izpis_h1_title_alt

Vpliv vertikalne turbulentne difuzije v modelu CAMx na izračunane koncentracije onesnaževal
Matavž, Luka (Avtor), Žagar, Nedjeljka (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, Žabkar, Rahela (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (4,30 MB)

Izvleček
Napoved kakovosti zraka je odvisna od meteoroloških pogojev, posebej v planetarni mejni plasti (PBL). Zato so modeli za kakovost zraka sklopljeni s meteorološkimi modeli. Od posebnega pomena za uspešnost napovedi kakovosti zraka je parametrizacija turbulence v mejni plasti, tako v meteorološkem modelu, kot tudi v modelu za napovedovanje koncentracije onesnaževal. V sklopu magistrske naloge sem raziskal vpliv parametrizacije vertikalne turbulentne difuzije na kakovost napovedi koncentracije delcev PM$_{10}$ v modelu CAMx (ang. Comprehensive Air quality Model with extensions) nad Slovenijo. CAMx je sklopljen z operativnim meteorološkim modelom ALADIN/SI. Simulacije z modelom CAMx so izvedene za celoten januar 2015, ko so bile zabeležene 3 epizode s povečanimi koncentracijami delcev PM$_{10}$. Modelske rezultate sem primerjal z izmerjenimi vrednostmi na merilnih postajah po Sloveniji v prostoru in času. Posebej sem analiziral koeficient vertikalne turbulentne difuzije $K_v$ v različnih shemah parametrizacije. Uporabil sem 5 različnih shem (t.i. sheme Kv). Uporabljene sheme OB70, YSU, ACM2, CMAQ in MYJ se med seboj razlikujejo glede na lokalnost in metodo izračuna strukturnih funkcij za opis vertikalnega turbulentnega prenosa v različnih pogojih stabilnosti. Polja koeficientov $K_v$ pridobljena z različnimi shemami so uporabljena pri dveh metodah opisa vertikalnega turbulentnega transporta, metodi ACM2 in teoriji K. Modelski rezultati so statistično analizirani s pomočjo standardnih mer kot so BIAS, MAE, RMSE in koeficient korelacije $r$. Statistična značilnost razlik med različnimi kombinacijami shem in metod je preverjena z Fisherjevim z-testom. Cilj je določiti najbolj ustrezno kombinacijo za uporabo v operativni verziji modela CAMx na ARSO. Rezultati so pokazali, da je vertikalno turbulentno mešanje najbolj intenzivno pri lokalni shemi MYJ in koeficientu $K_v$ iz modela ALADIN/SI. Pri vseh kombinacijah model praviloma podcenjuje izmerjene vrednosti koncentracij delcev PM$_{10}$ vsaj za faktor 2. Domnevni razlog za podcenjevanje je predvsem slaba horizontalna ločljivost modela in posledično neustrezno predstavljena stabilnost in turbulenca v mejni plasti, ter povprečevanje virov emisiji znotraj modelske celice. Če CAMx vrednotimo z RMSE in MAE, se kot najboljša kombinacija izkaže shema YSU v kombinaciji s teorijo K. V primeru uporabe koeficienta $r$ kot merila uspešnosti, pa se kot najbolj uspešna izkaže kombinacija sheme MYJ in metode ACM2. Rezultati Fisherjevega z-testa za razlike med koeficientom korelacije $r$ za različne sheme so pokazali, da so razlike med desetimi uporabljenimi kombinacijami v povprečju statistično značilne.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:napovedovanje onesnaženosti zraka, numerično modeliranje, koncentracije delcev PM$_{10}$, koeficient vertikalne turbulentne difuzije, parametrizacija PBL, model CAMx, model ALADIN/SI, verifikacija modela
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga (mb22)
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Leto izida:2018
COBISS.SI-ID:369833 Povezava se odpre v novem oknu
Število ogledov:275
Število prenosov:188
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
 
Skupna ocena:(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
:
Objavi na:AddThis
AddThis uporablja piškotke, za katere potrebujemo vaše privoljenje.
Uredi privoljenje...

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:The influence of vertical turbulent diffusion in CAMx model on the calculated concentrations of pollutants
Izvleček:
Forecasts of air quality depend on meteorological conditions, especially within the planetary boundary layer (PBL). Therefore, the air quality models are commonly coupled with meteorological models. Of special importance for the performance of the air quality model is the parametrization of turbulence in PBL both in the meteorological model, which provides input winds, temperature and moisture data and in the air quality model itself. This thesis investigates the effect of the parametrization of vertical turbulent diffusion on the quality of the PM$_{10}$ particle concentration forecast in the CAMx (Comprehensive Air Quality Model with extensions) model over Slovenia. CAMx is coupled with the operational weather forecast model ALADIN/SI of the Environmental Agency of Slovenia (ARSO). Numerical simulations with the CAMx model were carried out for January 2015 when 3 episodes with increased concentrations of PM$_{10}$ particles were recorded. Model results are compared with the PM$_{10}$ observations at the measurement stations across Slovenia. The role of the coefficient of vertical turbulent diffusion $K_v$ is analyzed using several parametrization schemes. Five studied schemes (i.e. Kv schemes) included the OB70, the YSU, the ACM2, the CMAQ and the MYJ scheme. The schemes differ from each other according to the applied locality approach and the method for calculation of structure functions which describe vertical turbulence under different stability conditions. Fields of the $K_v$ coefficients obtained by different schemes are used in two methods for the vertical turbulent transport, the ACM2 method and the K theory. Results are evaluated using standard statistical measures such as BIAS, mean absolute error (MAE), root mean square error (RMSE) and the correlation coefficient. Statistical significance is checked by the Fisher z-test. The aim was to determine the most appropriate combination of schemes for the operational application in the CAMx model at ARSO. The results show that the vertical turbulent mixing is most intense in the local scheme MYJ and using the $K_v$ coefficient from ALADIN/SI. In all schemes, the model has underestimated measured values of PM$_{10}$ particle concentrations by at least factor 2. The underestimation is presumably mainly due to a poor horizontal resolution of the model (4 x 4 km) and consequently inadequately represented stability and turbulence in the boundary layer, as well as due to averaging of emission sources within the model cell. If the schemes are judged by RMSE and MAE scores, the best performance is obtained using the YSU scheme in combination with K theory. If the correlation coefficient is used as a criterion, the combination of the MYJ scheme and the ACM2 method appears most successful. The Fisher z-test for the difference between the correlation coefficient for various schemes shows that differences between various schemes are on average statistically significant.

Ključne besede:air quality forecasting, numerical modeling, PM$_{10}$ particle concentration, PBL parameterization, vertical turbulent diffusion coefficient, CAMx model, ALADIN/SI model, verification

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Komentarji

Dodaj komentar

Za komentiranje se morate prijaviti.

Komentarji (0)
0 - 0 / 0
 
Ni komentarjev!

Nazaj