CAMx. Model CAMx. Představení Stav a perspektivy implementace. Ondřej Vlček, OME, ČHMÚ Praha Radostovice

Transkript

1 Model Představení Stav a perspektivy implementace Ondřej Vlček, OME, ČHMÚ Praha Radostovice

2 Úvod Eulerovský fotochemický disperzní model vyvíjí jej ENVIRON ( Volně ke stažení; otevřený kód Výhody eulerovských modelů oproti gaussovským transportním nejsou omezené vzdáleností od zdroje zahrnují chemii Co modeluje O3, PM2.5, PM10, plynné znečištění, Hg Měřítko městské až kontinentální

3 vlastnosti dvoucestně vnořené oblasti oblasti s různým prostorovým krokem v rámci jednoho běhu Flexi-nesting během běhu je možné přidávat / odebírat vnořené oblasti s vyšším rozlišením

4 vlastnosti Horizontální vnořování

5 vlastnosti Vertikální vnořování

6 vlastnosti volba z více chemických mechanismů Carbon Bond IV (tři různé složitosti) 2005 verze mechanizmu Carbon Bond (CB05) SAPRC 99

7 vlastnosti Modelování aerosolů při souběžném modelování O 3 a PM jsou uvažovány tyto procesy: chemie vodní fáze (RADM-AQ) tvorba a rozpad anorganických aerosolů (ISORROPIA) tvorba a rozpad sekundárních organických aerosolů (SOAP). chemický mechanizmus CB4 a CB05 modelování PM ve dvou frakcích - PM2.5 a PM10 nebo pro pevně dané třídy velikostí (definuje uživatel)

8 vlastnosti Plum-in-Grid (vlečka v buňce) Lagrangeovské modelování chemie a disperze vleček z velkých bodových zdrojů v měřítku menším, než je prostorový krok modelu * IRON PiG úplná fotochemie (CB4, CB05, SAPRC99) * GREASD PiG počáteční vývoj velkých zdrojů NOx Fotochemie indexy fotochemických reakcí počítá model radiačních přenosů a fotolýzy vyvinutý v NCAR v závislosti na: * albedu povrchu, * tloušťce O 3 sloupce, * zakalení atmosféry (haze turbidity), * nadmořské výšce a * výšce slunce v nadhlavníku

9 rozšíření Ozone Source Apportionment Technology zpětné zjištění hlavních zdrojů O 3 v danném místě a zdali je více citlivý proti směru proudění na koncentrace NO x či VOC Particulate Source Apportionment Technology zpětné zjištění hlavních zdrojů PM Decouplet Direct Method citlivost koncentrací libovolné znečišťující látky na vstupních parametrech Process Analysis pro hlubší porozumění fyzikálním a chemickým procesům v modelu podíly procesů (advekce, difuze, depozice, emise, chemie...) v buňce na koncentraci vybrané látky reakční poměry všech chemických reakcí v buňce

10 vlastní model Vstupní veličiny Gridované emise % zast. kategorií zemského povrchu Meteorologické vstupy výška / tlak (definuje rozhraní vrstev) horizontální vítr teplota koeficient vertikální difuze vodní pára oblačnost a srážky integrovaná optická tloušťka Arakawa C uspořádání:

11 vlastní model Rovnice časového vývoje koncentrací pro látku l : horizontální advekce celkový vertikální transport turbulentní difuze v subgridovém měřítku V H... vektor horizontální rychlosti proudění η... net vertical entrainment rate h... tloušťka vrstvy (layer interface height) ρ... hustota vzduchu K... koeficient turbulentní difúze

12 vlastní model V jakém pořadí se řeší členy rovnice 1 emise 2(3) horizontální advekce ve směru x/y 4 vertikální advekce η = h / t + w(ρ,u,v) w se určuje z rovnice kontinuity pro nestlačitelnou tekutinu

13 vlastní model 5 vertikální difuze K x/y = K x/y (u,v, x, y, t) 6 horizontální difuze 7 vymývání

14 vlastní model Suchá depozice není brána jako samostatný proces, ale jako spodní okrajová podmínka pro vertikální difuzi pro každou látku je počítána v závislosti na jejích chemických vlastnostech, meteorologických podmínkách a vlastnostech povrchu

15 vlastní model Časový krok - hlavní časový krok určuje model podle velikosti největší buňky velikost buňky časový krok km 5 15 min 1 2 km 1 min

16 na ČHMÚ VaV 1a4/107/07 Vývoj a implementace modelového systému pro hodnocení aktuálního stavu imisní zátěže a její předpověď - vytvoření emisního modelu postihujícího relevantní zdroje z území ČR a sousedních států za využití národní databáze REZZO a mezinárodních zdrojů CORINAIR a EMEP; - adaptace sofistikovaného Eulerovského modelu s komplexním chemismem pro hodnocení aktuální imisní zátěže a její předpověď, včetně napojení na potřebné datové zdroje (meteorologický model, emisní model ) a prezentační vrstvy pro zveřejňování výsledků široké veřejnosti; Norský projekt CZ0049 Zlepšení popisu PM10 na území ČR

17 modelové vstupy emise z dopravy a dalších zdrojů REZZO,... meteorologické vstupy z modelu ALADIN + meteorologický preprocesor kategorie zemského povrchu + BEIS biogenní emise emisní preprocesor SMOKE

18 modelové vstupy emise z dopravy a dalších zdrojů REZZO,... meteorologické vstupy z modelu ALADIN + meteorologický preprocesor kategorie zemského povrchu + BEIS biogenní emise emisní preprocesor SMOKE

19 doména ALADINu Oblast: Levý dolní roh: Lat = Lon = Počet bodů: 309 x 277 Rozlišení: m Projekce type: Lambert střed: Lon = Lat =

20 meteorologické vstupy Hotový meteorologický preprocesor - převod polí ALADINu do formátu požadovaného em - dopočítání veličin, které ALADIN neposkytuje V nejbližších dnech první běhy u s daty z ALADINa

21 modelové vstupy emise z dopravy a dalších zdrojů REZZO,... meteorologické vstupy z modelu ALADIN + meteorologický preprocesor kategorie zemského povrchu + BEIS biogenní emise emisní preprocesor SMOKE

22 land use & biogení emise H. Hnilicová a kolegové z ÚI AV ČR - časová a prostorová disagregace emisních dat z REZZa - zbývá se popasovat s emisemi z mobilních zdrojů

23 modelové vstupy emise z dopravy a dalších zdrojů REZZO,... meteorologické vstupy z modelu ALADIN + meteorologický preprocesor kategorie zemského povrchu + BEIS biogenní emise emisní preprocesor SMOKE

24 land use & biogení emise K. Zemánková a kolegové z ÚI AV ČR biogení emise zdroje VOCs prekurzorů SOA AFOLU (Agriculture, Forestry, and Other Land Uses), 1km x 1km % zastoupení 115 druhů stromů % 21 provchů jiných, než les USGS databáze kategorií zemského povrchu cca 1km x 1km 255 kategorií (každý grid klasifikován jednou kategorií)

25 land use & biogenic emissions AFOLU (světlá barva) & USGS (tmavá barva)

26 Na ÚI (J. Resler) rozvíjeny metody asimilace satelitních měření NO2 a O3. V rámci CZ0049 bylo modifikován modul SOA (T. Svendby, NILU)

27 Děkuji za pozornost

28 CB05 CB05 - Nejpokročilejší mechanizmus umožňující modelovat aerosoly (Yarwood et al., 2005b) 156 reakcí 90 látek (53 plynných, 22 aerosolů, 15 radikálů)

29 látky v CB05-1

30 látky v CB05-2