Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.3/2025(4))

Abstract Research objective is to evaluate the effectiveness of "dense forest belt structures" (DFBS) constructed on a dusty man-made surface from the side of the incoming wind flow to the level of atmospheric pollution downstream for 3 variants of an artificial impenetrable barrier (analogous of DFBS). The research was carried out on the basis of computer models created in the COMSOL program. A three-stage sequence of calculations was used: aerodynamic parameters based on the incompressible fluid approximation using the (k-£) turbulence model; estimation of dust intensity according to the dependence of Westphal et al.; dust transport with a diameter of 35 microns, taking into account the settling rate and threshold velocity based on the solution of the convective- diffusion equation. The forecast of the relative change in the level of atmospheric pollution downstream for 3 variants of an artificial impenetrable barrier has been made compared to the "reference" one, there is no barrier. It is shown that the complication of the DFBS (a quantitative increase in barriers and their height) significantly reduces the level of atmospheric pollution: for variants 2 and 3 barrier structures, the calculated efficiency of the DFBS is above 90%. Keywords: man-made dusting facilities, dense forest belt structure, efficiency of reducing atmospheric pollution, numerical modeling Acknowledgements: The research was carried out within the framework of the research topic No. 1021051803680-5 "Processes of transformation of natural and man-made systems in the conditions of climate change in the Arctic zone of the Russian Federation (on the example of the Murmansk region)". Part of the research was carried out at the expense of a grant from the Russian Science Foundation No. 23-77-30008. For citation: Evaluation of the effectiveness of using the physical principles of the functioning of the forest belt structure to reduce the level of atmospheric pollution from dusty man-made facilities / P. V. Amosov [et al.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2025. Vol. 4, no. 3. P. 45-55. doi:10.37614/2949-1185.2025.4.3.004. Введение Многочисленные публикации и электронные ресурсы по вопросам лесомелиорации ландшафтов свидетельствуют о достаточно серьёзной проработанности указанного направления и широком использовании защитных лесных полос (от двух и более рядов) для преодоления негативного воздействия суховеев на урожай, улучшения водного режима почвы путём задержания снега и уменьшения испарения, для предотвращения эрозии почв и роста оврагов, а также для защиты железных и автомобильных дорог от снежных и песчаных заносов [1-9]. Специалистами в области лесомелиорации [2] отмечается, что одним из наиболее опасных видов ветровой эрозии является разрушение почвенного покрова так называемыми чёрными бурями, когда сильный ветер разрушает верхний плодородный слой почвы, поднимает почвенные частицы в воздух и переносит их на значительные расстояния. Подчёркивается, что при сильном ветре (8 -10 м/с) почва может быть выдута на глубину до 30 см и больше, то есть на всю глубину пахотного горизонта. Продолжительность пыльных бурь бывает различной — от кратковременных вспышек до нескольких часов, а иногда даже и нескольких суток. Во время пыльных бурь, наносящих огромный ущерб, мелкие частицы почвы (мельче 0,1 мм) — наиболее плодородная часть почвы — поднимаются в воздух в виде облака и уносятся на большие расстояния. Исследованиями установлено, что степень развития ветровой эрозии зависит от режима и интенсивности осадков, температуры и влажности воздуха, силы и направления ветра, рельефа местности, механического состава, структуры, физических и химических свойств, влажности почвы, её геологического строения, состояния растительного покрова, хозяйственной деятельности человека и культуры земледелия [3]. Естественно, что указанные проблемы нашли свои определённые решения в исследованиях лесомелиораторов. В частности, в обзорной публикации В. В. Засобы с коллегами [6] представлен семидесятилетний опыт создания государственных защитных лесных полос в степной зоне России, а также на основе аналитических материалов выполнена оценка состояния государственных защитных лесных полос степной зоны европейской части России и обоснован их рекреационный потенциал. По классификации А. Ш. Тимерьянова [2] выделяют три основные конструкции лесных полос (плотную, продуваемую, ажурную), которые определяются по внешним признакам (ажурность лесной полосы) и на основании ветропроницаемости. Обе величины являются относительными: Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2025. Т. 4, № 3. С. 45-55. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2025. Vol. 4, No. 3. P. 45-55. © Амосов П. В., Бакланов А. А., Калабин Г. В., Макаров Д. В., 2025 46