Mathematical modeling of some problems of the sea and atmospheric dynamics and impurity distribution

ამჟამად, ბუნებრივ გარემოში მიმდინარე ჰიდროთერმოდინამიკური და ეკოლოგიური პროცესების შესწავლა, მათი მონიტორინგი და პროგნოზი დიდ აქტუალობას იძენს და საზოგადოების მდგრადი განვითარების აუცილებელ პირობას წარმოადგენს. წინამდებარე სტატიაში წარმოდგენილია შავ ზღვის საქართველოს სექტორსა და ქ. თბილისისა და მისი შემოგარენის ატმოსფეროში მიმდინარე ჰიდროდინამიკური და მინარევების გავრცელების პროცესების მათემატიკური მოდელირების ზოგიერთი შედეგი. ამ მიზნით გამოყენებულია შავი ზღვისა და ატმოსფეროს დინამიკის რიცხვითი მოდელები, რომლებთანაც შეწყვილებულია მინარევების გავრცელების გადატანა-დიფუზიის მოდელები. ზღვისა და ატმოსფეროს დინამიკის მოდელებს საფუძვლად უდევს ოკეანისა და ატმოსფეროს დინამიკის განტოლებათა სრული სისტემები ჰიდროსტატიკურ მიახლოებაში, ხოლო მინარევების გავრცელების მოდელებს - გადატანა-დიფუზიის არასტაციონარული განტოლებები.Currently, the study of hydrothermodynamic and ecological processes taking place in the natural environment, their monitoring and forecasting are gaining great relevance and are a necessary condition for the sustainable development of society. The present article presents some results of mathematical modeling of the hydrodynamic and impurity diffusion processes in the atmosphere of the Georgian sector of the Black Sea and Tbilisi and its surroundings. For this purpose, the numerical models of the dynamics of the Black Sea and the atmosphere are used, with which the advection-diffusion models of the distribution of impurities are coupled. The models of the dynamics of the sea and the atmosphere are based on the full systems of the equations of the dynamics of the ocean and the atmosphere in the hydrostatic approximation, and the models of the distribution of impurities are based on the non-stationary advection-diffusion equations

Prediction of Hydrophysical Fields in the Georgian Sector of the Black Sea and the Ways of Its Improvement

Since 2010, a short-term regional marine forecasting system of hydrophysical fields – the current, temperature and salinity operates for the Georgian sector of the Black Sea and adjacent water area. This system, which is developed at M. Nodia Institute of Geophysics of Iv. Javakhishvili Tbilisi State University, is one of the parts of the Black Sea basin-scale Nowcasting/Forecasting System. The forecasting system is based on the regional model of Black Sea dynamics of M. Nodia Institute of Geophysics (RM-IG), which is nested in the basin-scale model of Black Sea dynamics of Marine Hydrophysical Institute (Sevastopol). 2D and 3D impurities dispersion models are coupled with RM-IG. Further development and improvement of the regional forecasting system is associated with the development of a very high-resolution forecasting subsystem for the coastal zone of Adjara-Poti-Anaklia (with a horizontal grid step 200-250 m) with the inclusion of a model of wind-induced surface waves in the subsystem

Numerical Modeling of the Anthropogenic Dust Transfer by Means of Quasistatic and Non-Quasistatic Models

Kinematics of the anthropogenic dust propagation emitted into the atmosphere by big cities and separate sources using numerical integration of the system of three-dimensional non-linear quasistatic and non-static equations of atmosphere hydrothermodinamics and equation of dust transfer-diffusion in the atmosphere are studied. It is obtained through modeling that kinematics of a dust propagation obtained by quazistatic and non-static equations have both common and different features. In case of beta- mesoscale diffusion, which is described by means of quazistatic equations, advective diffusion plays the key role in the dust transfer process of. In case of gamma- mesoscale diffusion, which is described by means of non-static equations, the major role in the process of dust transfer, is played by convective diffusion

Numerical Modeling of PM2.5 Propagation in Tbilisi Atmosphere in Winter. I. A Case of Background North Light Wind

PM2.5 propagation at Tbilisi territory in winter period in case of background north light wind is numerically modeled and analyzed through combined integration of 3D regional model of atmospheric processes evolution and equation of admixtures transfer-diffusion. Motor transport moving at city streets and trunk lines is a main source of atmosphere pollution. There are investigated the main peculiarities, which characterize the process of microaerosols spatial distribution under rugged terrain conditions. PM2.5 high concentration zones are established at the territory of city, time intervals, when high air pollution forms or air self-purification takes place, are determined. Temporal and spatial variations of PM2.5 concentration in the lower part of atmospheric boundary layer are studied. It is established that 25 mkg/m3 and higher concentration is obtained from 11AM to 1PM and from 7PM to 10PM in the surroundings of Ponichala situated in the eastern part of the city

Numerical Investigation of Tbilisi City Air Dusting in Case of Eastern Background Winds

კავკასიაში ატმოსფერული პროცესების ევოლუციის 3D რეგიონული მოდელისა და მინარევების გადატანა-დიფუზიის განტოლების ერთობლივი ინტეგრირებით შესწავლილია მტვრის გავრცელების კინემატიკა ქ. თბილისის ტერიტორიაზე ფონური აღმოსავლეთის სუსტი, საშუალო და ძლიერი ქარების შემთხვევაშ

ქ. ქუთაისის ატმოსფეროში PM2.5 და PM10 კონცენტრაციის ველი მიღებული ექსპერიმენტული გაზომვებით

ექსპერიმენტული ნატურული გაზომვებით შესწავლილია ქ. ქუთაისსა და მის მიმდებარე ტერიტორიაზე ატმოსფერულ ჰაერში PM2.5 და PM10 კონვენტრაციები. გაზომვები ჩატარებულია პორტატული გამზომი მოწყობილობით Aeroqual Series 500. მიღებული მონაცემებით აგებულია მიკროაეროზოლების ზედაპირული განაწილების სურათი, დადგენილია შედარებით მაღალი და დაბალი კონცენტრაციების ზონები. მიღებული შედეგები გამოყენებული იქნება ქ. ქუთაისის ატმოსფეროს PM ნაწილაკების დაბინძურების კომპიუტერული მოდელის დამუშავებისათვის.It was studied by experimental natural measurements PM2.5 and PM10 concentrations in Kutaisi atmosphere and its surrounding area. Measurements were made with an ‘Aeroqual Series 500” portable measuring device. Based on the received data, a picture of the surface distribution of microaerosols is built, the zones of relatively high and low concentrations are determined. The values of the maximum and minimum concentrations of microaerosols, the ranges of concentration changes, and the areas of relatively strong and weak pollution of the ambient air are established. The obtained results will be used in for processing the computer model of PM particle pollution of the atmosphere of Kutaisi

The Main Features of the Circulation Mode and their Impact on the Spread of Oil Slick in the Georgian Sector of the Black Sea and the Surrounding Waters

გამოთვლითი ექსპერიმენტების საფუძველზე გამოკვლეულია შავი ზღვის განაპირა აღმოსავლეთ აკვატორიაში მიმდინარე ცირკულაციური პროცესების ზოგიერთი ძირითადი თავისებურება და მათი ზეგავლენა ზღვის ზედაპირზე ავარიულად დაღვრილი ნავთობის აფსკის გავრცელებაზე. გამოთვლითი ექსპერიმენტები ჩატარებულია მოდელირების სისტემის საფუძველზე, რომელიც შედგება ზღვის დინამიკის რეგიონული მოდელისა და მასთან შეწყვილებული მინარევების გავრცელების არასტაციონარული მოდელებისაგა

კავკასიის რეგიონის ატმოსფეროში დაბინძურების ღრუბლების გადაადგილების შესაძლო ტრაექტორიის შესახებ

მინარევის გადატანა – დიფუზიის განტოლების რიცხვითი ინტეგრირების საშუალებით გამოკვლეულია ატმოსფეროში პასიური დამაბინძურებელი ნივთიერების შესაძლო გავრცელება კავკასიის რეგიონის ატმოსფეროსათვის დამახასიათებელი ოთხი ძირითადი ტიპის ონური დინების შემთხვევაში. მოდელირებისათვის აუცილებელი მეტეოროლოგიური ველების მნიშვნელობები გამოითვლებიან კავკასიაში ატმოსფერული პროცესების განვითარების რეგოინალური მოდელის საშუალებით. ნაჩვენებია, რომ რეგიონის რელიეფი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს დამაბინძურებელი ნივთიერების გავრცელებაზე ატმოსფეროს სასაზღვრო ფენაში. შედგენილია მაქსიმალური კონცენტრაციების შესაძლო გადაადგილების სქემა დამაბინძურებელი ნივთიერების ღრუბლის სხვადასხვა საწყისი მდებარეობის შემთხვევაში

A Time Variation of the PM2.5 and PM10 Concentrations According to the Kutaisi Atmospheric Air Pollution Monitoring Network Data

ატმოსფერული ჰაერის მონიტორინგის მონაცემების ანალიზის საშუალებით შესწავლილია ქ. ქუთაისის ატმოსფერული ჰაერის PM2.5 და PM10-ით დაბინძურების თავისებურება. განსაზღვრულია მიკროაეროზოლების 2018 -2020 წლების საშუალო წლიური კონცენტრაციები და 2022 წლის მარტი-მაისის თვეების საშუალო თვიური კონცენტრაციები. განსაზღვრულია დღეთა და დაკვირვებათა რაოდენობები, როდესაც საშუალო დღიური კონცენტრაცია აჭარბებს შესაბამის ზღვრულად დასაშვებ კონცენტრაციებს.Through the analysis of the atmospheric air monitoring data the features of atmospheric air pollution in Kutaisi with PM2.5 and PM10 microaerosols were studied. The average annual concentrations of microaerosols for the years 2018-2020 and the average monthly concentrations for the months of March-May 2022 have been determined. The number of days and observations when the average daily concentration exceeds the respective maximum allowable concentrations is defined

Investigation of Tbilisi Air Pollution With PM-Particles and Dust

განსაზღვრულია ქ. თბილისისა და მისი მიმდებარე ტერიტორიის ატმოსფერულ ჰაერში PM-ნაწილაკებისა და მტვრის კონცენტრაციები. შეფასებულია მათი ყოველთვიური მაქსიმალური, მინიმალური და საშუალო მნიშვნელობები. მოდელირებულია მტვრის გავრცელების პროცესი ფონური სტაციონალური დასავლეთის ქარის შემთხვევაში. დაბინძურების წყაროს წარმოადგენს ქალაქში წარმოქმნილი მტვერი. მიღებულია ვიზუალური სურათები მტვრის გავრცელების არეალისა და კონცენტრაციების შესახე