Геология и геофизика Юга России (Dec 2023)
Модельный подход для восстановления приземных вертикальных потоков парниковых газов над неоднородной подстилающей поверхностью
Abstract
Актуальность работы. Основные используемые на данный момент методы измерения потоков парниковых газов в полевых условиях, такие как метод экспозиционных камер и метод турбулентных пульсаций, имеют ряд методических ограничений. Это затрудняет их широкое использование на местности с неоднородной подстилающей поверхностью, особенно в горных регионах. Поэтому весьма актуальной является задача разработки новой рабочей методики для оценки потоков парниковых газов, применимой над поверхностями со сложным рельефом и неоднородной растительностью, основанной на методах дистанционного зондирования и математическом моделировании. Цель работы заключается в формулировке методики оценки потоков парниковых газов на основе данных измерений концентрации парниковых газов на двух уровнях над поверхностью и применения трехмерной гидродинамической модели турбулентного переноса парниковых газов. Также цель работы включает исследование репрезентативности предложенной методики. Методы исследования. С помощью разработанной ранее гидродинамической модели, модифицированной для учета влияния рельефа, оценивается коэффициент турбулентного обмена для парниковых газов и поле скорости ветра. При наличии измеренных полей концентрации парникового газа на двух уровнях над поверхностью (например, с помощью БПЛА) и модельных данных для коэффициента турбулентности и скорости ветра поток парникового газа оценивается по предложенной в работе приближенной формуле, включающей в себя аппроксимацию вертикального турбулентного и адвективного потоков. Приближенная формула может также использоваться как начальное приближение при решении обратной задачи оценки потока парникового газа, также сформулированной в работе. Результаты работы. На основе ряда численных экспериментов, проведенных для лесного участка карбонового полигона в Рошни-Чу (Чеченская республика) и предложенной в работе аналитической оценки получено распределение потоков CO2 над кронами деревьев, проведено их сравнение с теоретически ожидаемым распределением, а также найдены оптимальные уровни над поверхностью для проведения измерений концентрации парниковых газов.
