РБ-053-10 Положение о повышении точности прогностических оценок радиационных характеристик радиоактивного загрязнения окружающей среды и дозовых нагрузок на персонал и население

Приложение N 3
к Положению о повышении точности
прогностических оценок радиационных
характеристик радиоактивного загрязнения
окружающей среды и дозовых нагрузок на
персонал и население, утвержденному
приказом Федеральной службы
по экологическому, технологическому
и атомному надзору

Методика обработки градиентных наблюдений

Существующие методики определения метеорологических параметров довольно сложны, поскольку требуют весьма точных измерений профиля скорости ветра, что возможно только на хорошо оборудованных метеостанциях. Рассматриваемая методика основана на нелинейной модели приземного слоя и является менее требовательной к точности градиентных наблюдений. Вычисления параметров проводят следующим образом [1]. Измеряют на двух уровнях скорость ветра и температуру, используя, как правило, значения  =2 м и =0,5 м. Находят разность , .

Используя формулу [2] и выражения для скорости ветра и температуры через безразмерные величины (, , ), получаем:

, ;

,                 (1)

где , - табулированные значения универсальных функций, вычисленных для различных , а , - их разность, - постоянная Кармана. Поскольку , - измеряемые величины, a , зависят от , то выражение (1) есть неявная функция . Для нахождения задаются некоторым значением и варьируют его, например, , i=1, 2, 3,...N, до тех пор, пока разность или относительная погрешность

,                    (2)

не будет минимальной (в пределе =0). Найденное значение , при котором минимальна, и определит искомое значение : . Определив и пересчитав при фиксированных и , т.е., таким образом, пересчитав  , , найдем :

                                                                (3)

или

.                         (4)

При стремлении , . Подобный метод расчета наиболее целесообразен при расчете метеопараметров на ЭВМ. Поскольку параметр может быть как >0, так и <0 (при =0 режим движения теряет турбулентный характер, [1], стр.74), то всевозможные вариации должны проводиться по формуле: , . Последнее позволит учесть различную стратификацию слоя атмосферы, задаваемую температурным режимом. Для расчета , при найденном целесообразно пользоваться не таблицами, а аналитическим значением как функцией [2]. Выбор , по заданному осуществляется следующим образом: при известном находят , по которому из таблицы находят значения, соответствующие или . Аналогично находят значения для другого значения (другого уровня), вычисляя затем разности , . После определения параметров , значения , находят по формулам (9), (10) Приложения N 4. Постоянную в [2] находят при и  .

Рассчитанные значения  , для двух случаев (>0, <0) приводятся в виде графиков на рис.1, 2.

Следует отметить, что для применения методики градиентных наблюдений над скоростью ветра и температурой можно использовать не только стандартные, но и любые другие уровни, на которых размещаются датчики для измерения метеопараметров [3, 4]. Более того, в условиях, когда уровень шероховатости подстилающей поверхности нельзя считать однородным на достаточно протяженной области X~1,5-2,0 км, для наблюдения метеопараметров целесообразно выбирать уровни размещения датчиков не ниже 20 м [5].

Список литературы к Приложению N 3

1. Лайхтман Д.Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометиздат, 1970, 340 с.

2. Елохин А.П. Оптимизация методов и средств автоматизированных систем контроля радиационной обстановки окружающей среды. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: МИФИ, 2001, 325 с.

3. Зилитинкевич С.С. Динамика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометиздат, 1970, 296 с.

4. Зилитинкевич С.С., Чаликов Д.В. Определение универсальных профилей скорости ветра и температуры в приземном слое атмосферы. Изв. АН СССР, сер. "Физика атмосферы и океана", т.4, N 3, 1968.

5. Елохин А.П., Холодов Е.А., Жилина М.В. Влияние изменения шероховатости подстилающей поверхности на формирование следа при ее радиоактивном загрязнении. Метеорология и гидрология, N 5, 2008, с.69-80.