Више

19.9. Вежбе за домаћи задатак - Геознаности

19.9. Вежбе за домаћи задатак - Геознаности


Б1. Пронађите тренутне стандарде загађења ваздуха за хемикалије наведене у Табели 19-1.

Б2. Претражите на вебу извештај о квалитету ваздуха за ваш локални регион (као што је град, град, држава или провинција). Утврдите како се квалитет ваздуха променио у последње деценије или две.

Б3. Претражите на вебу веб локацију која даје тренутна очитавања загађења ваздуха за ваш регион. У неким градовима ово очитавање загађења се ажурира сваких неколико минута или сваких сат времена. Ако је то случај, погледајте како очитавање загађења варира из сата у сат током типичног радног дана.

Б4. Претражите на интернету информације о ефектима на здравље различитих изложености различитим загађивачима.

Б5. Модели загађења ваздуха су рачунарски кодови који користе једначине сличне онима у овом поглављу за предвиђање концентрације загађења ваздуха. Претражите на интернету листу имена неколико популарних модела загађења ваздуха које су одобриле ваша земља или регион.

Б6. Претражите на Интернету пописе емисија загађујућих материја у вашим регионима. Који су највећи загађивачи?

Б7. Потражите објашњење на вебу трговање емисијама. Расправите зашто је таква политика добра или није добра за индустрију, владу и људе.

Б8. Претражите веб за информације о Кисела киша. Шта је то? Како се формира? Шта то ради?

Б9. Претражите веб за информације о шумска смрт (валдстербен) узроковане загађењем или киселим кишама.

Б10. Претражите на Вебу инструменте који могу мерити концентрацију хемикалија наведених у Табели 19-1.

Б11. Претражите на интернету камере „веб-камере“ које приказују поглед на велики град и разговарајте о томе како се видљивост током лепог времена мења током дневног циклуса током радног дана.

Б12. Претражите веб за информације о предвиђањима пораста облака и/или предвиђања концентрације за сложене (планинске) терене.

Б13. Претражите на интернету информације које ће вам помоћи да разговарате о односу између „доброг“ озона у стратосфери и мезосфери, наспрам „лошег“ озона у граничном слоју.

Б14. За неке од великих индустрија у вашем подручју, потражите на вебу информације о контролним технологијама које могу или су могле помоћи у смањењу емисије загађења.

Б15. Претражите на интернету сателитске фотографије емисија из главних извора, као што је велики индустријски комплекс, топионица, вулкан или електрана. Помоћу фотографија највеће резолуције погледајте бочну дисперзију перјанице и упоредите је са једначинама дисперзије у овом поглављу.

Б16. Претражите на Интернету информације о путањама напред или назад, које се користе у загађивању ваздуха. Један пример је нуклеарна несрећа у Чернобилу, где су мерења радиоактивности у Скандинавији коришћена са задњом путањом како би се сугерисало да је извор радиоактивности у бившем Совјетском Савезу.

Б17. Претражите веб за информације о хемијским реакцијама загађивача ваздуха у атмосфери.

Б18. Претражите на интернету сателитске фотографије и друге информације о урбана перјаница (загађивач се шири низ цео град).

Б19. Како би поједноставиле представљање података о квалитету ваздуха широј јавности, многе владе су креирале индекс квалитета ваздуха који сажима једноставним бројем колико је ваздух чист или прљав. За своју националну владу (или за САД ако ваша властита влада нема такву) потражите информације о индекс квалитета ваздуха. Како се дефинише у смислу концентрација различитих загађујућих материја? Како тумачите вредност индекса у смислу видљивости и/или опасности по здравље?

А1. С обзиром на следеће концентрације загађивача у µм м–3, претвори у јединице запреминског удела ппмв под претпоставком стандардних услова на нивоу мора:

а. ТАКО2 1300б. ТАКО2 900ц. ТАКО2 365
д. ТАКО2 300е. ТАКО2 80ф. ТАКО2 60
г. НЕ2 400х. НЕ2 280и. НЕ2 200
ј. НЕ2 150к. НЕ2 40м. ЦО 40.000
н. ЦО 35.000о. ЦО 20.000п. ЦО 15.000
к. О.3 235р. О.3 160с. О.3 157
т. О.3 100у О.3 50в. О.3 30

А2. Исто као и претходна вежба, али за летњи дан у Денверу, Колорадо, САД, где је Т = 25 ° Ц и П = 82 кПа.

А3. Направите табелу сличну Табели 19-1, али где су све вредности ппм запреминске фракције претворене у јединице концентрације од µг м–3.

А4. С обзиром на мерења ветра у доњој табели.

  1. Нађите компоненту средње брзине ветра у сваком смеру
  2. Направите табелу која приказује одступање од средње вредности у сваком тренутку за сваку компоненту ветра.
  3. Пронађите варијансу брзине у сваком смеру.
  4. Пронађите стандардну девијацију брзине за сваки смер ветра.
  5. Утврдите да ли је турбуленција изотропна.
  6. Нагађајте о облику попречног пресека димних канала који се распршују у овој атмосфери.
т (мин)У (м с–1)В (м с–1)В (м с–1)
1810
2112–1
31201
47–31
5120–1

А5. Одредите Паскуилл-Гиффордов тип турбуленције

  1. Јако сунце, ведро небо, ветрови 1 м с–1
  2. Облачно, ветрови 10 м с–1, ноћ
  3. Ведро небо, ветар 2,5 м с–1, ноћ
  4. Подне, ретко наоблачење, ветрови 3 м с–1.
  5. Адвекција хладног ваздуха 2 м с–1 преко топлог језера.
  6. Залазак сунца, облачно, мирно.
  7. Излазак сунца, мирно, ведро.
  8. Јако сунце, ведро небо, ветрови 10 м с–1.
  9. Слабо облачно, ноћу, ветар 2 м с–1.
  10. Слабо облачно, ноћу, ветар 5 м с–1.
  11. Слабо облачно, 9 сати, ветар 3,5 м с–1.

А6. С обзиром на стопе кинетичке енергије турбуленције (ТКЕ) узгона (Б) и генерисања смицања (С) у овој табели (обе у јединицама м2· С–3), одговорите на питања (и) - (ви) испод

БС
а.0.0040.0
б.0.0040.002
ц.0.0040.004
д.0.0040.006
е.0.0020.0
ф.0.0020.002
г.0.0020.004
х.0.0020.006
и.0.00.0
ј.0.00.002
к.0.00.004
м.0.00.006
н.–0.0020.0
о.–0.0020.002
п.–0.0020.004
к.–0.0020.006
р.–0.0040.0
с.–0.0040.002
т.–0.0040.004
у–0.0040.006
  1. Одредите природу протока/конвекције
  2. Процените Паскуилл-Гиффордов тип турбуленције.
  3. Класификујте статичку стабилност (од јако стабилне до јако нестабилне)
  4. Процените флукс Ричардсонов број Рф = –Б/С
  5. Одредити изотропију дисперзије
  6. Да ли је интензитет турбуленције (ТКЕ) јак или слаб?

А7. С обзиром на доњу табелу са концентрацијама загађивача ц (µг м–3) мерено на различитим висинама з (км), одговорите на ових 5 питања.

  1. Нађи висину центра масе.
  2. Пронађите варијанту вертикалне висине.
  3. Пронађите стандардну девијацију вертикалне висине.
  4. Одредите укупну количину испуштених загађујућих материја.
  5. Пронађите номинални распон перја (дубину)
з (км)ц (µг м–3)
Питање:абцде
1.500000
1.40100860
1.352502200
1.2255004300
1.1207503500.04
1.0458501950.06
0.955902500.14
0.84093850.18
0.730892300.13
0.610732300.07
0.5056700.01
0.4030300
0.3015000
0.205000
0.100000

А8. (§) За претходни проблем, пронађите Гаусову криву која најбоље пристаје кроз податке и исцртајте податке и криву на истом графикону.

А9. Користећи податке из питања А7, пронађите номиналну ширину перја од ивице до ивице.

А10. С обзиром на варијације бочне и вертикалне брзине од 1,0 и 0,5 м2 с–2, редом. Пронађите варијансу ширења облака бочно и окомито, на удаљености од 3 км низ ветар од извора при ветру брзине 5 м с–1. Користите лагранжанску временску скалу:

а. 15 сб. 30 сц. 1 минутд. 2 мин
е. 5 минф. 10 минг. 15 минх. 20 мин
и. 5 сј. 45 см. 12 минн. 30 мин

А11. (§) За лагранжанску временску скалу од 2 минута и брзину ветра од 10 м с–1, исцртајте стандардну девијацију вертикалног ширења облака у односу на удаљеност ветра за варијансу вертикалне брзине (м2 с–2) од:

а. 0.1б. 0.2ц. 0.3д. 0.4е. 0.5
ф. 0.6г. 0.8х. 1.0и. 1.5ј. 2
к. 2.5м. 3н. 4о. 5п. 8

А12. (§) За претходни проблем исцртајте σз ако

  1. само једначина близу извора
  2. само једначина далеког извора

А13. С обзиром на следеће параметре емисије:

Во (Госпођа–1)Ро (м)∆θ (К)
а.53200
б.30150
ц.202100
д.2250
е.5150
ф.302100
г.20350
х.2420

Нађите скале замаха и уздужне дужине за једначине успона перјанице. Претпоставимо | г |/θа ≈ 0,0333 м · с–2· К–1 , и М = 5 м с–1 за све случајеве.

А14. (§) За претходни проблем, исцртајте висину средишње линије облака у односу на удаљеност ако је физичка висина наслага 100 м, а атмосфера статички неутрална.

А15. За скалу дужине од 5 м, физичку висину наслага 10 м, температуру околине 10 ° Ц и брзину ветра 2 м с–1, пронађите равнотежну средишњу линију облака у статички стабилном граничном слоју, с обзиром на градијенте температуре амбијенталног потенцијала од ∆θ/∆з (К км–1):

а. 1б. 2ц. 3д. 4е. 5ф. 6г. 7
х. 8и. 9ј. 10к. 12м. 15н. 18о. 20

А16. С обзиром на σи = σз = 300 м, зЦЛ = 500 м, з = 200 м, К = 100 г с–1, М = 10 м с–1. За неутрални гранични слој, пронађите концентрацију на и (км) =

а. 0б. 0.1ц. 0.2д. 0.3е. 0.4ф. 0.5г. 0.7
х. 1и. 2к. 3м. 4н. 5о. 6

А17 (§). Нацртајте отисак концентрације на површини низ вјетар гомиле, с обзиром на: σв = 1 м с–1, σв = 0,5 м с–1, М = 2 м с–1, Лагранжова временска скала = 1 минут, К = 400 г с–1 од СО2, у стабилном граничном слоју. Користите равнотежну висину средишње линије плума (м) од:

а. 10б. 20ц. 30д. 40е. 50ф. 60г. 70
х. 15и. 25ј. 35к. 45м. 55н. 65о. 75

А18. Израчунајте бездимензионалну удаљеност уз вјетар, с обзиром на дубину мијешаног слоја од 2 км, брзину вјетра 3 м с–1, и површински кинематички топлотни ток од 0,15 К · м с–1. Претпоставимо | г |/Тв ≈ 0,0333 м · с–2· К–1 . Стварна удаљеност к (км) је:

а. 0.2б. 0.5ц. 1д. 2е. 3ф. 4
г. 5х. 7и. 10ј. 20к. 30м. 50

А19. Ако в* = 1 м с–1, дубина мешовитог слоја је 1 км, брзина ветра је 5 м с–1, К = 100 г с–1, пронађите

  1. бездимензионално растојање низ ветар при к = 2 км
  2. бездимензионална концентрација ако је ц = 100 µг м–3
  3. бездимензионални бочни ветар интегрисана концентрација ако ци = 1 мг м–2

А20. (§) За мешовити конвективни слој, исцртајте безмерну средишњу линију перјанице са бездимензионалном дужином ветра, за бездимензионалне висине извора:

а. 0,01ц. 0.02д. 0.03е. 0.04
ф. 0.05г. 0.06х. 0.07и. 0.08ј. 0.09
к. 0.1м. 0.12н. 0.15о. 0.2п. 0.22

А21. (§) За претходни проблем, исцртајте изоплете бездимензионалне интегрисане концентрације бочног ветра, слично као на слици 19.8, за конвективне мешовите слојеве.

А22. Изворне емисије 300 г с–1 од СО2 јављају се на висини од 200 м. Окружење је статички нестабилно, са Деардорффовом конвективном брзином од 1 м с–1, а средња брзина ветра 5 м с–1.

Нађите концентрацију на тлу на удаљеностима 1, 2, 3 и 4 км низ вјетар од извора, непосредно испод средишње линије облака. Претпоставимо да је дубина мешовитог слоја (км):

а. 0.5б. 0,75ц. 1.0д. 1.25е. 1.5ф. 1.75
г. 2.0х. 2.5и. 3.0ј. 3.5к. 4.0м. 5.0

(Савет: Интерполирајте између слика ако је потребно или изнесите своје личне бројке.)

Е1. Упоредите две једначине за варијансу: (19.5) и (19.9). Зашто је један пондерисан концентрацијом загађења, а други није?

Е2. Да би се разумеле компликоване фигуре, као што је слика 19.3, помаже да се одвоје различити делови. Користећи податке са те слике, направите засебну скицу следећег на позадинској мрежи вредности Б и С:

  1. ТКЕ (произвољни релативни интензитет)
  2. Рф
  3. Тип протока
  4. Статичка стабилност
  5. Паскуилл-Гиффордов тип турбуленције
  6. Изотропија дисперзије (пресек перја)
  7. Предложите зашто су ове различите променљиве међусобно повезане.

Е3. Слика 19.3 приказује како се изотропија дисперзије може променити како се мењају релативне величине услова производње ТКЕ за смицање и узгон. Такође, укупна количина ширења расте са повећањем интензитета ТКЕ. Разговарајте о томе како облик и ширење димних прамена варирају у различитим деловима те фигуре и скицирајте како би резултат изгледао гледаоцу на земљи.

Е4. Ек. (19.8) даје центар масе (тј. Висину средишње линије перјанице) у вертикалном смеру. Направите сличну једначину за центар масе перјанице у хоризонтали, користећи цилиндрични координатни систем центриран на тачки емисије.

У једнач. (19.10) користите К1 = 100 г м–1 и ( бар {з} ) = 0. Исцртајте Гаусову кривуљу на графичком папиру помоћу σз (м) =

а. 100б. 200ц. 300д. 400

Упоредите површине испод сваке криве и разговарајте о значају резултата.

Е6. Зашто је потребно дефинисати „номиналну“ ивицу перја? Зашто се не може користити Гауссова расподела, са дефиницијом да се ивица перјанице дешава тамо где концентрација постаје нула. Расправите и поткријепите своје аргументе резултатима из Гаусове једнаџбе дистрибуције.

Е7. Лагранжанска временска скала је различита за вртлоге различитих величина. У природи постоји суперпозиција турбулентних вртлога који делују истовремено. Опишите дисперзију димног прамена под утицајем таквог спектра турбулентних вртлога.

Е8. Док једначине Таилорове статистичке теорије дају ширење облака као функцију удаљености од ветра, к, ове једначине су такође сложене функције лагранжанске временске скале тЛ. За фиксну вредност удаљености према ветру, исцртајте криве варијације ширења облака (једнач. 19.13) у функцији тЛ. Разговарајте о значењу резултата.

Е9. а. Извести екв. (19.14) и (19.15) за дисперзију блиских извора и далеких извора из једначина Таилорове статистичке теорије (19.13).

б. Зашто се једначине дисперзије блиског и далеког извора појављују као праве линије у лог-лог графикону (погледајте Пример примене близу једначине (19.15)?

Е10. Исцртајте следеће сондирање на граничном слоју θ - з термо дијаграма из поглавља Атмосферска стабилност. Одредити статичку стабилност у односу на висину. Одредите структуру граничног слоја, укључујући локацију и дебљину компоненти граничног слоја (површински слој, стабилан БЛ или конвективни мешовити слој, инверзију затварања или зону захватања, слободну атмосферу). Нагађајте да ли је дан или ноћ, и да ли је зима или лето. За дневне ситуације израчунајте дубину мешовитог слоја. Ова дубина контролише концентрацију загађења (плитке дубине су повезане са периодима високе концентрације загађивача тзв епизоде ​​загађења ваздуха, а за време мирних ветрова до догађаји стагнације ваздуха). [Савет: Прегледајте како нелокално одредити статичку стабилност, како је дато у поглављима АБЛ и Стабилност.]

з (м)а. Т (° Ц)б. Т (° Ц)ц. Т (° Ц)д. Т (° Ц)
2500–118–55
2000–1010–50
1700–88–53
1500–101005
1000–515010
500018515
100418920
07151025

Е11. За звук из околине из претходне вежбе, претпоставимо да димни димњак висине 100 м емитује отпадне воде температуре 6 ° Ц са односом мешања водене паре 3 г кг–1. (Наговештај, претпоставите да је дим ваздушни пакет и користите термо дијаграм.)

  1. Колико високо би се перјаница подигла, под претпоставком да се не разређује са околином?
  2. Да ли би се пара кондензовала у перјаници?

Е12. За пораст облака у статички неутралним условима, напишите поједностављену верзију једначине пораста облака (19.16) за посебан случај:

  1. само замах
  2. само пловност

Такође, која су ограничења и опсег применљивости потпуне једначине и поједностављених једначина?

Е13. За пораст перјанице у статички стабилним условима, висина пораста зависи од Брунт-Ваисала фреквенције. Како статичка стабилност постаје све слабија, Брунт-Ваисалаова фреквенција се мијења, па тако и висина средишње линије перјанице. У граници изузетно слабе статичке стабилности, упоредите ову једначину пораста перјанице са једначину пораста перјанице за статички неутралне услове. Такође, разговарајте о ограничењима сваке од једначина.

Е14. У једнач. (19.20), „рефлектовани“ део Гаусове једначине концентрације настао је претварајући се да постоји имагинарни извор емисија на једнакој удаљености под земљом, док је прави извор изнад земље. Иначе, стварни и имагинарни извори налазе се на истој хоризонталној локацији и имају исту стопу емисије.

У једнач. (19.20), идентификовати који израз је термин „рефлексија“ и показати зашто функционише као да постоје емисије испод земље.

Е15. У примјеру узорка у пододјељку Гауссова дистрибуција концентрације, отисци концентрације на нивоу тла немају максималну вриједност нити на гомили, нити се концентрације монотоно повећавају са повећањем удаљености од гомиле. Зашто? Такође, зашто су две фигуре у тој Узорци апликације тако различите?

Е16. Покажите да једна. (19.20) своди на једнаџбу. (19.21) за рецепторе на земљи.

Е17. За Гаусову концентрацију екв. (19.21), како концентрација зависи од:

Е18. Дајте физичку интерпретацију интегрисане концентрације бочног ветра, користећи другачији приступ од оног који је коришћен на слици 19.6.

Е19. Што се тиче пораста облака и концентрације загађења у статички нестабилном граничном слоју, који је разлог или предност кориштења бездимензионалних варијабли?

Е20. Ако се Деардорффова брзина повећа, како се мења дисперзија загађујућих материја у нестабилном граничном слоју?

Е21. На слици 19.8, на великим удаљеностима низ ветар од извора, све слике приказују бездимензионалну концентрацију која се приближава вредности 1,0. Зашто се приближава тој вредности и који је значај или оправдање за такво понашање?

С1. Претпоставимо да није постојао дневни циклус, већ да је профил атмосферске температуре стабилан и једнак стандардној атмосфери. По чему би се локална и глобална дисперзија загађујућих материја из високих димних димњака разликовала, ако је уопште постојала?

С2. У садашњој атмосфери, турбулентни вртлози веће величине често имају више енергије од мање величине. Шта ако би се расподела енергије променила, са снагом мешања која се повећава како се величине вртлога смањују. Како би то променило локалну дисперзију, ако би уопште?

С3. Шта ако трасери нису пасивни, већ имају посебну магнетну привлачност само један према другом. Опишите како би се дисперзија променила, ако се уопште променила.

С4. Шта ако облак који се уздиже у статички неутралном окружењу има узгон како са почетне температуре отпадних вода са врха гомиле, тако и из додатне топлоте добијене током распршивања.

Прави пример били су црни димни дим из пожара нафтних бушотина током Заливског рата. Црну чађ и несагорелу нафту у диму снажно су апсорбовали сунчеву светлост, што је узроковало соларно загревање облака црног дима.

Опишите све настале промене до пораста перјанице.

С5. Претпоставимо да су димне гомиле уместо дима произвеле димне прстенове. По чему би дисперзија била другачија, ако би уопште постојала?

С6. Када се загађивачи уклоне из издувних гасова пре него што се гас испушта са врха димњака, ти загађивачи не нестају магично. Уместо тога, претварају се у загађење воде (за одлагање у поток или океан) или у чврсти отпад (за сахрањивање на депонији или депонији). Које је боље? Зашто?

С7. Предложите методе према којима би живот на Земљи могао произвести нулто загађење. Браните своје предлоге.

С8. Шта ако се иста стопа емисије загађења догоди на дан повољног времена са слабим ветром и наоблачен кишни дан са јачим ветровима. Упоредите концентрације дисперзије и загађења на површини за те ситуације. Што доводи до најмање концентрације на површини, локално? Шта је боље на глобалном нивоу?

С9. Претпоставимо да су све атмосферске турбуленције биле изузетно анизотропне, тако да је постојала нулта дисперзија у вертикали, али нормална дисперзија у хоризонталној.

  1. Како би то утицало на концентрацију загађења на површини, за емисије из високих димних слојева?
  2. Како би то утицало на климу, ако би уопште?

С10. Шта ако је брзина амбијенталног ветра била тачно нула. Разговарајте о понашању емисијског прамена и о томе како би резултирајући пораст прамена и једнаџбе концентрације морали бити промијењени.

С11. Шта ако загађивачи који су испуштени у атмосферу никада нису изгубљени или уклоњени из атмосфере. Разговарајте о томе како би време и клима били другачији, ако би уопште били?

С12. Да у атмосфери нема загађивача (а самим тим ни језгра облака и леда), разговарајте о томе како би време и клима били другачији, ако би уопште постојали.

С13. Поделите тренутне глобалне емисије загађујућих материја глобалном становништву да бисте добили нето емисије по особи. С обзиром на садашњу стопу повећања становништва, разговарајте о томе како ће се емисије загађења променити у наредном веку и како ће то утицати на квалитет живота на Земљи, ако га уопште има.


19.9. Вежбе за домаћи задатак - Геознаности

Назив државног универзитета у Сан Франциску ___________________________________
Одељење за науку о земљи и амп

ЕРТХ 260: Лабораторија 9 Дан торнада Јоплин, 22. мај 2011 Временска слика и потенцијална дијагноза олује (150 бодова)

Лаб Дуе (са презентацијама) у среду, 18. априла 2018. Организациони рад међу групама обављен је у петак, 13. априла. Позадина питања 3 и 4 биће урађена 11. и 13. априла.

Ова вежба вас анализира и испитује временске карте да бисте закључили услове који су се догодили пре или за време олује са грмљавином Јоплин МО. Молимо вас да усмене одговоре ставите на посебан лист папира. Свако је одговоран за самостално извршавање свих вежби, иако можете радити заједно.

Већ имате графиконе од 500 и 700 мб из лабораторијске вежбе 6.

Презентације: Организатор за одређени графикон или групу графикона у смело лице . За питања 1, 2 и 4, организатор ће окупити људе у групу тако да свака особа има нешто да каже у презентацији.


Погледајте видео: Kifoza i vježbe za kralježnicu