INFLUENCE ESTIMATION OF UNFROZEN WATER IN THE HYDROSTATIONS - PowerPoint PPT Presentation

INFLUENCE ESTIMATION OF UNFROZEN WATER IN THE HYDROSTATION’S DOWNSTREAM ON THE TEMPERATURE AND HUMIDITY OF THE AMBIENT ATMOSPHERE Pyanova E. A., Faleychik L. M. I nstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of SB RAS I nstitute of Natural Resources, Ecology and Cryology of the SB RAS ОЦЕНКА ЗОНЫ ВЛИЯНИЯ ПОЛЫНЬИ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА ТЕМПЕРАТУРУ И ВЛАЖНОСТЬ ОКРУЖАЮЩЕЙ АТМОСФЕРЫ Пьянова Э . А ., Фалейчик Л . М . Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Институт природных ресурсов , экологии и криологии СО РАН

1 . Model equations ′ ∂ρ ∂ u p u + ρ = − + ρ + ∆ div u l v u , ∂ ∂ u t x ′ ∂ρ ∂ v p u + ρ = − − ρ + ∆ div v l u v , ∂ ∂ v t y ′ ∂ρ ∂ w p u ′ + ρ = − + λρϑ + ∆ div w w, ∂ ∂ w t z ′ u = ∂ρϑ L (u,v,w), ′ u ′ + ρϑ = − ρ + ρ Φ + ∆ ϑ w div S w , θ ∂ t c p ρ = ρ ′ (z) , ∂ρ ∂ q Q ′ u ′ + ρ = −ρ − ρΦ + ∆ div q w q ∂ ∂ q t z ∂ρ ∂ρ ∂ρ u v w + + = 0 , ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ x y z ∆ = µ + µ + ν α α α α ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ x y x x y y z z

2 . Boundary conditions D={0 ≤ x ≤ X, 0 ≤ y ≤ Y, δ (x,y)+h ≤ z ≤ H} – m odel region Lateral boundary conditions ′ ′ ∂ ∂ ∂ ∂ϑ ∂ u v w q = = = = = = 0 , 0 , 0 , x 0,X ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ x x x x x ′ ′ ∂ ∂ ∂ ∂ϑ ∂ u v w q = = = = = = 0 , 0 , 0 , y 0,Y ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ y y y y y Boundary conditions on the top ′ ′ ′ ′ ′ = = = ϑ = = = u v w 0 , 0 , q 0 , z H h – surface layer hight, δ ( x,y) – function describing the relief

Bottom boundary conditions on z= δ ( x,y) + h ∂ ∂ u v ν = ν = 2 2 C U u , C U v , ∂ ∂ u u u u h h h h z z ( ) ( ) ∂ϑ ∂ q ν = ϑ −ϑ ν = − C C U , C C U q q , θ θ θ θ u u ∂ h h ∂ h h 0 0 z z ,   ( ) κ 1 = +   = α = θ 2 2 2 U u v , к C , i u, –   Karman constant i 0fi     ν α = ν - Ratio of the turbulent exchange coefficients for the i 0 neutral stratification u - Universal profile functions of wind velocity and f ,f θ temperature in the layer starting from δ (x,y) with u the height h ,

3 . Relief The fictive area method is used to account for the relief : Model in the operator form ∂ϕ + ϕ = ′ ′ ϕ = ϑ B A F , ( , , , u v w , p ) where is defined in D. ∂ t Domain D is complimented to the rectangular parallelepiped П . The following problem is considered in П . ∈ ∈   ∂ϕ A , x D , F , x D , + ϕ = = = Π   B A F , where A F Π Π Π Π Π Π ∂ ∈ ∈   0 , x D , 0 , x D . t 1 1 D 1 denotes the compliment of the domain D to the parallelepiped П . Bottom boundary of the domain D has become the interface between the domains D and D 1 . Boundary conditions has been left intact. Fictive domain introduction lets one easily change the relief of the underlying surface which makes the model almost universal for the study of the atmospheric processes in the regions with complex relief.

В качестве исходной информации о рельефе исследуемой местности использовались данные SRTM – Shuttle radar topographic mission – Радарной топографической съемки , произведенной в 2000 г . Это уже обработанные генерализованные данные с разрешением м угловых секунды ), соответствующие спецификации 90 (3 интерферометрических данных о рельефе (I nterferometric Terrain Height Data (I THD)-2). Данные являются простым 16- битным растром , значение пиксела является высотой местности над уровнем моря в данной точке . Они свободно распространяются квадратами размером 1 º х 1 º . Для дальнейшего их использования в численной модели и в ГИС они были экспортированы в подходящий формат , с учетом их географической привязки . The SRTM data (Shuttle radar topographic mission, 2000 year) were used as source information about the relief. The data is processed with resolution 90 m (3 angle seconds). Converted by GlobalMapper SRMT data were exported to one of ArcView formats and text file for using them in numerical model. The results of runs were converted to data vector and were visualized by GIS ArcView. Pixel size -30 m х 30 m, high accuracy - 20 m. Reference ellipsoid data - WGS84. Data are distributed as simple 16-bit raster. Pixel value is equal to the height above sea level in the grid point. These data are distributed for free in 1 º х 1 º squares.

Космоснимок исследуемой территории ( участок р . Ангара ниже БоГЭС по течению ). http://maps.google.com

Num erical experim ent § Relief elevations were obtained from the SRTM (shuttle radar topographic mission) data § Regular Horizontal grid with 2 km steps. § I rregular Vertical grid with steps  = 60, k 1,10,  =  100, k 11,13, =  Z k =  150, k 14,16,  =  200, k 17,20 § I nitial atmosphere stratification was assumed to be stable. Water temperature in the unfrozen patch of water was set to 273 К . § § Air temperature over surface was set 248 K. § Unfrozen patch of water size – 45 km.

Winter scenario (22 December 12 h), z=60 m over the surface relative humidity difference Background wind U= 0 m/ s, V= 0 m/ s.

Winter scenario (22 December 12 h), z=60 m over the surface temperature difference Background wind U= 0 m/ s, V= 0 m/ s.

Winter scenario (22 December 12 h), z=60 m over the surface relative humidity difference Background wind U= 2 m/ s, V= 0 m/ s.

Winter scenario (22 December 12 h), z=60 m over the surface temperature difference Background wind U= 2 m/ s, V= 0 m/ s.

Полынья , образующаяся в нижнем бьефе ГЭС , оказывает влияние на температуру и влажность прибрежных территорий . Значительный отепляющий эффект полыньи по модельным расчетам проявляется только в прибрежной полосе нижнего бьефа ГЭС . Увеличение относительной влажности на 10% наблюдается в 7 - 10 км от полыньи по направлению ветра . Unfrozen patch of water in downstream influences on temperature and humidity of near-shore zone. Appreciable heating effect of the u nfrozen patch of water is observable only in coast zone of downstream. 10% increase of relative humidity is observed about 7 - 10 km from the unfrozen water along the wind direction.

• Спасибо за внимание ! • Thank you!