата в Узбекистане, вопросы адаптации». Бюллетень №7. – 2008. – С. 37-46. |
| 8 | Субботина О.И., Чанышева С.Г. Климат Приаралья. – Ташкент: НИГМИ. – 2006. – 210 с. |
| 9 | Тлеумуратова Б.С. Математическое моделирование влияния трансформаций экосистемы Южного Приаралья на почвенно-климатические условия. Диссер. докт. физ-мат. наук. – Ташкент, 2018. – 204 с. |
| 10 | Шукуров К.А. Флуктации концентрации и потоки аэрозоля в конвективных условиях. Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук. – 2003. – 34 с. |
| 11 | Щукин Е.Р., Малай Н.В., Шулиманова З.Л. Молекулярный теплообмен с газообразной средой, сильно нагретой неподвижной твердой умеренно крупной сферической частицы // Научные ведомости БЕЛГУ №23(142), Вып. 29. – 2012. – С. 86-92. |
| 12 | Яламов Ю.И., Поддоскин А.Б., Юшканов А.А. О граничных условиях при обтекании неоднородно нагретым газом сферической поверхности малой кривизны // ДАН СССР. – 1980. – Т. 254. – С.343-346. |
| 13 | Alfaro S.C., Gomes L. Modeling Mineral Aerosol Production by Wind Erosion: Emission Intensities and Aerosol Size Distributions in Source Areas // J. Geophys. Res. 2001, V.106. – PP. 18075-18089. |
| 14 | Loyalka S.K., Sielvert C.E., Thomas I.R. Temperature – jump problem with arbitrary accommodation // Phys. Fluids. – 1978. – 21:5. – PP. 854-855. |
| 15 | Shao Y., Raupach M.R., Findlater P.A. The Effect of Saltation and Bombardment on the Entrainment of Dust by Wind // J. Geophys. Res., 1993, V.98. – PP. 12719-12726. |
| 16 | Электронные ресурсы: http://www.pogodaiklimat.ru/mf/index.php?topic=1163.220 https://everipedia.org/wiki/lang_en/Desertification |