Загрязнение, измеренное в городе, не обязательно целиком возникло в его границах. Воздух переносит дым пожаров, минеральную пыль, газы и продукты их превращения. NOAA[3] использует HYSPLIT для исследования таких путей, включая дым, вулканический пепел и выбросы различных источников. Однако наличие возможного пути ещё не определяет долю конкретного источника в измеренной концентрации.[1]
Горизонтальная адвекция связана со средним ветром, вертикальное перемещение — с восходящими и нисходящими потоками, фронтами и конвекцией. Ветер меняется с высотой, поэтому приземная стрелка на карте может не совпадать с направлением движения слоя дыма над ним. Турбулентность одновременно расширяет облако и смешивает его с окружающим воздухом.
Что происходит с веществом по дороге
Время жизни ограничивает возможный путь. Если вещество быстро реагирует или осаждается, оно может не достигнуть удалённой территории в исходной форме; более устойчивые компоненты сохраняются дольше. Размер частиц влияет на оседание, а растворимость и взаимодействие с облаками — на удаление осадками. Поэтому одинаковый маршрут воздуха не означает одинаковую судьбу всех примесей.
Состав смеси изменяется в пути. Первичные выбросы могут образовывать вторичные газы и аэрозоль, а облачные капли предоставляют среду для реакций. В описании CMAQ перенос, химия и выпадение рассматриваются как связанные процессы. Следовательно, на удалённой станции можно обнаружить продукт превращения, который непосредственно из исходной трубы не выбрасывался.[2]
Условно, при постоянной скорости 10 м/с воздух проходит за сутки 864 км. Это арифметическая оценка пути при неизменном потоке, а не прогноз дальности загрязнения: реальный ветер поворачивает и меняет скорость, примесь рассеивается, взаимодействует с поверхностью и химически преобразуется. Из расстояния без этих условий нельзя получить концентрацию.
Что показывают траектории и как устанавливают источник
Обратная траектория рассчитывает, откуда мог прийти воздух в данную точку; прямая — куда он мог направиться. Это расчёт движения воздушного объёма, а не фотография пути загрязнителя. Для концентрации дополнительно нужны масса и время выброса, рассеивание и свойства вещества. Руководство HYSPLIT прямо различает траекторные и концентрационные задачи.[3]
Погрешности метеорологических полей и начальной высоты накапливаются вдоль пути. Несколько траекторий, запущенных с разных уровней и моментов, помогают оценить чувствительность результата. Но прохождение линии над предприятием само по себе не доказывает его ответственность: необходимы согласование по времени, сведения о выбросах, химические признаки и сравнение с другими возможными источниками.
Региональный анализ разделяет местные и удалённые вклады. Рассчитанные пути переноса проверяют измерениями и сведениями об источниках, чтобы обосновать меры на соответствующей территории.