Model Představení Stav a perspektivy implementace Ondřej Vlček, OME, ČHMÚ Praha Radostovice 24.9.2009
Úvod Eulerovský fotochemický disperzní model vyvíjí jej ENVIRON (www.environ.com) 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
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
vlastnosti Horizontální vnořování
vlastnosti Vertikální vnořování
vlastnosti volba z více chemických mechanismů Carbon Bond IV (tři různé složitosti) 2005 verze mechanizmu Carbon Bond (CB05) SAPRC 99
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)
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
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
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:
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
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
vlastní model 5 vertikální difuze K x/y = K x/y (u,v, x, y, t) 6 horizontální difuze 7 vymývání
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
vlastní model Časový krok - hlavní časový krok určuje model podle velikosti největší buňky velikost buňky časový krok ------------------- ---------------- 10 50 km 5 15 min 1 2 km 1 min
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
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
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
doména ALADINu Oblast: Levý dolní roh: Lat = 34.003 Lon = 2.204 Počet bodů: 309 x 277 Rozlišení: 8 997 m Projekce type: Lambert střed: Lon = 17.000 Lat = 46.244
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
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
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
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
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), http://afoludata.jrc.ec.europa.eu/ 1km x 1km % zastoupení 115 druhů stromů % 21 provchů jiných, než les USGS databáze kategorií zemského povrchu http://edc2.usgs.gov/glcc/ cca 1km x 1km 255 kategorií (každý grid klasifikován jednou kategorií)
land use & biogenic emissions AFOLU (světlá barva) & USGS (tmavá barva)
Na ÚI (J. Resler) rozvíjeny metody asimilace satelitních měření NO2 a O3. V rámci CZ0049 bylo modifikován modul SOA (T. Svendby, NILU)
Děkuji za pozornost
CB05 CB05 - Nejpokročilejší mechanizmus umožňující modelovat aerosoly (Yarwood et al., 2005b) 156 reakcí 90 látek (53 plynných, 22 aerosolů, 15 radikálů)
látky v CB05-1
látky v CB05-2