Термический и ветровой режим в карьерах

Исследуемый регион (карьеры Мурманской области) полностью относится к Атлантико-Арктической зоне умеренного климата с преобладанием теплых воздушных потоков с Северной Атлантики и холодных из Атлантического сектора Арктики, для которой характерно увеличение повторяемости циклонов в холодное время года и антициклонов в теплое. Близость теплого течения Гольфстрим обусловливает здесь аномально высокие зимние температуры воздуха, а большие температурные различия Баренцева моря и материка в летние и зимние месяцы — большую изменчивость температур воздуха при смене направления ветра.

Анализ полученных практических материалов позволил определить термический и ветровой режим в рассматриваемых карьерах и районах их расположения.

Карьер «Центральный» (ОАО «Апатит») расположен на горной платообразной вершине, «Коашвинский» в горной долине в закрытом цирке, «Ньоркпахский» на горном склоне, «Железный» (ОАО «Ковдорский ГОК») в холмистой, лесистой местности, «Оленегорский» (ОАО «Олкон») на равнине. Карьер «Центральный» (ГМК «Печенганикель») расположен в холмистой местности в непосредственной близости от Баренцева моря, что во многом определяет особенности его микроклимата.

Все рассматриваемые карьеры расположены в зоне отрицательных среднегодовых температур воздуха (табл. 5.1). Среднегодовые температуры воздуха колеблются от -5,4 °С в районе карьера «Центральный» (ОАО «Апатит») до -0,9 °С в районе карьера «Центральный» (ГМК «Печенганикель»). Самый холодный месяц во всех долинных карьерах — февраль, а в карьере «Центральный» (ОАО «Апатит») — январь. Самый теплый месяц во всех карьерах — июль. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в карьере «Центральный» (ОАО «Апатит»), а наименьшие в Коашвинском карьере, как наиболее закрытом (табл. 5.1). В табл. 5.2 приведены значения среднемесячных температур воздуха в карьерах Кольского полуострова на различных горизонтах. Эти данные совместно с данными о среднемесячных температурах воздуха в карьерах по слоям (табл. 5.3) позволяют оценить термический режим в карьерах полуострова. В нижнем придонном слое Оленегорского карьера инверсия наблюдается 50 % времени года, что также характерно для Железного и Коашвинского карьеров. А вот в верхних слоях инверсии соответственно составляют 17, 50 и 33 % времени года. В верхнем слое Ньоркпахского карьера преобладают приподнятые инверсии, 58 %. Все это хорошо согласуется с данными аэрологических наблюдений в нижнем слое, от 26 м над уровнем моря (метеостанция Кандалакша) до 400 м по АТ-925 мб (карта абсолютной барической топографии на уровне атмосферного давления 925 мб). Здесь инверсии на Кольском полуострове в течение года наблюдаются в 3 раза чаще, чем в слое от отметки 380 м пункта наблюдения на Коашвинском карьере до отметки 1090 м метеостанции на плато Ловчорр, перепад высот составляет 710 м. Распределение инверсий по месяцам в долине реки Вуоннеймиок (район расположения карьеров Коаш-винский и Ньоркпахский) представлено в табл. 5.4. Значения инверсионных градиентов, наблюдающихся в карьерах, приведены в табл. 5.5. Распределение инверсий в горных карьерах отличается от распределения в равнинных. В последних в холодный период преобладают инверсии в средней и верхней частях карьера, вызванные инверсионными процессами во всем районе расположения карьера, а в теплый период в нижней придонной части, т. е. инверсия радиационного характера развивается непосредственно в карьере. При этом в районе его расположения может наблюдаться падение температуры воздуха с высотой. В горных карьерах наиболее часто инверсионные процессы наблюдаются в нижнем слое атмосферы карьера. Значительно реже формируется слой приподнятой инверсии, где происходит трансформация, начинающаяся с процессов в долинной части (чисто карьерной) и идущая к процессам, развивающимся уже непосредственно в формах горного рельефа, где также ведутся работы. В горных частях карьеров продолжительность инверсионных процессов снижается до шести месяцев в году.

Таблица 5.1

Среднемесячные скорости ветра, м/с и температуры воздуха, °С

Карьеры

Параметры

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Год

«Централь-ный» ОАО «Апатит»

V

8,0

6,9

5,3

5,5

5,2

4,9

5,3

4,7

5,8

7,0

7,0

7,2

6,1

-13,9

-13,5

-12,6

-9,2

-2,2

3,6

7,2

4,9

0,2

-6,3

-9,7

-13,0

-5,4

«Коашвин-ский» ОАО «Апатит»

V

2,8

2,1

2,5

2,1

2,1

2,1

2,0

1,9

2,3

2,6

2,5

2,9

2,3

с

-11,7

-14,3

-9,0

-4,5

2,4

9,9

13,4

10,7

5,1

-1,2

-8,1

-8,8

-1,3

«Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»

V

2,8

2,6

3,1

3,4

3,5

3,3

2,9

2,6

2,6

2,7

2,7

2,7

2,9

-14,0

-14,2

-10,1

-3,2

3,4

9,2

12,8

10,4

5,1

-1,2

-7,2

-11,5

-1,7

«Оленегор-ский» ОАО «Олкон»

V

2,6

2,7

3,4

3,4

3,5

3,5

3,1

2,9

3,2

3,1

3,0

2,8

3,1

1

-13,2

-13,3

-9,6

-2,9

2,9

9,0

13,0

11,1

5,9

-0,7

-6,4

-11,1

-1,3

«Централь-ный» ГМК «Печенгани-кель»

V

6,8

6,6

6,4

5,5

4,7

4,8

4,2

4,1

4,6

5,5

6,3

6,3

5,5

с

-10,5

-11,2

-8,2

-3,2

2,0

8,2

11,3

9,9

4,9

-0,6

-5,0

-8,9

-0,9

Ньоркпах-ский ОАО «Апатит»

V

3,9

3,5

4,3

4,5

4,1

4,2

4,1

3,9

4,2

4,3

4,1

4,8

4,2

с

-13,1

-14,4

-9,3

-6,9

4,5

7,6

12,3

10,9

5,4

-2,1

-3,6

-5,5

-1,2

Таблица 5.2

Среднемесячные температуры воздуха по высотам в карьерах Кольского полуострова, °С

Карьеры

Высота, м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Год

Оленегор-

-10

-17,8

-8,7

-2,4

1,2

7,7

12,4

14,6

12,4

8,0

0,9

-5,8

-16,4

0,5

ский

+ 60

-13,8

-5,2

-5,8

0,4

7,1

12,8

15,0

12,3

9,7

1,8

-3,2

-6,1

2,1

+ 180

-14,7

-6,8

-3,2

1,0

6,6

11,0

14,3

11,4

6,9

1,1

-7,1

-8,4

1,0

Район расположения

-13,2

-13,3

-9,6

-2,9

2,9

9,0

13,0

11,1

5,9

-0,7

-6,4

-11,1

-1,3

Железный

+ 70

-15,7

-13,8

-7,3

-0,0

7,8

13,1

14,8

11,8

8,3

0,2

-8,8

-13,3

-0,2

+214

-16,1

-12,8

-6,4

-2,7

5,7

13,8

12,7

10,4

6,1

0,2

-8,1

-11,1

-0,7

+276

-13,6

-11,5

-6,9

-2,0

7,2

11,7

12,5

10,6

6,6

0,6

-9,9

-13,4

-0,7

Район расположения

-14,0

-14,2

-10,1

-3,2

3,4

9,2

12,6

10,4

6,1

-1,2

-7,2

-11,5

-1,6

Коашвин-

+270

-11,4

-9,7

-6,4

-2,1

3,1

11,1

14,4

9,4

5,1

-0,8

-6,0

-10,8

-0,3

ский

+370

-10,3

-8,6

-5,5

-2,3

3,0

9,4

12,9

8,9

4,9

0,1

-4,5

-9,3

-0,1

+450

-8,5

-9,6

-5,4

-2,3

2,7

10,6

12,5

8,8

3,8

-0,2

-5,2

-9,9

-0,2

Район между карьерами

+ 280

-13,1

-14,4

-9,3

-6,9

4,5

7,6

12,3

10,9

5,4

-2,1

-3,6

-5,5

-1,2

Ньоркпах-

+ 270

-11,4

-14,0

-6,2

-1,8

3,4

11,9

13,0

9,2

5,5

-0,3

-5,7

-11,6

-0,7

ский

+370

-10,3

-13,2

-4,2

-3,3

2,8

10,2

12,4

9,7

4,7

-0,6

-6,0

-10,6

-0,7

+450

-9,2

-11,5

-4,5

-4,1

3,5

11,7

13,7

8,0

4,2

-0,5

-5,1

-11,9

-0,5

Плато Лов-чорр

+ 1090

-13,9

-13,5

-12,6

-9,2

-2,2

3,6

7,2

4,9

0,2

-6,3

-9,7

-13,0

-5,4

Таблица 5.3

Среднемесячные характеристики термического режима в карьерах Кольского полуострова по слоям, °С

Карьеры

Высота слоя

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Оленегорский

70

4,0

3,5

-3,4

-0,8

-0,6

-0,4

0,4

-од

1,7

0,9

2,6

10,3

120

-0,9

-1,6

1,6

0,6

-0,5

-1,8

-0,7

-0,9

-2,8

-0,7

-3,9

-2,3

Железный

144

-0,4

1,0

0,9

-2,7

-2,1

0,7

-2,1

-1,4

-2,2

0,0

0,7

2,2

62

2,5

1,3

-0,5

0,7

1,5

-2,1

-0,2

0,2

0,5

0,4

-1,8

-2,3

Коашвинский

100

1,1

0,9

-0,2

-0,1

-1,7

-1,5

-0,5

-0,2

0,9

1,5

1,5

80

1,8

-1,0

0,1

0,0

-0,3

1,2

-0,4

-0,1

-1,1

-0,3

-0,7

-0,6

Ньоркпахский

100

1,1

0,8

2,0

-1,5

-0,6

-1,7

-0,6

0,5

-0,8

-0,3

-0,3

1,0

80

1,1

1,7

-0,3

-0,8

0,7

1,5

1,3

-1,7

-0,5

0,1

0,9

-1,3

Плато Ловчорр — долина Вуоннеймиок

810

-0,8

0,9

-3,3

-2,3

-6,7

-4,0

-5,1

-6,0

-5,2

4,2

-6,1

-7,5

Кроме инверсий, развивающихся в приземном слое атмосферы, в горах весьма значительны инверсии оседания, формирующиеся уже в пограничном слое атмосферы. Наиболее сложное строение атмосферы с высотой в карьере «Центральный» ОАО «Апатит». Здесь слои нормального распределения температуры по вертикали чередуются с изотермическими и инверсионными слоями. Обычно толщина инверсионных слоев колеблется от 15 до 60 м, при этом не всегда эти слои начинаются от дна карьера. Подобная сложность объясняется как особенностями рельефа самого карьера и района его расположения, так и высотой его над уровнем моря, где значительно влияние свободной атмосферы. На основании выше изложенного видно, что инверсии образуются в слоях атмосферы, развивающихся по сухоадиабатическому закону. В приземном слое они многослойны, имеют незначительную мощность и высокую интенсивность.

Ветры со скоростями ниже 3 м/с в районах расположения карьеров составляют для «Центрального» ОАО «Апатит» 37 % (3240 ч в год), «Коашвинского» — 78 % (6830 ч), «Ньоркпах-ского» — 63 % (5519 ч), «Железного» — 68,5 % (6000 ч), «Оленегорского» — 64,5 % (5650 ч) и «Центрального» ГМК «Пе-ченганикель» ориентировочно до 20 % (1500 ч) (табл. 5.6). При этом штили составляют соответственно 13, 34, 7, 24, 21, 7 % (табл. 5.7). Распределение среднемесячных скоростей ветра представлено в табл. 5.1. В Коашвинском карьере наблюдаются наименьшие скорости ветра как по месяцам, так и по румбам. На рис. 5.1—5.6 представлены розы ветров для районов рассматриваемых карьеров, на основании которых возможно определить преобладающие направления ветра. Так, ветровой режим над карьером «Центральный» определяется в основном характером барического поля над Хибинами и общей синоптической ситуацией над Кольским полуостровом. Его также можно принимать как фоновый ветровой режим для Хибинского массива. Значительно разнообразнее роза ветров для Ньоркпахского карьера. Здесь прослеживаются потоки по долине. Но, кроме того, весьма значительны ветры с противоположного хребта. Наиболее сложный ветровой режим характерен для Коашвинского карьера, расположенного в той же долине, что и Ньорк-пахский, в семи километрах западнее от последнего в горном цирке, закрытом с трех сторон.

Роза ветров района расположения карьера «Ньоркпахский» ОАО «Апатит» (штиль — 7 %)

Рис. 5.1. Роза ветров района расположения карьера «Ньоркпахский» ОАО «Апатит» (штиль — 7 %)

Роза ветров района расположения карьера «Коашвинский» ОАО «Апатит» (штиль — 34 %)

Рис. 5.2. Роза ветров района расположения карьера «Коашвинский» ОАО «Апатит» (штиль — 34 %)

Роза ветров района расположения карьера «Железный

Рис. 5.3. Роза ветров района расположения карьера «Железный: ОАО «Ковдорский ГОК» (штиль — 24 %)

Роза ветров района расположения карьера «Центральный» ГМК «Печенганикель» (штиль — 7 %)

Рис. 5.4. Роза ветров района расположения карьера «Центральный» ГМК «Печенганикель» (штиль — 7 %)

Роза ветров района расположения карьера «Центральный» ОАО «Апатит» (штиль —13 %)

Рис. 5.5. Роза ветров района расположения карьера «Центральный» ОАО «Апатит» (штиль —13 %)

Роза ветров района расположения карьера «Оленегорский» ОАО «Олкон» (штиль — 21 %)

Рис. 5.6. Роза ветров района расположения карьера «Оленегорский» ОАО «Олкон» (штиль — 21 %)

Таблица 5.4

Распределение инверсий в долине р. Вуоннеймиок, %

Продолжительность, сут.

Месяцы

IX

X

XI

XII

I

II

III

IV

V

1

0,6

1,2

3,1

4,9

6,8

8,6

6,8

1,8

0,6

2

0,6

1,2

1,2

2,5

4,9

7,4

2,5

1,2

3

0,6

1,2

0,6

1,8

3,1

4,3

2,5

4

0,6

0,6

1,8

1,8

4,3

1,2

5

0,6

0,6

1,8

1,2

2,5

0,6

6

0,6

1,8

0,6

1,8

0,6

7

0,6

1,2

0,6

0,6

0,6

8

0,6

0,6

9

0,6

0,6

Таблица 5.5

Инверсионные градиенты, наблюдающиеся в карьерах Кольского полуострова

Карьеры

Град, ср., °С / 100 м

Град, шах., °С / 100 м

«Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»

2,1

6,7

«Оленегорский»ОАО «Олкон»

1,9

4,2

«Центральный» ГМК «Печенгани-кель»

2,4

5,6

«Центральный» ОАО «Апатит»

2,7

5,7

«Коашвинский» ОАО «Апатит»

3,4

8,6

«Ньоркпахкский» ОАО «Апатит»

2,9

7,3

Таблица 5.6

Повторяемость скоростей ветра по градациям, %

Скорость ветра, м/с

0—1

2—3

4—5

6—7

8—9

10—11

12—13

14—15

16—17

18—20

«Центральный» ОАО «Апатит»

16

21

19

11

10

8

7

4

2

2

«Коашвинский» ОАО «Апатит»

49

29

14

5

2

1

«Ньоркпахкский»

ОАО «Апатит»

34

29

19

10

5

2

1

«Железный» ОАО «Ковдорский ГОК»

35

34

20

7

2

1

«Оленегорский»ОАО

«Олкон»

41

24

18

10

4

2

1

Таблица 5.7

Повторяемость (П) направлений ветра, %, и средние скорости ветра (И по румбам, м/с

Карьеры

с

сев

СВ

всв

В

ВЮВ

ЮВ

ююв

Ю

ЮЮЗ

ЮЗ

зюз

3

зез

СЗ

ссз

шт.

«Центральный» ОАО «Апатит»

П

12

6

5

2

2

1

2

3

6

7

12

6

7

5

7

4

13

V

7,7

7,2

6,8

5,7

4,6

3,8

4,5

5,4

5,5

5,8

6,6

7,2

6,4

5,3

5,7

7,6

«Коашвин-ский» ОАО «Апатит»

п

1

2

3

2

4

3

5

3

2

2

4

4

10

8

9

4

34

V

2,4

2,2

2,0

2,4

2,1

2,6

2,9

2,8

2,1

2,6

2,8

3,4

3,3

4,2

3,9

3,0

«Железный»

ОАО «Ковдорский ГОК»

п

8

2

8

14

6

10

14

14

24

V

1,9

1,4

1,8

2,2

2,3

2,2

1,7

2,1

«Оленегорский» ОАО «Олкон»

п

12

7

3

6

29

9

6

7

21

«Центральный» ГМК «Печенгани-кель»

п

5

7

7

7

10

28

16

13

7

V

4,8

4,3

3,5

3,3

4,8

6,4

6,8

6,3

«Ньоркпах-ский»

ОАО «Апатит»

п

9

7

9

5

6

4

3

2

5

5

6

12

9

4

3

4

7

V

4,2

3,5

2,8

2,5

2,3

2,1

2,3

2,2

2,6

3,3

3,1

3,2

3,3

3,4

3,5

3,9

Здесь преобладают ветры, направленные по долине к ее устью. Потоки обратных направлений отмечаются в два раза реже. Остальную часть составляют ветры с окружающих хребтов. Следует отметить, что воздушные потоки с Коашвинского и Китчепахского цирков наблюдаются весьма часто, но проходят над карьером, не влияя на воздухообмен в нем. Розы ветров равнинных карьеров определяются господствующими воздушными потоками. Из табл. 5.1 следует, что среднемесячные скорости ниже 3 м/с, при которых затруднено естественное проветривание карьеров, на Коашвинском карьере наблюдаются круглогодично, на Железном — 8 месяцев, на Оленегорском — 7 месяцев в году. С увеличением высоты расположения карьеров («Центральный» ОАО «Апатит») или приближением их к берегу моря («Центральный» ГМК «Печенганикель») средние скорости повышаются существенно выше 3 м/с, что также характерно для горного склона (Ньоркпахский). В табл. 5.7 представлены средние скорости по румбам.

Контрольные вопросы

  • 1. Опишите районы расположения карьеров Мурманской области.
  • 2. Расскажите о температурном режиме этих карьеров.
  • 3. Расскажите о ветровом режиме карьеров.
  • 4. Что вы знаете об инверсиях в атмосфере карьера?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >