НМУ в Усть-Каменогорске: мифы и реальность. Взгляд Инженера.

Узнать себя

Дети не идут в школу! Каждое утро родители ждут сообщения о НМУ. Городские паблики тонут в обсуждениях на эту тему. Давайте заставим предприятия приостановить работу, снизить выбросы! Споры о том, кто вносит больший вклад в загрязнение воздуха: предприятия, машины, печки частного сектора. Спорят все. И депутаты с трибуны, и люди в очереди. Многочисленные истории о том, как «уехали и у детей сразу всё стало хорошо со здоровьем». Анекдоты ещё советских времён про отдых у моря, человеку стало плохо, он попросил подышать выхлопом от машины, сразу полегчало.
Если узнали ситуацию, то, возможно, вы живёте в Усть-Каменогорске. И у вас непонимание, как такую ситуацию можно назвать «природным явлением»? Давайте попробуем разобраться. Изложу свою версию – взгляд инженера. В основе физика, химия, биология. Допускаю, что моих познаний будет недостаточно, но «поправьте меня, если где допустил неточность». Да, конспирологии не будет.

Я не климатолог, не метеоролог, не эколог. Я просто инженер.

Итак, история вопроса. В данное время работаю над разработкой информационной системы для крестьян. Она будет помогать им принимать решения не «пальцем в небо», а на основе точных данных. Делать вероятностный прогноз погоды, моделировать возможные сценарии развития ситуации на поле, предлагать меры, как компенсировать негативные воздействия.  Список таких ситуаций уже ушёл за тысячу, а массив данных для обучения модели занимает порядка 50 ГБ на диске. Это уже нижний край того, что зовётся Big Data. И среди прочих ситуаций есть так называемая температурная инверсия. Состояние атмосферы, когда один слой воздуха запирает другой, как в куполе, или пузыре. Для крестьян это важно в момент химических обработок. Чтобы не было сноса пестицидов. Ситуация была изучена вдоль и поперёк. И когда накал страстей в городских пабликах стал чуть выше среднего, задался целью попробовать изучить состояние атмосферы города на основе всех моих знаний.
Поехали! Что за зверь температурная инверсия? Как она возникает?
Сразу скажу, что далее в тексте будет разбор мифов, связанных с НМУ. Например, таких как «жители верхних этажей живут в зоне чистого воздуха» или «КШТ благополучней в плане экологии».

Вопрос №1. Что это такое?

Итак, температурная инверсия. Это аномальное состояние атмосферы. В нормальных условиях тёплый воздух поднимается вверх, охлаждаясь по пути. Поток воздуха подхватывает частицы сажи, газы и прочую «нечисть», там ветер уносит всю эту «радость» на дальние расстояния. И не позволяет повышаться концентрации вредных веществ. Отметим, что со снижением температуры энергия восходящих потоков падает. При инверсии как «природной аномалии» восходящий поток упирается в своего рода пузырь из слоя более тёплого воздуха. Энергии для дальнейшего подъёма не хватает. Внутри пузыря начинает расти концентрация.  Почему так происходит? В ночное время поверхность земли интенсивно теряет тепло. Прилегающий слой воздуха охлаждается быстрее, чем вышележащие массы. В результате формируется устойчивый слой холодного плотного воздуха у земли, «прижатый» сверху более легким теплым слоем. Это характерно для антициклонов с низкой облачностью и слабым ветром. Бывает ещё и нисходящая инверсия. Это когда вышележащий слой холодного воздуха начинает опускаться. При спуске он нагревается и формирует уже упомянутый пузырь.
Всё! Ловушка захлопнулась! В условиях инверсии объем воздуха, в котором происходит разбавление выбросов, резко сокращается до «слоя смешения», ограниченного высотой нижней границы инверсии. В приземном слое начинают накапливаться оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO2​) и мелкодисперсные частицы (PM2.5​, PM10​). При высокой влажности они могут вступать в реакции, образуя фотохимический смог или кислотные аэрозоли.

Зафиксируем первый промежуточный результат. Температурная инверсия - это погодное явление, которое буквально «переворачивает» законы физики в атмосфере. В норме воздух у земли теплее, чем на высоте, поэтому он, как легкий воздушный шар, постоянно поднимается вверх, унося с собой дым и газы. Но при инверсии всё меняется: над городом ложится слой теплого воздуха, который становится «невидимой бетонной крышей». Холодный приземный воздух оказывается тяжелее этого слоя, он не может подняться и застревает внизу. Город превращается в закрытую банку, внутри которой прекращается всякое проветривание, что и называют неблагоприятными метеорологическими условиями (НМУ).

Следующий вопрос – какие особенности Усть-Каменогорска ведут к частому возникновению НМУ? Об этом расскажу в следующей части моего расследования.

Всё расследование будет опубликовано здесь:
Сайт: https://www.agrum.kz/ru/blog/category/novosti-regionov-c1
Телега: https://t.me/agrumkz