ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ МОДЕЛЮВАННЯ РОЗСІЮВАННЯ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН В АТМОСФЕРІ

Автор(и)

  • Галина Татарченко Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4685-0337

DOI:

https://doi.org/10.32347/2076-815x.2022.79.381-395

Ключові слова:

моделювання, розсіювання, забруднюючі речовини, атмосфера, місто, урбанізація

Анотація

Проведено аналіз методів та моделей стану навколишнього середовища та встановлено, що за рахунок багатогранності та багатоаспектності підходів при побудові єдиної класифікації атмосферних моделей є складним завданням. Визначено, що модель Лагранжа обчислює дисперсію забруднення повітря шляхом розрахунку безперервної траєкторії шлейфу, і цей метод можна використовувати для розрахунку профілів розсіювання озону на прилеглій території від точкового джерела. Для визначення рівня чистоти використовувати нечітку логіку, тоді поняття "рівень чистоти" стане лінгвістичною змінною. Гаусова модель дозволяє розраховувати концентрації забруднюючих речовин у галузі моделювання по прямій лінії між джерелом та точкою розрахунку для кожної години та отримати модель забруднення викидами при магістральній території міста. Статистичні моделі є корисним інструментом діагностики та передбачення якості повітря через інтерполяцію та екстраполяцію виміряних даних. Елементи моделей міських каньйонів плануємо використовувати для прогнозу концентрацій викидів на автомагістралях на коротких часових інтервалах (від кількох годин до доби). Реакція NO-NO2-O3 потребує дуже високих концентрацій оксиду азоту та тривалого часу знаходження газів, щоб надавати значний вплив. Це може бути при застійних погодних умовах, коли значні концентрації полютантів спостерігаються кілька днів. Але моделей, які задовільно описують це явище, поки що немає. 

Біографія автора

Галина Татарченко, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

д.т.н., професор 

Посилання

Air Pollution Steady-State Advection-Diffusion Equation: The General Three-Dimensional Solution Daniela Buske, Marco Túllio Vilhena, Tiziano Tirabassi, Bardo Bodmann. Journal of Environmental Protection, Vol.3 No.9A, September 2012. DOI: 10.4236/jep.2012.329131. {in English}

Davidson Martins Moreira, M. T. Vilhena, J.C. Carvalho, Gervásio A. Degrazia Analytical solution of the advection–diffusion equation with nonlocal closure of the turbulent diffusion, Environmental Modelling and Software 20(10): October 20051347–1351. {in English}

Studying the variation of eddy diffusivity on the behavior of advectiondiffusion equation. Khaled Sadek Mohamed Essa, Aziz Nazer Mina,Hany Saleh Hamdy, Fawzia Mubarak &Ayman Ali khalifa Journal of Astronomy and Geophysics Pages 10-14 | 2018, : https://doi.org/10.1016/j.nrjag.2018.02.003. {in English}

A unified analytical solution of the steady-state atmospheric diffusion equation J.S. Pérez Guerrero, L.C.G., J.F. Oliveira-Júnior , P.F.L. Heilbron Filho, A.G. Ulke Atmospheric Environment Volume 55, August 2012, Pages 201-212. {in English}

Assessment of the unified analytical solution of the steady-state atmospheric diffusion equation for stable conditions L.C.G. Pimentel, J.S. Pérez Guerrero, A.G. Ulke, F.P. Duda and P.F.L. Heilbron Filho Published:08 July 2014 https://doi.org/10.1098/rspa.2014.0021. {in English}

Numerical Investigation of the Effect of Grids and Turbulence Models on Critical Heat Flux in a Vertical Pipe. Xiaomeng Dong, Zhijian Zhang, Dong Liu, Zhaofei Tian & Guangliang Chen. Original research, article Front. Energy Res., 03 July 2018. https://doi.org/10.3389/fenrg.2018.00058. {in English}

Stochastic Modelling of Turbulent Flows for Numerical Simulations Carlo Cintolesi & Etienne Mémin Classical and Modern Topics in Fluid Dynamics and Transport Phenomena 2020, 5(3), 108; https://doi.org/10.3390/fluids5030108. {in English}

Recent advances on the numerical modelling of turbulent flows Applied C.D. Argyropoulos & N.C. Markatos -Mathematical Modelling, 39(2), 693-732 - January 2015 https://doi.org/10.1016/j.apm.2014.07.001. {in English}

A Multiscale Approach for the Numerical Simulation of Turbulent Flows with Droplets. Juan M. Gimenez, Sergio R. Idelsohn, Eugenio Oñate & Rainald Löhner. Arch Comput Methods Eng. 2021 Jun 26 : 1–20.doi: 10.1007/s11831-021-09614-6. {in English}

Evaluation of lagrangian particle dispersion models in turbulent flows. S. Laín & C.A. Grillo Chemical Engineering Communications V. 195, 2007 -. Issue 3 Pages 189-208. https://doi.org/10.1080/00986440701569010. {in English}

Comparison of Gaussian Plume Model and Lagrangian Particle Model for the Application of Coastal Air Quality Modelling American Journal of Environmental and Resource EconomicsVolume 4, Issue 4, December 2019, Pages: 152-158. http://www.sciencepublishinggroup.com/journal. {in English}

Pisso, I., Patra, P., Takigawa, M. et al. Assessing Lagrangian inverse modelling of urban anthropogenic CO2 fluxes using in situ aircraft and ground-based measurements in the Tokyo area. Carbon Balance Manage 14, 6 (2019). https://doi.org/10.1186/s13021-019-0118-8. {in English}

Charged particle scattering problem with a complex-range Gaussian basis D.A. Sailaubek, O.A. Rubtsova & V. I. Kukulin The European Physical Journal A, V. 54, Article number: 126 (2018). {in English}

Gaussian determinantal processes: A new model for directionality in data Subhroshekhar Ghosh, Philippe Rigollet Proceedings of the National Academy of Sciences Jun 2020, 117 (24) 13207-13213; DOI: 10.1073/pnas.1917151117. {in English}

Petersen, W. User's guide for HIWAY-2, a highway air pollution model. EPA600/8-80-018 / W. Petersen. - North California: EPA, 1980. - 69 p. 114. {in English}

Benson, P. CALINE4 — a dispersion model for predicting air pollutant concentrations near roadways. FHWA/CA/TL-84/15 / P. Benson. - Sacramento, CA, California Department of Transportation, 1984. - 45 p. {in English}

Benson, P.A review of the development and application of САЬГМЕЗ and 4 models / P.A. Benson // Atmospheric Environment. - 1992. - V. 26B:3. - P. 379 - 390. {in English}

Chock, D.P. A simple line-source model for dispersion near roadway / D.P. Chock // Atmospheric Environment. - 1978. - V. 12. - P. 823 - 829. {in English}

Luhar, A. General Finite Line Source Model for Vehicular Pollution Dispersion / A. Luhar, R.A. Patil // Atmospheric Environment. - 1989. - V. 23. - C. 555 -562. {in English}

Kono, H. A micro-scale dispersion model for motor vehicle exhaust gas in urban area - OMG VOLLnVIE-SOURCE model / H. Kono, S. Ito // Atmospheric Environment. - 1990. - V. 24B:2. - P. 243 - 251. {in English}

Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки здоровья человека // Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия. – Копенгаген, 2001. - № 85. — 293 с. {in Russian}

Csanady, G. T. Crosswind Shear Effects on Atmospheric Diffusion / G.T. Csanady // Atmospheric Environment - 1972. - V. 6. - P. 221 - 232. {in English}

A dispersion modelling system for urban air pollution Ari Karppinen [and oth.]. -Helsinki: FMI Publications on Air Quality, 1997. - 30 p. 115. DOI:10.13140/2.1.4386.6244. {in English}

Qin, Y. Dispersion of Vehicular Emission in Street Canyon. Guangzhou City, South China (PRC) / Y. Qin, S.C. Kot // Atmospheric Environment. - 1993. - V. 27B.-№3.-P.283-291 . {in English}

Physical Modeling of Flow Field inside Urban Street Canyons. Xian-Xiang Li, Dennis Y. C. Leung, Chun-Ho Liu &K. M. Lam Journal of Applied Meteorology and Climatology 2008, V. 47, Issue 7, P:2058–2067. DOI:https://doi.org/10.1175/2007JAMC1815.1. {in English}

Yamartino, R.J. Development and evaluation of simple models for flow, turbuence and pollutant concentration fields within in urban area street canyon / R.J. Yamartino, G. Wiegand // Atmospheric Environment. — 1986. - V. 35. - P. 2137 — 2156. {in English}

Eerens, H.C. The CAR model: The Dutch method to determine city street air quality / H.C. Eerens, C.J. Sliggers, K.D. Hout // Atmospheric Environment. — 1993.-V.27B.-№ 4.-P . 389-399 . {in English}

Hertel, O. Modelling from traffic in a street canyon. Evaluation of data and model development. DMU Luft A-129 / O. Hertel, R. Berkowicz. - Roskilde: National Environmental Research Institute, 1989. — 77 p. {in English}

Schattanek, G. EPA User's Guide to CAL3QHC - A modelling methodology for predicting Pollutant concentrations near roadway intersections / G. Schattanek, E. Kahng, T. Stratou, T.N. Braverman. - USEPA, 1990. - 243 p. {in English}

Berkowicz, R. Using measurements of air pollution in streets for evaluation of urban air quality - meteorological analysis and model calculations / R. Berkowicz, F. Palmgren, O. Hertel // Sci. Total Environ.. - 1996. Vol. 189/190. - P. 259 -265. {in English}

New Modified Urban Canyon Models for Satellite Signal Propagation Prediction. IEEE Access, 2019, V. 7, P.25298.- 25307. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2900958. {in English}

Palmgren, F. Effects of reduction of NOx on NO2 levels in urban streets / F. Palmgren, R. Berkowicz, O. Hertel, E. Vignati // Sci. Total Environ.. - 1996. Vol. 189/190.-P. 409-415 . {in English}

Bower, J.S. A winter NO2 smog episode in the U.K. / J.S. Bower, G.F.J. Broughton, J.R. Stedman, M.L. Williams // Atmospheric Environment. — 1994. — Vol. 28.-P . 461-475. {in English}

Analysis and inteфretation of air quality data from an urban roadside location in Central London over the period from July 1991 to July 1992 / R.G. Derwent [and oth.] // Atmospheric Environment. - 1995. - Vol. 29. - P. 923-946. {in English}

Hov, O. Street canyon concentration of nitrogen dioxide in Oslo. Measurements and model calculations / O. Hov, S. Larsen // Environ Sci. Technol. - 1984. — Vol. 18.-P. 82-87 . {in English}

APPETISE (lST-99-11764), Air pollution episodes: modelling tools for improved smog management. - Anglia Polytechnic University, Cambridge, UK, 2001. - 23 P. {in English}

Glen, W.G. Relating meteorological variables and trends in motor vehicle emissions to monthly urban carbon monoxide concentrations / W.G. Glen, Nip. Zelenka. Re. Graham // Atmospheric Environment. — 1996. — V. 39. — P. 4225 — 4232. {in English}

Revisiting urban air quality forecasting: a regression approach. Kostas Karatzas, Nikos Katsifarakis, Cezary Orlowski & Arkadiusz Sarzyński. Vietnam Journal of Computer Science V.5, P. 177–184 (2018). {in English}

Comrie, A.C. Climatology and forecast modelling of ambient carbon monoxide in Phoenix, Arizona / A.C. Comrie, K. Diem // Atmospheric Environment. — 1999. - V. 33. - P. 5023 - 5036. {in English}

Sharma, P. Application of extreme value theory for predicting violations of air quality standard for an urban road intersection / P. Sharma, M. Khare, S.P. Chakrabarsi // Transp. Res. D4. - 1999. - P. 201 - 216. {in English}

Sharma, P., Khare M. Real-time prediction of extreme ambient carbon monoxide concentrations due to vehicular exhaust emissions using univariate linear stochastic models / P. Sharma, M. Khare // Transp. Res. D5. - 2000. - P. 59 - 69. {in English}

Can fuzzy set theory bring complex issues in sizing air quality monitoring network into focus? Kamal Jyoti Maji, Anil Kumar Dikshit &Ashok Deshpande. , V.8, P.2118–2128 (2017). https://link.springer.com/article/10.1007/s13198-014-0327-1. {in English}

Scalable belief updating for urban air quality modeling and prediction Xiuming Liu, Edith Ngai, Dave Zachariah. ACM/IMS Trans. Data Sci., Vol. 2, №.1 2020. DOI: https://doi.org/10.1145/3402903. {in English}

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-11

Номер

Розділ

Статті